高速鐵路橋隧相連段結構設計

薛繼超

中鐵一局集團第五工程有限公司 陜西寶雞 721006

通過分析山區鐵路橋梁連接的設計形狀，可以在此基礎上大大提高困難山區鐵路建設的效率，并保證未來的鐵路列車運行安全。

1 工程概況

某項目鐵路線長為342.936千米，主要包括133.457千米/7個橋梁項目，這些線路在整條線路中占比為38.9%；包括188.95千米/34隧道項目，這些線路在整條線路中占比為55.26%，經過秦嶺的所有斷面均為橋梁隧道工程。隧道長度占線長的85.5%，具有復雜的地形和地質條件，橋梁和隧道占線的大部分，成群分布，形成一組密集的隧道，它將用于在中國建造一條專用鐵路線，這在世界上運營的高速鐵路中很少見[1]。

2 鐵路工程橋隧相連工程的設計

2.1 復雜山區邊坡工程設計

如果該線在山谷中，則通過靠近山體的空曠線路將挖掘山體并創建大量工程坡度，工程邊坡的穩定性直接關系到鐵路建設和運營的安全，山區的地質災害的特征是山谷呈線性分布，在內外應力的共同影響下，沿河地區和附近山區容易造成滑坡，泥石流和其他一些自然災害。在2008年汶川地震之后，都江堰與汶川之間的國道頻繁停頓的主要問題是國道沿河流域的山坡上發生了許多地質災害。為了避免鐵路受到山谷自然災害的損害，鐵路線不應通過開放的山區線，但是，該線路必須從山脈一側通過隧道（或通過橋梁，再從山谷中）向內移動。在建成都與蘭州之間鐵路的時候，鐵路沿河的部分中，采用了隧道計劃，以帶支柱的方式向內移動軌道，以避免河谷發生雪崩和崩塌等地質災害。如下圖一為隧道方案。

圖1 鐵路選線遠離河谷以隧道

2.2 復雜山區橋梁橋式

現階段，在我國，梁橋、復合橋和拱橋是鐵路橋梁的主要設計形式，而復雜的山間隧道之間的橋梁建設主要是梁橋和拱橋，梁橋包括連續梁，單支撐梁，實心框架連續梁，T形框架橋和剛性框架連續梁等幾種。簡易支撐箱梁是目前中國鐵路橋梁上最常用的箱梁，連續剛梁，T形橋，實心剛框架和連續梁主要用于具有特殊起伏或地質條件的區域。拱橋結構通常劃分為承式以及下承式和中承式。拱橋的材料通常分為：鋼筋混凝土和鋼管混凝土。拱形橋梁通常用于V形山谷和橋梁高度超過100米的區域，同時山谷兩側的地質條件也很好。當艱難的山區鐵路穿過泥石流谷時，在設計橋骨位置時，應將洪水期間泥水流對橋柱的沖擊力作為重要考慮因素[2]。

2.3 橋隧相連工程設計若干形式

2.3.1 緩坡地段

在緩坡地段可以采用橋梁（橋臺）+橋頭搭板+柔性短路基+隧道口過渡板+隧在坡度平緩的區域，可以使用橋（橋支架）+橋頭板+短路柔性地基+隧道入口轉接板+隧道的方式進行連接。隧道的入口具有一定的工程坡度，并且孔位于坡度的表面上，也可以將其連接為橋（基臺）+隧道入口適配器板+隧道，橋梁和隧道具有剛性結構，短路基具有柔性結構。安裝橋頭平板和隧道入口轉接板的主要目的是實現一種剛性和柔性之間的連接。然而，在實際施工中，由于橋臺的回填，路基的沉陷，雨水的滲透和侵蝕，排水不良和壓縮的復雜性等因素，垂直短路基礎部分的結構很難完全實現剛性與柔性的連接，難以達到一定的過渡效果，即使具有從剛性到柔性的過渡效果，由于道路路段過短且行駛速度很快，因此兩種過渡都不可避免地影響行駛舒適性。因此，連接部分的剛度必須恒定，橋梁，道路和隧道的剛度必須恒定，用厚的鋼筋混凝土基座可在垂直方向上獲得一定程度的剛度，較厚的基層下面是一個半剛性基層和一個減震層過渡層，可實現垂直，從剛性到柔性的逐漸過渡。鋼筋混凝土基礎的使用具有以下優點：高剛性、高強度、良好的完整性、良好的穩定性、耐久性、耐腐蝕性強、后期維護成本低并且經濟效益高等。

2.3.2 陡坡地段

陡坡上的石頭和土壤通常在荷載方面存在問題。由于制動力和振動的影響，在隨后的橋梁操作過程中可能會產生水平載荷，這對由于卸載裂紋而導致的危險山區巖石的安全有負面影響。因此，為減小這種影響，擋塊必須深入到隧道中以穿過或部分穿過裂縫區域，在陡峭的斜坡表面上作業很困難，通常使用側部隧道或豎井首先創建基臺，然后從內部進行挖掘[3]。

3 結語

第一點，除了遵守建筑限界之外，隧道通道的尺寸還必須考慮支撐和梁的結構尺寸，服務高度以及設備的位置等因素。第二點，橋梁到隧道的連接必須結合地形和地質條件仔細選擇項目的設計方案，設計的結構必須堅固而不能太過脆弱，否則，隱藏的風險將影響將來的運行。第三點，橋梁與隧道的連接部分截面積較大，必須采取可靠的支撐措施，以防止倒塌事故的發生。第四點，通常，在隧道的盡頭會有積水，所以隧道的盡頭有永久性的排水裝置，必須連接各連接部分，應安裝集水井，集水管和排水管等結構，以防止水進入基礎并確保排水順暢，場地的地形應仔細整合，低地山谷洞穴入口應排干水。第五點，伸縮縫（或設計縫）應連接到各個部分的縫上，以防止開裂或損壞結構。第六點，橋梁與隧道連接處的結構相互作用問題很重要，過程組織和施工的質量直接影響結構的安全，因此應該科學合理地進行組織。