地铁盾构区间穿越高铁桥梁设计方案分析

吴纯保， 徐国庆

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

由于高铁运营速度较高，对安全性有着特殊要求，地铁盾构区间穿越高铁高架桥的过程中需进行合理设计，采取相应的保护措施，这不仅是地铁项目施工的需要，也是保护高铁能够安全运营的重要举措。本文以某具体地铁区间穿越高铁高架桥设计为例展开具体分析。

1 地铁盾构区间穿越高铁高架桥概况

某盾构区间长约1 697 m，线间距14.0～43.8 m，埋深10.2～16.7 m，地下水位埋深7.5～11.1 m。隧道洞身穿越的土层主要为2-5中砂和2-6粗砂,位于水位线以下。

地铁区间下穿既有高铁(郑西、大西客专)段，线间距为38.2～39.8 m，平面曲线半径左、右线分别为1 200 m和700 m，左右线与郑西客专平面夹角分别约为76.2°、80.4°，与大西客专平面夹角分别约为78.1°、83.2°，隧道拱顶埋深14.3 m，隧道均侧穿桥桩，盾构隧道外皮距离郑西客专桥桩最小净距分别约为8.95 m、8.5 m。平面、剖面位置关系如图1、图2所示。

图1 平面关系

图2 横剖面关系图

2 高铁变形控制标准

本工程涉及的郑西客专、大西客专均为无砟轨道，根据相关规范的规定，结合工程类别经验，下穿郑西客专、大西客专高铁高架桥施工引起墩台均匀沉降控制值为2 mm，相邻墩台沉降差控制值为2 mm，墩顶纵横向位移控制值为2 mm。

3 下穿高铁高架桥控制措施

首先需要对地铁盾构区间穿越高铁高架桥的保护措施的形式进行科学选择，设计人员应从地铁盾构区间的地质条件以及地铁盾构区间与高铁高架桥桥桩的相对位置关系出发，充分了解高铁运营安全的重要性以及掌握铁路部门的相关要求，对高铁高架桥的保护等级和社会影响等方面进行充分考量。在保障地铁盾构区间安全穿越高铁高架桥的前提下，保障高铁正常运营是另一项重要设计内容。

针对本区间侧穿铁路桥的桥桩的工程特点，为控制上部铁路轨道的变形，确保工程安全，主要采取以下控制措施。

(1) 采用d800间距1 100 mm隔离桩，沿盾构隧道两侧布置。

(2) 铁路桥梁两侧30 m范围内管片增设注浆孔。

(3) 采取先掘进一条隧道，再施工另外一条隧道，以避免两条隧道施工沉降叠加影响。

(4) 严格控制盾构施工参数。在盾构距离铁路200 m范围内做一试验段。

4 盾构区间对高铁桥桩影响分析

4.1 计算软件及计算模型

本次分析采用有限元程序MIDAS GTS NX建立三维有限元模型进行计算，所建模型如图3所示。

图3 Midas GTS模型网格划分

4.2 计算结果

隧道及桩基沉降的计算结果如图4所示。由图4可知，左线盾构隧道掘进通过后，桩顶最大沉降为1.03 mm，桩顶最大水平位移为0.19 mm；右线盾构隧道掘进通过后，桩顶最大沉降为1.77 mm，桩顶最大水平位移0.25 mm。

图4 隧道及桩基沉降

本区间穿越郑西客专和大西客专高架桥期间，在采取隔离桩及土体加固措施后，双线盾构隧道贯通后，桥桩的最大沉降为1.37 mm，最大水平位移为0.25 mm，满足高铁既有线运营管理的相关要求。

5 结束语

地铁盾构区间下穿高铁高架桥因其具体施工的特殊性和任务的艰巨性，设计需考虑的因素有很多，地质条件、线路平面穿越角度、区间隧道的埋深、盾构机的选型、监测控制标准、沉降控制措施等都是设计工作的重点，尤其是对于沉降控制措施以及盾构施工措施应该投入更多的精力和心思，以保证地铁盾构区间能够安全顺利地穿越高铁高架桥。