王 杰

(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510507)

0 引言

擴(kuò)建公路不可避免的會與既有道路或規(guī)劃道路交叉，因此需要在設(shè)計(jì)方案中著重考慮空間和施工作業(yè)面的協(xié)調(diào)性。工程上常采用拆除重建上跨公路橋梁，調(diào)整規(guī)劃道路線形及分幅新建拼寬橋，繞開既有結(jié)構(gòu)物等解決方案，但當(dāng)公路與鐵路橋梁相交，且平面空間受限時(shí)，常規(guī)的方法已不適用，對結(jié)構(gòu)物采取一定的構(gòu)造措施能夠節(jié)省大規(guī)模的資金投入及減少建設(shè)過程中的相互影響。

1 項(xiàng)目概況

擴(kuò)建公路橋梁寬度為24.5 m，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，近期有擴(kuò)建成雙向八車道計(jì)劃，擴(kuò)建后橋梁寬度為42 m跨徑布置為13 m+7×25 m；擴(kuò)建公路與在建鐵路1相交，夾角為28°，鐵路橋跨徑布置為72 m+128 m+72 m，基礎(chǔ)為群樁基礎(chǔ)。需要充分考慮現(xiàn)有實(shí)際情況，對鐵路橋梁及公路橋梁做相應(yīng)設(shè)計(jì)。

經(jīng)核算，擴(kuò)建后高速公路橋邊至鐵路橋墩凈距為2.6 m≥2.5 m，公路樁基距離鐵路橋樁基6.8 m≥6 m(4倍下穿橋樁徑)，均滿足《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》[1]的相關(guān)規(guī)定。但是鐵路橋11號橋墩處承臺已經(jīng)侵入高速橋面下部4 m左右，高速路拼寬橋的樁位布置受到影響，此外鐵路橋12號橋墩基礎(chǔ)施工臨近擴(kuò)建高速公路橋臺錐坡，需要采用相應(yīng)措施減少兩者之間的相互影響。

按照擴(kuò)建后的公路范圍考慮，鐵路1、鐵路2最不利凈空梁底高程分別為47.52 m，48.01 m，擴(kuò)建后公路路面與鐵路1、鐵路2交叉最不利標(biāo)高分別為40.14 m，40.28 m，最小凈空分別為7.38 m，7.73 m，均能滿足最小通行凈高5.5 m的要求。擴(kuò)建高速與高鐵平面位置見圖1。

2 方案研究

2.1 鐵路調(diào)整線性

由于鐵路受高鐵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)限制(曲線半徑最小7 000 m)及前后兩個(gè)車站控制點(diǎn)、周邊水源保護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)限制，交叉點(diǎn)處的走向只能由北向南，因此，鐵路無法通過縮小曲線半徑來增大與公路的交叉角度。

2.2 拼寬橋分離新建

根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，可將拼寬橋與老橋分離，分別穿過鐵路橋梁的邊跨后再并線[2]，但是距離本交叉位置約1 km處有一座大橋，該橋擬采用單側(cè)拼寬的方式進(jìn)行橋梁拓寬，兩座橋中間的過渡段距離已接近規(guī)范規(guī)定的臨界值，因此在交叉點(diǎn)處進(jìn)行兩側(cè)分離拼寬不可行，結(jié)合鐵路橋梁邊跨跨徑和相交交角，單側(cè)分離式拼寬也是不可行的。

2.3 常規(guī)拼寬結(jié)合相應(yīng)的措施

綜合比較各方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性，本項(xiàng)目最終采用常規(guī)的橋梁拼寬方案，輔以必要的工程構(gòu)造、施工組織措施，減小兩座橋梁在施工階段和運(yùn)營階段的不利影響，同時(shí)降低了資金投入。

高速擴(kuò)建項(xiàng)目原計(jì)劃在鐵路橋梁施工完成后實(shí)施，考慮到該處空間位置狹小，為減小后期擴(kuò)建對鐵路運(yùn)營的影響，擬先對該段高速公路進(jìn)行擴(kuò)建，與鐵路同步施工，第一階段：實(shí)施拼寬橋下部結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)施工到小箱梁(空心板)整體化層頂面防水層，橋臺臺背施工到搭板頂面，橋面面層鋪裝暫不實(shí)施,擴(kuò)建后的拼寬橋梁暫不與舊橋進(jìn)行拼接，小箱梁內(nèi)邊梁、空心板內(nèi)邊板外露鋼筋做防銹處理后放置。同時(shí)為減少外側(cè)護(hù)欄對拼寬橋的偏載影響，在拼寬橋施工完成后在拼接處放置水泥墩進(jìn)行反壓。第二階段：將雙向四車道過渡至拼寬橋，根據(jù)擴(kuò)建階段的路線總體設(shè)計(jì)微調(diào)老橋橋面標(biāo)高，按檢測情況更換支座，對支座墊石進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)老橋結(jié)構(gòu)情況實(shí)施加固處理，同時(shí)施工新老橋梁拼接，鋪設(shè)拼寬橋橋面安裝伸縮縫，恢復(fù)老橋橋面。

3 構(gòu)造措施

1)由于擴(kuò)建后高速公路外側(cè)邊線與高鐵橋墩距離較小，根據(jù)公路和鐵路相關(guān)規(guī)范，本項(xiàng)目橋梁段路側(cè)護(hù)欄采用JTG D81—2017公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的最高等級HA級護(hù)欄，防止高速擴(kuò)建后運(yùn)營過程中發(fā)生車輛沖撞高鐵橋墩的情況，同時(shí)高鐵橋墩采用防撞措施。

2)在高鐵11號墩處，承臺侵占了高速公路拼寬橋梁的落墩位置，若采用新舊橋不等跨布置的方案，沉降、主梁撓度等因素將導(dǎo)致拼寬橋上部結(jié)構(gòu)受力不合理，為了不影響拼寬橋上部結(jié)構(gòu)的受力性能以及減小下部結(jié)構(gòu)兩座橋梁基礎(chǔ)的相互影響，高速公路拼寬橋梁采用騎馬樁的下部結(jié)構(gòu)形式，為減小施工過程中對高鐵橋臺的影響，將橋墩騎馬樁承臺設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土構(gòu)件，承臺標(biāo)高適當(dāng)提高。設(shè)計(jì)階段樁基施工采用人工挖孔，避免振動(dòng)對高鐵樁基的擾動(dòng)。

實(shí)際施工過程中，由于樁基位置處地下水豐富，無法進(jìn)行人工開挖作業(yè)，且該處強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)較好，不適用旋挖鉆成孔，綜合考慮各種因素，最終采用沖擊鉆成孔。相關(guān)研究表明[3]，沖程的減小能明顯降低成孔過程中的振動(dòng)影響，且振動(dòng)對周邊樁基的擾動(dòng)隨著鉆進(jìn)的深度加深逐漸減小，故在樁基施工前先在高鐵承臺附近挖設(shè)一條減振帶，減小沖程，由靠近高鐵承臺的一根樁基開始，往外逐根施工。

騎馬樁構(gòu)造圖見圖2。

3)在鐵路12號橋墩處，承臺離原高速公路橋臺錐坡較近，為確保鐵路施工時(shí)高速公路的邊坡穩(wěn)定和行車安全，鐵路方將12號墩承臺上抬，以減小基坑開挖深度，在鐵路基礎(chǔ)施工前，對12號墩附近的公路路基和橋臺椎體采用抗滑樁+擋墻+漿砌片石護(hù)坡等防護(hù)措施，高速公路拼寬橋在該位置處的橋臺采用樁柱式橋臺+輕質(zhì)土填筑方案，減小臺前椎體對鐵路承臺的影響[4]，見圖3。

4)新舊橋梁的拼接方式有分離式拼接、鉸接以及剛接[5]，每種拼接方式各有利弊，分離式拼接中新舊橋受力明

確，沉降及收縮徐變對梁板結(jié)構(gòu)受力影響小，但是整體性較差；鉸接法整體性較分離式稍好，梁板受力明確，收縮徐變、沉降等容易使鉸接部位出現(xiàn)裂縫；剛接法整體性好，連接部位布有鋼筋有利于抗裂，最后采用剛接法進(jìn)行拼接。

新老橋拼接工序：鑿除老橋外側(cè)防撞欄和老橋邊板挑臂，保留原有鋼筋，安裝加寬橋內(nèi)側(cè)邊板，新舊橋鋼筋對應(yīng)焊接，焊接采用單面搭接焊，焊縫長度滿足相關(guān)規(guī)范要求。布設(shè)整體化層混凝土拼接鋼筋，并與新老橋整體化層鋼筋搭接，搭接長度滿足規(guī)范要求，接觸面涂刷界面膠，澆筑補(bǔ)償收縮纖維混凝土。

新老橋之間的接縫容易出現(xiàn)裂縫的一個(gè)重要原因是混凝土齡期相差太大，新橋混凝土收縮明顯而老橋基本不收縮，可通過延長預(yù)應(yīng)力張拉前的混凝土養(yǎng)護(hù)齡期和存梁時(shí)間來減小新舊結(jié)構(gòu)的收縮徐變差異，并在新橋完成澆筑或安裝結(jié)束后，在合適的拼接時(shí)間(不少于6個(gè)月)采用合適的拼接方式進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)拼接，拼接所采用的混凝土為補(bǔ)償收縮纖維混凝土。為減少新老橋基礎(chǔ)的沉降影響，需嚴(yán)格控制拼寬橋的樁底沉渣厚度。

4 臨時(shí)保通措施

擴(kuò)建施工過程中需要保證高速公路能夠滿足一定的運(yùn)營條件，高速路上行車速度快，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮各施工階段的通行條件及所采取措施。第一施工階段不涉及到對老橋的改造，所以基本不影響高速路的運(yùn)營，在新橋架梁過程中，需要通過高速路運(yùn)梁，并在橋頭和橋尾處封閉硬路肩，讓運(yùn)梁車進(jìn)入拼寬路基后再進(jìn)行架梁。第二施工階段需對老橋進(jìn)行頂升換支座、內(nèi)側(cè)護(hù)欄改造及新老橋拼接等施工，本階段將左右幅車道分別轉(zhuǎn)換至拼寬橋，待老橋施工完成后開放雙向八車道同行。

5 結(jié)語

下穿鐵路的高速公路擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案需要先明確兩者之間的平立面關(guān)系，在優(yōu)化空間關(guān)系的基礎(chǔ)上，盡量采用合適的橋梁拼寬方案或調(diào)整線形等技術(shù)措施，對于特殊項(xiàng)目，可采取一些工程構(gòu)造措施減小兩者間的相互影響，比如輕質(zhì)土橋臺、抗滑樁、騎馬樁以及提高護(hù)欄防撞等級等措施。此外需要結(jié)合實(shí)際考慮各施工工序，避免施工過程的相互影響。