浅埋隧道小角度下穿既有铁路方案研究

2013-09-11方健

四川建筑 2013年2期

方健

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)

1 工程概况

重庆至利川铁路是在建沪汉蓉快速客运通道的重要组成部分，西起重庆市，向东途经长寿区、涪陵区、丰都县和石柱县，止于湖北省利川市，线路全长264.4 km。渝利铁路在重庆北站实施客货分流，货运列车经货车外绕线至唐家沱车站后通过新建唐家沱联络线在胡豆堡线路所接入渝利铁路正线。

唐家沱联络线右线自唐家沱车站引出后，以望山丘隧道下穿既有渝怀铁路，联络线右线在隧道出口外120 m与联络线左线并行后采用80 m钢桁梁上跨渝宜高速公路。

望山丘右线隧道位于位于重庆市江北区境内，单线隧道，全长312 m。唐家沱右联络线与既有渝怀铁路交叉(LTXDK33+753=K33+790)，夹角为32°，下穿的既有铁路为挖方段路基，位于R=2 400 m的曲线上。该隧道为浅埋隧道，既有铁路轨面标高与新建铁路轨面标高的高差约为13 m，隧道拱顶高程与既有路肩高程的高差不足5 m。

2 下穿方案研究

既有铁路处施工是铁路局安全管理的重中之重，新建隧道下穿既有铁路路基施工既要保证既有铁路的运营安全，同时又要保证隧道自身的施工安全。由于隧道拱顶距离既有路肩高差不足5 m，且岩性以泥岩为主，裂隙水渗漏较大，为Ⅴ级围岩，地质条件较差。既有渝怀铁路又位于高路堑挖方地段，采用常规支护措施施工隧道是无法保证既有铁路运营安全和施工安全的，而新建铁路的线路标高由于受下穿既有铁路后上跨高速公路的净高控制，没有进一步优化调整的条件，因此需要结合实际情况确定切实可行的实施方案，重点研究了组合D型便梁加固方案。对新建隧道下穿段上方的既有铁路路基采取D型便梁加固后暗挖施工隧道，隧道下穿渝怀铁路段采用留核心土台阶法非爆施工，隧道超前支护采用108大管棚内置钢筋笼及42超前小导管配合支护，初期支护全环采用I 18型钢钢架，纵向间距为0.5 m一榀，衬砌类型为V级A型加强复合衬砌，严格遵守“短进尺，不爆破，强支护，勤勘测，紧衬砌”的原则进行施工。

3 组合D便梁加固方案介绍

3.1 D型便梁的技术特性

D型施工便梁采用下承板梁结构，按铁路“中－活载”和“建限－1”限界进行设计，适用于单线和双线，直线和曲线(R≥400 m)，行车限速为60 km/h，具有运输和拆装方便的特点。D型施工便梁分为D12、D16甲、D20和D24四种型号，跨度分别为12.06 m、16.08 m、20.1 m和24.12 m。交叉处既有铁路曲线半径R=2 400，D型便梁在曲线地段单线R≥900 m、外轨超高小于100 mm时，纵梁取高位、中位、低位均可，便梁定位线至纵梁中线距曲线内侧为2 250 mm，曲线外侧为2 210 mm，具体见图1、图2。

图1 D型便梁构造图

图2 D型便梁横断面

3.2 D型组合便梁设计

新建隧道在下穿既有铁路段设计为Ⅴ级A型加强复合衬砌，隧道结构横断面宽度为8.0 m，隧道与既有铁路夹角为32°，其结构顺既有线路方向投影长度8/sin32°=15.1 m，D型便梁采用2 m×2 m挖孔桩支墩，顺既有线路方向投影长度2+2/tg32°=5.2 m，因此选择主跨为24 m的D型便梁，组合D型便梁布置图见图3。

图3 组合D型便梁布置图

由于线路斜交角度较小，单跨24 m的D型便梁无法对称布置，两侧24 m的D型便梁纵向错位值为L=4.46/tg32°=7.14 m，为满足该范围内安装横梁的要求，在24 m跨D型便梁两侧配置16 m跨D型便梁做为边跨。由于D型便梁支点位置不对称，同一根横梁两侧的纵梁竖向变形不一致，线路两侧支撑强度存在差异，为确保列车运营安全，并对组合D型便梁结构进行了仿真动力特性分析，根据分析计算成果，组合D型便梁结构的位移、挠度及列车舒适性均满足相关规范要求。