緊鄰既有高鐵橋梁施工防護方案對比研究

晉 霞

（甘肅交通職業技術學院，甘肅 蘭州）

隨著西部鐵路網規模的持續擴大，不可避免出現了大量緊鄰既有鐵路的工程。此類工程在施工時，關鍵問題在于避免對既有鐵路線路造成影響，確保在既有鐵路安全的前提下，實現新建線路的修建。西北地區分布有大量的山地，由于地形受限，新建線路在接入運營線路的過程中往往會出現下穿、上跨及并入既有鐵路線路的情況。由于高鐵對路基變形要求極為苛刻，緊鄰既有高鐵橋梁施工中基坑防護是核心問題。陜耀等[1]對某軟土地區臨近高鐵路基鋼套管鉆孔灌注樁施工對既有線的影響進行了研究；沈崢[2]以臨近金溫鐵路路基邊坡的青田火車站管理用房基坑工程為依托，通過數值模擬方法研究分析了基坑在開挖過程中臨近鐵路的水平位移，并對基坑支護方案進行優化；寧龍等[3]基于新建江蘇南沿城際鐵路某基坑工程實例，通過數值模擬研究，得到坑底PHC 管樁加固對控制坑底隆起變形具有顯著效果；梁浩毅等[4]基于上海機場線某深基坑工程，將不同開挖深度下的樁基變形影響區進行劃分，并對各分區提出工程保護措施。本文針對中蘭客專鐵路鄰近既有線基坑施工工程實際，選取了四種不同的支護方法進行了對比分析，得到了最優的支護手段，為該工程的順利進行提供了理論指導。

1 工程背景

中蘭客專中蘭是國家《中長期鐵路網規劃》中“八縱八橫”高速鐵路主通道之一“京蘭通道”的重要組成部分。中蘭客專鐵路引入蘭州樞紐段劉家灣大橋鄰近既有中川線，見圖1，新建線橋梁基坑開挖需嚴格把控對既有線路的影響。

圖1 鄰近既有線示意

2 方案比選評判標準

（1） 鋼板樁穩定性：截面驗算，包括基坑內側抗彎驗算和基坑外側抗彎驗算；整體穩定驗算；抗傾覆穩定性驗算。

（2） 結合設計文件，既有鐵路路基變形監測主要控制參數，相鄰監測點間的高程和平面位移累計差異變化量分別達到3 mm（通報值）、5 mm（預警值）、8 mm（報警值），監測點位于道砟坡腳位置。

（3） 結合《高速鐵路有砟軌道線路維修規則》第6.2.1 條線路靜態幾何尺寸容許偏差管理值要求，對于設計時速200～250 km/h 的線路達到臨時補修限制值：軌距（+6 mm、-4 mm）、水平（8 mm）、高低（8 mm）、軌向（直線）（7 mm），其中高低和軌向偏差為10 m 及以下弦量的最大矢度值。對于既有中川城際鐵路，由于鋼板樁防護基坑開挖引起的橫向和豎向變形是連續變化的，豎向變形當滿足報警值8 mm 時，可滿足高低要求，對于既有軌道結構，縱向變形控制值為7 mm 時，可滿足軌距、水平和軌向要求。

3 方案比選及計算結果

3.1 鋼板樁方案

采用鋼板樁支護檢算示意見圖2，內力計算結果見表1。

表1 鋼板樁檢算內力值

圖2 鋼板樁檢算示意

3.2 雙層鋼板樁方案

采用雙層鋼板樁支護檢算示意見圖3，內力計算結果見表2。

表2 雙層鋼板樁檢算內力取值

圖3 雙層鋼板樁檢算示意

3.3 鋼板樁+橫撐方案

采用鋼板樁+橫撐檢算示意見圖4，內力計算結果見表3。

表3 鋼板樁+橫撐檢算內力取值

圖4 鋼板樁+橫撐檢算示意

3.4 雙層鋼板樁+橫撐方案

采用雙層鋼板樁+橫撐檢算示意見圖5，內力計算結果見表4。

表4 雙層鋼板樁+橫撐檢算內力取值

圖5 雙層鋼板樁+橫撐檢算示意

4 結果對比分析

（1） 采取鋼板樁方案，鋼板樁穩定性滿足規范要求，由計算結果，既有中川鐵路道砟坡腳位置距離鋼板樁支護水平距離為4.55 m，該位置豎向位移接近為47 mm，不滿足要求，距離最近側線路中心水平距離為7.75 m，該位置橫向位移約為23.4 mm，不滿足要求。

（2） 采取雙層鋼板樁方案，鋼板樁穩定性滿足規范要求，由計算結果，既有中川鐵路道砟坡腳位置距離鋼板樁支護水平距離為4.55 m，該位置豎向位移接近為25 mm，不滿足要求，距離最近側線路中心水平距離為7.75 m，該位置橫向位移約為14.6 mm，不滿足要求。

（3） 采取鋼板樁+橫撐方案，鋼板樁穩定性滿足規范要求，由計算結果，既有中川鐵路道砟坡腳位置距離鋼板樁支護水平距離為4.55 m，該位置豎向位移接近為11 mm，不滿足要求，距離最近側線路中心水平距離為7.75 m，該位置橫向位移約為6.8 mm，滿足要求。

（4） 采取雙層鋼板樁+橫撐方案，鋼板樁穩定性滿足規范要求，由計算結果，既有中川鐵路道砟坡腳位置距離鋼板樁支護水平距離為4.55 m，該位置豎向位移接近為7 mm，基本滿足要求，距離最近側線路中心水平距離為7.75 m，該位置橫向位移約為3.7 mm，滿足要求綜合分析，內支撐受力過大，采用工32 字鋼單支撐不滿足要求，改用雙支撐后，可滿足要求。

5 結論

中蘭客專鐵路引入蘭州樞紐段劉家灣大橋鄰近既有中川線新建劉家灣大橋開挖基坑采取雙層鋼板樁+雙橫撐方案后支護結構內力、既有鐵路路基變形均滿足規范要求，本設計方案可為該地區同類工程設計提供參考。