張立忠 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭黃鐵路有限公司

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路與公路及市政道路相互交叉穿越數(shù)量日益增多。近年來(lái)，鐵路主管部門(mén)對(duì)道路下穿鐵路工程設(shè)計(jì)和實(shí)施已制定了相關(guān)規(guī)程，而對(duì)高速鐵路下穿道路設(shè)計(jì)尚未有規(guī)范，只規(guī)定在不滿足跨越條件時(shí)需對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選和安全論證，并按規(guī)定報(bào)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)后實(shí)施，實(shí)施中采取可靠安全防護(hù)措施，做好防撞、防洪及防排水，確保運(yùn)營(yíng)安全。通過(guò)新建杭州至黃山鐵路客運(yùn)專線以構(gòu)架結(jié)構(gòu)小角度下穿杭千高速公路的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，旨在探索困難條件下高速鐵路下穿公路方案的新思路和新方法。

1 工程概況

1.1 鐵路概況

新建杭州至黃山鐵路位于浙西和皖南地區(qū)，為設(shè)計(jì)時(shí)速250 km/h客運(yùn)專線，其中浙江段途經(jīng)杭州市蕭山區(qū)、富陽(yáng)區(qū)、桐廬縣、建德市、淳安縣，線位基本沿錢塘江、富春江、新安江河谷走線，與杭（州）千（島湖）高速公路共交通走廊，鐵路與公路多處相互穿越。杭黃鐵路與杭千高速相互交叉穿越6處，其中隧道下穿1處，框架結(jié)構(gòu)下穿1處，橋梁上跨4處。為滿足杭黃鐵路富陽(yáng)站設(shè)站要求，杭黃鐵路于富陽(yáng)段DK59+870處下穿杭千高速公路，該節(jié)點(diǎn)工程實(shí)施需對(duì)高速公路進(jìn)行明挖施工，且施工期間不封道，項(xiàng)目實(shí)施中涉及高速公路改道、公路結(jié)構(gòu)改建、交通流量轉(zhuǎn)道通行、交通組織、交通安全等諸多因素，項(xiàng)目實(shí)施周期長(zhǎng)，為項(xiàng)目重難點(diǎn)和控制性工程。

1.2 公路概況

杭千高速杭州至建德段與G25長(zhǎng)春至深圳高速共線，該區(qū)段為雙向6車道，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，路基寬度33.5 m。杭千高速公路是杭州市連接"三江兩湖一山"的旅游黃金通道，同時(shí)也是杭州市“一小時(shí)半交通圈、旅游圈、經(jīng)濟(jì)圈”的重要基礎(chǔ)設(shè)施，據(jù)統(tǒng)計(jì)2013年該高速富陽(yáng)大源段年平均日交通量（AADT）為2.6萬(wàn)輛，節(jié)假日交通量峰值為8萬(wàn)輛；加之附近滬昆高速杭金衢段進(jìn)行拓寬改造施工，大量車輛借道杭千高速通行，導(dǎo)致項(xiàng)目實(shí)施路段交通異常繁忙，對(duì)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)施提出極高要求。

1.3 工點(diǎn)概況

杭黃鐵路自杭州南線路所引出后沿杭千高速公路南側(cè)走線，至富陽(yáng)區(qū)大源段于鐵路樁號(hào)DK59+870處以14.68°交角下穿杭千高速公路進(jìn)入富陽(yáng)站。該下穿節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)高速公路為路基與橋梁過(guò)渡段，影響范圍內(nèi)涉及大源高架和亭山高架2座公路大橋；穿越路段高速公路平面位于R=2000的圓曲線上，坡度為1.8%，路面高程為25 m～31.92 m，周邊地面標(biāo)高約為15 m。高速公路南側(cè)為山地丘陵地形，民居較少；北側(cè)為平原地形，民居較多。

1.4 地質(zhì)水文條件

工點(diǎn)范圍地勢(shì)自西南向東北傾斜，公路以北地貌為河流堆積地貌中的沿江平原，河岸地面高程6.0～10 m，地形平坦、開(kāi)闊。公路以南為構(gòu)造、侵蝕地貌中的底山丘陵，山坡坡度一般20°～30°，山勢(shì)渾圓，溝谷縱橫，植被茂盛。地表水為常年地表徑流，水量受季節(jié)性降水影響顯著，春夏季水量豐沛。工點(diǎn)影響范圍山坡坡腳有排洪灌溉用沿山水渠一處，流水面高程與鐵路結(jié)構(gòu)重疊，須降低流水面高程。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 總體方案

該穿越節(jié)點(diǎn)鐵路設(shè)計(jì)采用框架結(jié)構(gòu)下穿高速公路，因鐵路框架頂部至高速公路路面凈高為0.8～1.1 m不等，且交角很小，鐵路工程實(shí)施前先完成高速公路臨時(shí)保通道路施工，經(jīng)交驗(yàn)后將公路交通量轉(zhuǎn)至保通道路通行后進(jìn)行鐵路工程明挖施工，同時(shí)對(duì)影響范圍的公路橋梁、路基設(shè)備進(jìn)行改造。鐵路工程施工及公路設(shè)備改造完成后，恢復(fù)高速公路原交通功能。

2.2 鐵路工程

2.2.1 鐵路下穿主體工程

鐵路下穿高速公路主體工程為杭新景框架大橋，采用23節(jié)1-13.5 m C40鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。弱風(fēng)化基礎(chǔ)開(kāi)挖到設(shè)計(jì)高程后采用C35混凝土找平處理，強(qiáng)風(fēng)化地質(zhì)挖除風(fēng)化層后采用C35混凝土回填處理，填方段采用鉆孔樁基礎(chǔ)加固處理。鐵路框架主體立面示意見(jiàn)圖1。

圖1鐵路框架主體立面示意圖

2.2.2 鐵路門(mén)形防護(hù)結(jié)構(gòu)

因鐵路下穿高速公路且交角過(guò)小，為防止公路行駛車輛沖出公路、傾覆及貨物飄落至鐵路范圍對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)帶來(lái)安全隱患，方案除對(duì)公路防撞護(hù)欄進(jìn)行SS級(jí)加強(qiáng)設(shè)計(jì)外，對(duì)鐵路框架主體兩端路基段增設(shè)C40鋼筋混凝土門(mén)形防護(hù)結(jié)構(gòu)與主體框架順接，防護(hù)范圍根據(jù)安全評(píng)估報(bào)告結(jié)論于小里程端增設(shè)72 m，大里程端增設(shè)240 m；門(mén)形防護(hù)結(jié)構(gòu)鄰近高速公路側(cè)采用碎石按三角形回填作緩沖設(shè)計(jì)。

2.2.3 鐵路框架與公路路基過(guò)渡段加固設(shè)計(jì)

公路路基與鐵路主體框架結(jié)構(gòu)因基坑開(kāi)挖需進(jìn)行回填處理，由于交角過(guò)小，車輛高速行駛中會(huì)因?yàn)檩唽?duì)不同時(shí)跨越過(guò)渡段而出現(xiàn)跳車現(xiàn)象，給公路行車帶來(lái)安全隱患，設(shè)計(jì)中對(duì)該過(guò)渡段采用C20混凝土進(jìn)行剛性回填，以消除結(jié)構(gòu)不均勻沉降致路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)影響交通安全。

2.2.4 沿山渠改建工程

因鐵路高程與地方排洪灌溉沿山渠流水面沖突，設(shè)計(jì)對(duì)沿山渠流水面高程向下開(kāi)挖6 m后，鐵路采用1-8 m框架涵通過(guò)，并對(duì)原水渠斷面采用C25鋼筋混凝土U形結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)加固。

2.3 高速公路保通道路

高速公路保通道路標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系項(xiàng)目投資、道路通行能力及交通安全，因此須進(jìn)行科學(xué)論證及方案比選。方案設(shè)計(jì)研究中，通過(guò)路段歷年交通量分析預(yù)測(cè)施工期間交通量，通過(guò)交通量預(yù)測(cè)值及道路通行能力、服務(wù)指標(biāo)分析計(jì)算論證保通道路設(shè)計(jì)速度和車道數(shù)目，并結(jié)合工點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件擬定以下三個(gè)設(shè)計(jì)方案：80 km/h雙向四車道、80 km/h雙向六車道和100 km/h雙向四車道。

通過(guò)方案比選并綜合技術(shù)指標(biāo)、施工難度、社會(huì)環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)綜合分析等因素，經(jīng)專家評(píng)審本項(xiàng)目確定采用雙向四車道100 km/h高速公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。保通道路線位整幅布設(shè)在杭千高速以南山體側(cè)，以路基為基本結(jié)構(gòu)，與高速公路順接處選在工點(diǎn)兩端路基地段，路基寬為26 m的雙向四車道整體式路基，排水、交通采用圓管涵和蓋板涵結(jié)構(gòu)。接線處起點(diǎn)采用R=4100 m圓曲線從杭千高速公路分離，并保持杭千高速現(xiàn)狀4%超高橫坡，圓曲線中路段設(shè)置2%橫坡與杭千高速方向進(jìn)行橫坡銜接過(guò)渡，路線往西經(jīng)過(guò)富陽(yáng)市大源林場(chǎng)山腳，在大源中學(xué)附近以R=1497.5 m的圓曲線匯入杭千高速公路。

2.4 公路橋梁改建工程

杭黃鐵路下穿杭千高速公路時(shí)與大源2號(hào)高架橋左幅7號(hào)橋臺(tái)位置沖突，根據(jù)交通部門(mén)及專家審查會(huì)意見(jiàn)，對(duì)大源2號(hào)高架橋左幅第1跨及第7跨予以拆除改建，并采用自重輕、強(qiáng)度高的泡沫混凝土填筑改建成路基，將該橋左幅1、6號(hào)墩改建為埋柱式橋臺(tái)。

2.5 保通道路與原高速公路小角度順接

因保通道路起點(diǎn)與原高速公路順接角度為17.6°，保通道路與高速公路左幅第1、2跨沖突，若采用擋墻和土石方結(jié)構(gòu)會(huì)影響既有公路橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)安全，且填筑施工對(duì)工期影響較大。設(shè)計(jì)對(duì)鄰近公路橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的保通道路路基采用泡沫混凝土填筑。

2.6 安全防護(hù)工程

鐵路防護(hù)工程:對(duì)交叉段高速公路原波形護(hù)欄按SS級(jí)改造到位。公路防護(hù)工程：由于該工點(diǎn)鐵路與公路交角僅14.68°，根據(jù)公路項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)報(bào)告要求對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)后列車對(duì)公路交通安全影響范圍增加防眩措施，設(shè)計(jì)中對(duì)交叉段公路路基、橋梁增設(shè)防眩遮光板，其余并行段采用栽種常綠喬木遮擋處理。

3 施工階段交通組織設(shè)計(jì)

杭千高速公路是杭州市東西部聯(lián)系的重要紐帶，施工期間無(wú)法進(jìn)行封道分流，施工階段交通組織設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。為保證施工期間道路交通安全及交通秩序，根據(jù)施工期間杭千高速公路現(xiàn)狀情況，將施工階段交通組織按以下五個(gè)步驟進(jìn)行：

（1）高速正常通行：保通道路全線除了保通道路起點(diǎn)右幅與高速公路大源2號(hào)高架橋交接區(qū)域外的部分施工，該階段需對(duì)保通道路與高速公路拼接位置的杭千高速公路的硬路肩范圍進(jìn)行封閉施工，沿線設(shè)置相關(guān)警示標(biāo)志，并派專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理指揮。

（2）改建保通道路右幅與大源2號(hào)高架橋沖突部分：保通道路左幅工程實(shí)施完畢后，將千島湖往杭州方向交通流轉(zhuǎn)至保通道路左幅運(yùn)行，杭州往千島湖的交通流保留在杭千高速右幅車道內(nèi)通行，本階段做好千島湖往杭州方向車流的引導(dǎo)，并加強(qiáng)對(duì)由三車道縮為兩車道通行的指示標(biāo)志和相應(yīng)的水馬、錐形標(biāo)等警示標(biāo)志，通行車輛限速100 km/h。保通道路與大源2號(hào)高架橋拼接部分先對(duì)大源2號(hào)高架橋左幅拆除橋面面板，再完成保通道路右幅的主體工程，在該區(qū)域需設(shè)置施工隔離材料，防止另一側(cè)的施工對(duì)現(xiàn)行交通的影響。

（3）鐵路工程施工：保通道路路幅主體工程全部實(shí)施完畢后，所有的杭千交通流均引導(dǎo)至保通道路通行，杭千高速公路保通段全封閉，此時(shí)進(jìn)行杭黃鐵路工程施工。

（4）公路改建工程施工：該階段千島湖往杭州方向交通流維持在保通道路左幅，杭州往千島湖的交通流恢復(fù)在杭千高速右幅通行，拆除保通道路右幅與大源2號(hào)高架橋左幅重疊部分，挖除與大源2號(hào)高架橋交接的保通道路右幅范圍，對(duì)大源2號(hào)高架橋左幅進(jìn)行改建。

（5）交通恢復(fù)：拆除保通道路主體工程，將保通道路雙向交通流恢復(fù)至杭千高速公路通行。

4 重點(diǎn)工作

4.1 行政許可辦理

根據(jù)交通部門(mén)相關(guān)要求，本工程歷經(jīng)方案設(shè)計(jì)、安全評(píng)估報(bào)告、施工圖設(shè)計(jì)、施工方案、交通安全、道路驗(yàn)收等行政許可批復(fù)程序。

4.2 交通安全設(shè)施設(shè)置

交通安全組織是本工程實(shí)施中的重點(diǎn)工作，交通安全組織標(biāo)志標(biāo)牌設(shè)置依據(jù)《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB5768-2009）規(guī)定實(shí)施。各施工階段根據(jù)不同施工內(nèi)容編制相應(yīng)的交通組織方案，實(shí)施中主要采用水馬、交通錐、最高限速、解除限速、向左通行、向右通行、前方施工道路臨時(shí)封閉牌、前方施工牌、道路施工牌、車道封閉牌、前方并道、夜間安裝施工告示燈、警示燈等，給來(lái)往車輛以清析、準(zhǔn)確的提示。

4.3 開(kāi)挖施工安全措施

根據(jù)《中華人民共和國(guó)公路法》的有關(guān)規(guī)定，公路橋梁200 m范圍內(nèi)不得進(jìn)行爆破作業(yè)，因此本工程所有土石方工程均采用機(jī)械開(kāi)挖，對(duì)鄰近公路側(cè)設(shè)置鋼管結(jié)構(gòu)排架防護(hù)，防止土石飛落至公路行車道，釀成交通事故。

4.4 既有公路橋梁拆除

因公路T梁采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，實(shí)施前須對(duì)原橋梁竣工文件進(jìn)行核對(duì)，與交通主管部門(mén)、高速公司及公路設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通，制定專項(xiàng)拆除方案，防止意外安全事故發(fā)生。

4.5 泡沫混凝土路基施工

為提高填筑路基強(qiáng)度并縮短施工工期，工程對(duì)公路橋梁改路基段及保通道路與既有公路鄰近段路基采用泡沫混凝土填筑設(shè)計(jì)，工程實(shí)施中須對(duì)水泥、發(fā)泡劑、外加劑、摻和料等原材進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并進(jìn)行配比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)要求后方可實(shí)施。

4.6 施工安全管理

由于該工點(diǎn)為不封道施工，施工作業(yè)面多且分散，高速公路車輛限速100 km/h，施工中要加強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員的交通安全教育，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置封閉設(shè)施及安全警示標(biāo)志，杜絕作業(yè)人員進(jìn)入高速公路行車安全影響范圍。

5 結(jié)束語(yǔ)

新建杭黃鐵路富陽(yáng)段下穿杭千高速公路節(jié)點(diǎn)工程自2016年1月保通道路開(kāi)始實(shí)施至2017年3月高速公路全面恢復(fù)正常通行，歷時(shí)14個(gè)月，期間經(jīng)受住了兩個(gè)春節(jié)大交通量的考驗(yàn)，說(shuō)明道路采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是科學(xué)的。項(xiàng)目實(shí)施中得到公路路政、交警部門(mén)、高速公路業(yè)主的大力支持和配合，施工管理中項(xiàng)目參建人員能盡職盡責(zé)，及時(shí)完善交通安全組織方案和設(shè)施，項(xiàng)目實(shí)施期間區(qū)段內(nèi)未發(fā)生交通安全事故。新建高速鐵路小角度下穿運(yùn)營(yíng)高速公路方案由于涉及鐵路安全防護(hù)、公路保通及改建、交通安全等工程，協(xié)調(diào)及實(shí)施難度極大。該 項(xiàng)目成功實(shí)施，為困難條件下鐵路下穿公路且交角無(wú)法滿足公路設(shè)計(jì)要求的情況，探索一條公鐵立交設(shè)計(jì)的新思路和新方法，可供類似項(xiàng)目參考。