某河道治理工程对临近高铁桥墩的影响分析

刘少楠

摘 要：河道综合治理过程不可避免地会对既有桥梁基础产生影响，因此，加强对该问题的研究尤为重要。本文以某河道治理工程为依托，利用数值模拟得到桥墩的位移值，并提出合理的施工措施及建议，以期为类似工程提供参考。

关键词：河道治理;高铁;桥墩;影响

中图分类号：TU473.1+1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）01-0068-03

Analysis of the Influence of a River Regulation Project on

the Adjacent Railway Bridges

LIU Shaonan

（China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.， Ltd. Zhengzhou Branch，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： The process of river comprehensive harnessing inevitably affects the existing bridge foundation. Therefore， it is particularly important to strengthen the research on this issue. Based on a river regulation project， the displacement value of pier was obtained by numerical simulation， and reasonable construction measures and suggestions were put forward in order to provide reference for similar projects.

Keywords： river regulation;high-speed rail;piers;impact

城市河道開挖治理是一项重要的市政工程，也是必不可少的民生工程。河道治理工程有在桥下的挖方和填方的工程[1-3]，以及防护涵的顶管施工，这些施工会对桥梁产生一定的影响[4-6]。由此，本文以某河道治理工程为例，探讨河道治理工程对临近铁路桥墩的影响。

1 工程概况

该工程位于环城路西侧200m处，交叉处陇海铁路与郑西客专郑州联络线并行，由北向南依次为陇海铁路上行线、陇海铁路下行线、郑西客专郑州联络线上行线及郑西客专郑州联络线下行线。本文重点研究河道治理对郑西客专郑州联络线上行线2-24mT梁桥中1#桥墩的影响。1#桥墩结构尺寸的具体参数如表1。

表1 1#桥墩结构尺寸

[墩台 铁路里程 墩台样式 承台顶标高/m 承台尺寸/m 基础类型 1#桥墩 K575+937.79 圆形桥墩 101.95 5.5×5.5×2 17-木桩 ]

河道整治后与铁路桥梁的位置关系统计如图1所示。

本项目河道治理施工工程主要包括：输水管防护涵

的顶管施工、对铁路桥下土方开挖和河底铺砌浇筑三个过程。防护涵设计采用1-Φ3.0m圆形护管涵机械顶管形式穿越铁路，顶管长度为110m，涵顶距自然地面为3～6m。桥下土方开挖平整，土体主要为填筑土及杂填土，河床清除土方高度0.5～2.5m，土方清除卸载后用50cm厚片石混凝土铺砌进行铺底覆盖。综合对工程地质条件、施工方法及邻近关系等因素进行分析可知，顶管施工、河道开挖及河床铺砌是一个竖向卸载与二次加载的过程;同时，河道边坡铺砌和两侧的景观步道的填筑会对两侧桥台产生附加应力，引起桥台结构变形。因此，制订合理的施工方案有利于减小本工程对条路桥梁的影响。

本文中郑西客专上行线2～24m简支梁桥上铺设无缝线路、有砟轨道。根据规范要求，桥墩顶位移控制的标准：竖向、顺桥向、横桥向的变形控制值均不得超过3mm。

2 数值模拟分析

2.1 模型的建立

本文采用midas GTS NX大型岩土工程软件对主要施工工程进行计算分析。由于现场实际状态比较复杂，在保证计算精度的前提下，对模型进行简化。本次模拟重点是分析施工过程对郑西客专郑州联络线上行线2-24mT梁桥中1#桥墩的影响。按照实际施工步序，分别依次进行以下三个过程的分析：顶管施工、河道开挖卸荷、河床铺砌工况对高铁桥梁墩台的影响。

桥墩和承台采用钢筋混凝土结构，材料弹性模量为3.00×104MPa，泊松比为0.2。土层具体参数如表2所示，有限元模型如图2所示。

表2 计算土层参数

[岩土名称 容重（kN/m3） 内摩擦角Ф/° 凝聚力C/kPa 弹性模量Es/MPa 黄土状粉土 18 20 15 5.0 粉质黏土 19 26 20 8.0 粉质黏土 19.5 29 26 10.0 ]

<F：＼欢欢文件夹＼201904＼河南科技201901＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼image5_1.png>[顶管始发井][论文中主要研究的桥墩][顶管接收井][150m

][150m

][90m

][z

][y

][x

]

图2 有限元模型

2.2 结果分析

通过模拟分析，得出施工过程中顶管施工、河道开挖卸荷、河床铺砌三个施工过程对高铁桥梁墩台的沉降、顺桥向、横桥向影响的位移值。各施工步骤的位移值如图3所示。

从图3进行判断，整个过程对高铁桥墩的竖向位移会产生一定附加影响。从直观上看，顶管施工引起桥墩产生沉降，但位移值较小;河道开挖后，墩台沉降逐渐减小，呈上浮趋势，由于河道中部挖深较大，对桥墩影响较大，最大上浮为1.34mm;河床铺砌回筑完成后，桥墩表现为沉降。

桥墩顺桥向位移变形较小，其中土方开挖及铺砌对桥墩的影响稍大，最大顺桥向位移量出现在铺砌工况3，最大位移值为1.07mm。桥墩横桥向位移变形同样较小，其中土方开挖对桥墩的影响稍大，最大横桥向位移量出现在挖土工况2，最大位移值为1.022mm。建议施工中加强对该桥墩的变形监测。

3 施工建议

根据国内高铁桥下施工经验，分析此工程顶管施工、河道开挖卸荷、河床铺砌三个施工过程对高铁桥梁墩台的影响特点，得出以下建议。

①此工程河道整治主要的工程风险为顶管施工和高铁桥梁下方墩台附近的土方开挖作业。当顶管机与桥墩相对位置关系为：接近时、过程中、穿过后。在该过程中，应注意适当放慢顶进速度，确保匀速下穿，防止超挖和欠挖，并及时注浆加固，保证平稳通过桥墩区域。施工监测中，桥墩沉降较大，可在地面对其进行注浆加固，以确保高铁运行安全。

②桥下土方开挖施工，应注意对既有高铁桥墩进行监测。土方开挖遵循分层分块、对称开挖的施工步骤，防止一次性大体积开挖土方，确保对高铁桥墩基础的影响降到最小。

③桥下施工过程中，注意对既有高铁墩台的防护，应在桥墩周边设置临时围挡等隔离设施。墩台结构2m范围内，严禁使用机械开挖土方。后期浇筑铺底完成再撤除，防止出现碰撞桥墩事故的发生。

4 结语

通过上述分析可以得出：输水管防护涵顶管施工、河道开挖卸荷、河床铺砌对桥梁墩台位移有一定影响，但影响在允许范围之内，均未超过规范的限值。在按照相关规范规程进行施工的过程中，对高铁桥梁的影响较小，风险可控，可为类似工程提供参考。

参考文献：

[1]乔然，汪伦焰.新建河道下穿杭深高铁桥梁安全影响分析[J].施工技术，2018（9）：118-122.

[2]夏春燕.道路下穿段對高铁桥基础的影响性研究[J].公路工程，2015（1）：126-132.

[3]李晓龙.基坑开挖对邻近高铁桥墩的影响分析[J].现代城市轨道交通，2016（2）：42-45，80.

[4]刘欢.小净距盾构隧道近接侧穿桥桩影响分析[J].华北水利水电大学学报（自然科学版），2015（4）：50-54.

[5]冉红玲.顶管施工对既有城市轨道交通路基变形影响及控制研究[D].北京：北京交通大学，2008.

[6]黎寰，黎伟，王德富.软土地区浅埋顶管电力隧道对临近高铁桥梁的影响分析[J].中外公路，2015（3）：201-204.