紧邻既有高铁桥梁施工防护方案对比研究

2023-11-20晋霞

科学技术创新 2023年25期

晋霞

（甘肃交通职业技术学院，甘肃兰州）

随着西部铁路网规模的持续扩大，不可避免出现了大量紧邻既有铁路的工程。此类工程在施工时，关键问题在于避免对既有铁路线路造成影响，确保在既有铁路安全的前提下，实现新建线路的修建。西北地区分布有大量的山地，由于地形受限，新建线路在接入运营线路的过程中往往会出现下穿、上跨及并入既有铁路线路的情况。由于高铁对路基变形要求极为苛刻，紧邻既有高铁桥梁施工中基坑防护是核心问题。陕耀等[1]对某软土地区临近高铁路基钢套管钻孔灌注桩施工对既有线的影响进行了研究；沈峥[2]以临近金温铁路路基边坡的青田火车站管理用房基坑工程为依托，通过数值模拟方法研究分析了基坑在开挖过程中临近铁路的水平位移，并对基坑支护方案进行优化；宁龙等[3]基于新建江苏南沿城际铁路某基坑工程实例，通过数值模拟研究，得到坑底PHC 管桩加固对控制坑底隆起变形具有显著效果；梁浩毅等[4]基于上海机场线某深基坑工程，将不同开挖深度下的桩基变形影响区进行划分，并对各分区提出工程保护措施。本文针对中兰客专铁路邻近既有线基坑施工工程实际，选取了四种不同的支护方法进行了对比分析，得到了最优的支护手段，为该工程的顺利进行提供了理论指导。

1 工程背景

中兰客专中兰是国家《中长期铁路网规划》中“八纵八横”高速铁路主通道之一“京兰通道”的重要组成部分。中兰客专铁路引入兰州枢纽段刘家湾大桥邻近既有中川线，见图1，新建线桥梁基坑开挖需严格把控对既有线路的影响。

图1 邻近既有线示意

2 方案比选评判标准

（1）钢板桩稳定性：截面验算，包括基坑内侧抗弯验算和基坑外侧抗弯验算；整体稳定验算；抗倾覆稳定性验算。

（2）结合设计文件，既有铁路路基变形监测主要控制参数，相邻监测点间的高程和平面位移累计差异变化量分别达到3 mm（通报值）、5 mm（预警值）、8 mm（报警值），监测点位于道砟坡脚位置。

（3）结合《高速铁路有砟轨道线路维修规则》第6.2.1 条线路静态几何尺寸容许偏差管理值要求，对于设计时速200～250 km/h 的线路达到临时补修限制值：轨距（+6 mm、-4 mm）、水平（8 mm）、高低（8 mm）、轨向（直线）（7 mm），其中高低和轨向偏差为10 m 及以下弦量的最大矢度值。对于既有中川城际铁路，由于钢板桩防护基坑开挖引起的横向和竖向变形是连续变化的，竖向变形当满足报警值8 mm 时，可满足高低要求，对于既有轨道结构，纵向变形控制值为7 mm 时，可满足轨距、水平和轨向要求。

3 方案比选及计算结果

3.1 钢板桩方案

采用钢板桩支护检算示意见图2，内力计算结果见表1。

表1 钢板桩检算内力值

图2 钢板桩检算示意

3.2 双层钢板桩方案

采用双层钢板桩支护检算示意见图3，内力计算结果见表2。

表2 双层钢板桩检算内力取值

图3 双层钢板桩检算示意

3.3 钢板桩+横撑方案

采用钢板桩+横撑检算示意见图4，内力计算结果见表3。

表3 钢板桩+横撑检算内力取值

图4 钢板桩+横撑检算示意

3.4 双层钢板桩+横撑方案

采用双层钢板桩+横撑检算示意见图5，内力计算结果见表4。

表4 双层钢板桩+横撑检算内力取值

图5 双层钢板桩+横撑检算示意

4 结果对比分析

（1）采取钢板桩方案，钢板桩稳定性满足规范要求，由计算结果，既有中川铁路道砟坡脚位置距离钢板桩支护水平距离为4.55 m，该位置竖向位移接近为47 mm，不满足要求，距离最近侧线路中心水平距离为7.75 m，该位置横向位移约为23.4 mm，不满足要求。

（2）采取双层钢板桩方案，钢板桩稳定性满足规范要求，由计算结果，既有中川铁路道砟坡脚位置距离钢板桩支护水平距离为4.55 m，该位置竖向位移接近为25 mm，不满足要求，距离最近侧线路中心水平距离为7.75 m，该位置横向位移约为14.6 mm，不满足要求。

（3）采取钢板桩+横撑方案，钢板桩稳定性满足规范要求，由计算结果，既有中川铁路道砟坡脚位置距离钢板桩支护水平距离为4.55 m，该位置竖向位移接近为11 mm，不满足要求，距离最近侧线路中心水平距离为7.75 m，该位置横向位移约为6.8 mm，满足要求。

（4）采取双层钢板桩+横撑方案，钢板桩稳定性满足规范要求，由计算结果，既有中川铁路道砟坡脚位置距离钢板桩支护水平距离为4.55 m，该位置竖向位移接近为7 mm，基本满足要求，距离最近侧线路中心水平距离为7.75 m，该位置横向位移约为3.7 mm，满足要求综合分析，内支撑受力过大，采用工32 字钢单支撑不满足要求，改用双支撑后，可满足要求。