下穿高鐵公路立交封閉式路塹設計

杜 燕

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

下穿高鐵公路立交封閉式路塹設計

杜 燕

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

結合某市政公路下穿某城際鐵路的工程地質水文條件，對該工程的主體結構作了介紹，著重對該工程封閉式路塹的設計進行了研究，闡述了U型槽基底加固、開挖及止水帷幕的技術措施，以實現施工零沉降的目標。

城際鐵路，沉降，路塹，降水，立交工程

隨著我國鐵路及公路等交通基礎設施的快速發展，交通建設要求和標準也不斷提高。為了保證行車速度和交通安全，大量的鐵路、公路平交改為立交，一些線路不可避免以路塹下穿方式通過地下水位較高的地段。如何確定下穿方案，使新建公路對既有高速鐵路的影響降至最低，成為一個新的研究方向。

1 工程概況

某市政公路下穿某城際鐵路，既有城際鐵路鋼構中橋為該市政公路預留了平面通過條件，工程本身位于濱海軟土區，且為區域沉降漏斗區，城際鐵路沉降已超出設計要求，鐵路工務部門要求，該公路立交工程設計方案及施工必須對城際鐵路沉降零影響，并確?？驑嬤厜γ馐苘囕v的沖擊。

設計方案不但要采用合理的結構形式，還要避免對橋臺錐體及兩側路基產生沉降影響，避免地下水下降產生沉降。

1.1 工程地質條件

工程范圍內表層為粉土，褐黃色，軟塑，含少量姜石，厚2.0 m，σ0=90 kPa；粉質黏土：褐黃色，軟塑，含少量姜石，厚2.8 m左右，σ0=110 kPa；黏土：褐灰色，硬塑，6.0 m以下軟塑，含粉砂夾層，厚3.9 m左右，σ0=85 kPa；粉質黏土：灰褐色，軟塑，局部含粉土薄層，厚3.1 m左右，σ0=110 kPa；黏土：灰白色，軟塑，局部含粉土薄層，厚2.7 m，σ0=85 kPa；粉質黏土：褐黃色，軟塑，含銹斑，厚5.9 m左右，σ0=140 kPa。

1.2 水文地質條件

地下水對混凝土結構具硫酸鹽侵蝕性，環境作用等級H1，具氯鹽侵蝕性，環境作用等級L2?？睖y期間地下水埋深1.65 m～2.60 m。

2 主體結構

本次方案設計中，雖然挖深不大，但考慮地下水位較高，為了防水及防止建成后車輛對既有城際框構邊墻的沖撞，剛構連續梁中橋下為U型槽設計，車道的路面荷載及車輛荷載均作用在U型槽上。根據設計，槽體采用C40防水鋼筋混凝土澆筑，抗滲標號P6，耐磨蝕系數不應該小于0.8，結構主筋及分布筋采用HRB400鋼筋，箍筋采用HRB335鋼筋。邊墻頂厚0.5 m，隔離墻厚0.4 m，隔離墻高出人行道路面0.2 m。結構底板厚0.6 m～1.4 m，邊墻面坡及背坡均采用直立式。下鉆既有城際剛構橋處，分為三個獨立U型槽，主槽底板厚0.8 m，邊槽底板厚0.7 m，U型槽底板占壓既有橋承臺，豎向間距僅10 cm，用聚苯板填充。

該工程下穿城際鐵路橫斷面示意圖見圖1。

3 U型槽基底加固處理

因既有城際為預留框構，U型結構的地基處理及防水措施不同于一般U型槽。結構本身自重大，且因尺寸限制，邊墻設置在既有橋墩承臺上，底板距離承臺上緣僅10 cm，過大的槽體沉降會對既有城際鐵路橋墩產生影響，因此要求U型槽接近零沉降。多種地基處理措施比較，最終選擇了鉆孔灌注樁與U型槽底板連為一體，作為類似于樁板結構的形式通過預留框構，通過有限元軟件Midas模擬計算該工況，確定了樁長為35 m，同時樁間距的布置要結合既有橋墩的布置形式，橫向間距3.8 m+5.0 m+3.8 m，縱向間距5.6 m，與既有橋樁基礎錯開布置。

4 開挖及止水帷幕措施

由于該段地下水埋深淺，為避免由于基坑的開挖對地下水位擾動過大，造成既有城際鐵路沉降超限，設計過程中對本段基坑底采用旋噴樁短樁咬合封閉，兩側采用旋噴樁+鉆孔灌注樁支護止水，盡可能減少U型槽開挖施工降低城際鐵路其他部位的地下水及對橋梁錐體的擾動。為防止城際路堤變形，于坡頂外0.5 m處設置一排鉆孔灌注樁作為支護，頂設C30鋼筋混凝土冠梁，并在其外側布置兩排咬合旋噴樁止水帷幕。

同時為防止城際鐵路框構兩側高填方路基因基坑降水產生沉降，沿城際路基坡腳50 m范圍采用旋噴樁止水帷幕內，外側設置觀測井及回灌井，要求水位下降0.3 m需及時回灌。止水帷幕及封底加固見圖2。

5 效果及質量

目前該下穿城際鐵路的公路立交工程已實施完成，施工過程中效果很好，通過城際鐵路的沉降觀測結果來看，該立交工程的設計方案達到了預期目的，對城際鐵路影響非常小。

6 結語

1)下穿既有鐵路橋預留框構時，設計方案不但要采用合理的結構形式，還要避免對橋臺椎體及兩側路基產生沉降影響，避免地下水下降產生沉降。2)在軟土、松軟土或地下水發育的地段應采取地基加固或抗浮措施，以滿足U型槽地基承載力、工后沉降以及抗浮穩定性的要求。本工程采取鉆孔灌注樁與U型槽底板連為一體，作為類似于樁板結構的形式通過預留框構，通過有限元軟件Midas模擬計算鉆孔樁長度。3)為避免由于基坑的開挖對地下水位擾動過大，造成既有城際鐵路沉降超限，基坑底及基坑開挖時采用封底加固及止水帷幕的措施。

[1] 孫愛斌,吳連海.津某封閉式路塹U型槽結構的設計與計算[J].鐵道工程學報,2006(7):49-53.

[2] 張 恒,李家穩.某封閉式路塹U型槽結構的設計與計算[J].山西建筑,2014,40(23)：188-189.

[3] 丁兆峰,吳沛沛.U型槽結構設計與分析[J].鐵道工程學報,2009(4)：13-16.

[4] 吳劍鋒,李季宏.U型結構在鐵路路堤地段的應用研究[J].鐵道標準設計,2013(9)：44-46.

[5] 李毓林.鐵路路基手冊[M].北京:中國鐵道出版社,1992：346-351.

Design of closed road cutting under reserved frame of high speed railway

Du Yan

(TheThirdRailwaySurveyandDesignInstituteGroupCorporation,Tianjin300251,China)

Combining with the hydrological conditions of one municipal road under-crossing intercity railway engineering, the paper introduces the major engineering structure, studies the design of closed road cutting, and describes technological measures of U-shape groove foundation reinforcement, excavation and waterproofing curtain, with a view to avoid construction subsidence.

intercity railway, subsidence, cutting, precipitation, interchange engineering

2014-11-26

杜 燕(1983- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2015)04-0132-02

U416.13

A