紧邻既有高铁桥梁施工防护方案对比研究.pdf

科学技术创新 2023.25紧邻既有高铁桥梁施工防护方案对比研究晋霞（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。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）、8mm（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 200250 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（8mm）、轨向（直线）（7 mm），其中高低和轨向偏差为 10m 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。基金项目院甘肃省 2023 年高校教师创新基金项目（2023A-267）。作者简介院晋霞（1987-），女，硕士研究生，讲师，主要研究方向：道路与铁道工程、岩土工程。摘要：新建高速铁路汇入市区地段不可避免会紧邻既有铁路，新建线路施工中，如何降低对既有线的影响是施工中最为关注的问题。本文依托中兰客专铁路引入兰州枢纽路基桥涵邻近营业线工程，分析了不同支护方式基坑开挖对紧邻运营铁路的影响。研究结果表明：在基坑开挖过程中，采取单层钢板桩、双层钢板桩、双层钢板桩+横撑防护方案，支护结构稳定性、既有铁路路基变形不能完全满足要求，改进为双层钢板桩+双支撑防护方案可满足要求。本研究可为同类工程设计提供参考。关键词：高速铁路；变形控制；基坑防护中图分类号院U445.4文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤25-0160-04160-2023.25 科学技术创新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。图 2钢板桩检算示意表 1钢板桩检算内力值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。图 3双层钢板桩检算示意表 2双层钢板桩检算内力取值弹性法 经典法 内力 内力 内力类型 计算值 计算值 设计值 实用值 基坑内侧最大弯矩(kN.m)12.18 0.00 14.24 14.24 基坑外侧最大弯矩(kN.m)262.98 311.12 307.36 307.36 最大剪力(kN)100.65 93.88 125.82 138.40 弹性法 经典法 内力 内力 内力类型 计算值 计算值 设计值 实用值 基坑内侧最大弯矩(kN.m)25.50 0.00 29.81 29.81 基坑外侧最大弯矩(kN.m)369.93 318.96 463.91 463.91 最大剪力(kN)122.63 95.50 153.29 168.62 图 1邻近既有线示意161-科学技术创新 2023.253.3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。图 4钢板桩+横撑检算示意表 3钢板桩+横撑检算内力取值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。图 5双层钢板桩+横撑检算示意表 4双层钢板桩+横撑检算内力取值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。5结论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新建刘家湾大桥开挖基坑采取双层钢板桩+双横撑方案后支护结构内力、既有铁路路基变形均满足规范要求，本设计方案可为该地区同类工程设计提供参考。弹性法 经典法 内力 内力 内力类型 计算值 计算法 设计值 实用值 基坑内侧最大弯矩(kN.m)127.15 73.41 148.61 148.61 基坑外侧最大弯矩(kN.m)74.23 72.54 86.76 86.76 最大剪力(kN)66.48 60.50 83.09 91.40 弹性法 经典法 内力 内力 内力类型 计算值 计算法 设计值 实用值 基坑内侧最大弯矩(kN.m)150.68 73.41 176.11 176.11 基坑外侧最大弯矩(kN.m)120.80 72.54 141.19 141.19 最大剪力(kN)76.76 60.50 95.95 105.54 162-2023.25 科学技术创新Comparative Study of ConstructionProtection Programs for Bridges Adjacentto Existing High Speed RailwaysJin Xia(Gansu Vocational and Technical College of Communications,Lanzhou,China)Abstract:The construction of new high-speed railway lines connecting to urban areas inevitably involvesclose proximity to existing railways.During the construction of new lines,minimizing the impact on the exist原ing railways is a critical concern.This paper focuses on the introduction of the Lanzhou hub track foundationbridge and adjacent operating line project within the Zhonglan High-Speed Railway to analyze the effects ofdifferent excavation support methods on the nearby operational railway.The research results indicate that dur原ing the excavation process,the stability of the support structure and the deformation of the existing railwayembankment cannot be fully satisfied by using single-layer steel sheet piles,double-layer steel sheet piles,and double-layer steel sheet piles with horizontal bracing protection schemes.However,an improved solutioninvolving double-layer steel sheet piles and dual-support protection can meet the requirements.This studycan provide reference for similar engineering designs.Key words:high-speed railroad;deformation control;pit protection参考文献1陕耀，肖蔚雄，马伟叁，等.软土地区钢套管钻孔灌注桩施工对临近高铁路基变形影响研究J.铁道科学与工程学报，2023，20(6)：1-14.2沈峥.紧邻铁路路基边坡深基坑支护体系优化分析J.山西建筑，2023，49(2)：102-105.3宁龙，王虎，徐永福.紧邻高铁路基基坑施工环境效应分析J.徐州工程学院学报(自然科学版)，2022，37(4)：76-85.4梁浩毅，项瑞聪，狄宏规，等.基坑开挖引起邻近桩板路基的变形及分区J.华东交通大学学报，2020，37(6)：18-27.163-