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            市政道路設計

            市政路穿越站場設計方案

            新聞時間:2021-10-22 文章來源: 文章作者:admin

            摘要:擬建道路穿越薛店站場,包含6股道,且具有較大高差。根據項目特點與難點,介紹了多股道大高差條件下頂進框架橋的設計方案,并基于對施工技術、施工工期和對運營鐵路的影響程度等方面的考慮,重點對鐵路架空方案體系通過三種方案進行詳細分析比較,提出采用階梯承臺的方法解決多股道線路間的高差問題,并通過合理布置使部分樁二次利用,可為類似工程提供借鑒。

            關鍵詞:多股道;大高差;階梯承臺;鐵路架空

            1工程概況

            本工程位于新鄭市薛店鎮,規劃為雙向四車道的城市主干路,根據規劃,友誼路穿越京廣鐵路建設工程亟需打通,以完善該區域路網結構。擬建道路從東向西依次穿越到發線3道、京廣鐵路下行線、京廣鐵路上行線、4道、6道、8道,鐵路線間距沿道路中心線依次為7.55m、5.08m、6.18m、5.32m、6.56m,全部為電氣化鐵路,道路與京廣鐵路下行線相交處鐵路里程為K709+970.9,道路中線與鐵路交角為87.2°。軌道標高差異較大,軌頂最低處為到發線8道,標高為155.60m,最高處為京廣下行線,標高156.23m,相差高達63cm。

            2工程地質概況及工程難點

            2.1工程地質概況。1)地層巖性。沿線地層主要為第四系沖洪積成因的粉砂、粉土、粉質黏土,沿線地層變化不大。2)地下水。沿線場地水位埋深較大,穩定水位埋深在18.0m左右,但在勘察時第3單元層見上層滯水,水量不大,主要為大氣降水。2.2工程難點。1)鄭州航空港區作為首個國家級航空港經濟綜合試驗區,在“一帶一路”的帶領下,發展一日千里,薛店站做為航空港區后勤保障的一部分,即將升為二級物流基地,貨運繁忙,對工程影響程度要求嚴、對工期要求高。2)經調查查明,鐵路設備情況復雜,通信、信號、電力及電氣化設施均受影響,增加設計和施工難度。3)包含股道較多,且股道間高差較大,線路架空難度高。

            3方案比選

            方案選擇基于以下因素考慮:①立交在施工中對鐵路路基穩定性影響;②盡可能減少鐵路設施遷改;③穿越方案施工時的技術要求;④道路的平面線位、縱斷設計高程、道路的通行凈空及一般道路橫斷面布置;⑤預留規劃道路后期改擴建空間;⑥市政設施穿越京廣鐵路的安全技術要求;⑦道路的規劃紅線;⑧立交的規模及投資。在道路與鐵路立交工程中,首先考慮選擇上跨或下穿方式,本項目中根據規劃要求,新建路要與東側薛店大道進行平交,從線路縱斷方面無法滿足規范要求,故主要從下穿方式進行研究。3.1設計荷載。1)鐵路列車荷載:采用《鐵路列車活載圖》(TB/T3466-2016)中ZKH活載,荷載圖式見圖1;2)道路荷載:城-A級3)恒載:靜土壓力、結構自重、附屬設備自重、混凝土收縮徐變以及溫度影響4)其他:列車沖擊力、制動力以及活載土壓力3.2框構橋主體方案。擬建道路考慮非機動車道以及人行道,框構橋可考慮2孔16m+16m或3孔8m+16m+8m,從遠期規劃看,2孔16m+16m更有利于后期道路拓寬改造,推薦采用兩孔結構;由于站場車輛較多,有可能會駐停在鐵路架空范圍內,為了最大降低施工對鐵路站場的風險,減少軌下暴露范圍,推薦采用分幅方法進行頂進??蚣軜虺叽鐔慰變魧?6.0m,凈高6.7m,頂板厚1.1m,底板厚1.2m,邊墻厚1.1m,頂板加腋1.5m×0.5m,底板加腋0.5m×0.5m,框架頂至鐵路軌頂之間距離不小于1.0m。3.3架空方案選擇。方案一:縱橫梁架空??v橫梁架空鐵路是平改立工程中常用的線路架空方案,本方案采用100號工字鋼作為邊縱梁,縱梁接長必須使用專用節點板及高強螺栓可靠連接;橫梁采用50c號工字鋼,間距不大于0.6m,橫梁以最低處8道為基準,通穿所有股道,橫梁與鋼軌間必須可靠絕緣,橫梁與縱梁使用U型螺栓進行可靠連接,橫梁與軌底之間孔隙用枕木或墊塊填塞。為保證整體性,在橫梁間須布設枕木撐為保證線路橫向穩定,在鋼軌外側與縱梁間每隔2m須設木支撐。上部荷載通過縱橫梁傳遞到下部架空支點樁上,支點樁采用直徑1.5m的人工挖孔樁,縱向布設間距為8m,支點處橫梁采用5片一組作為抬梁,同時設置抗橫移樁和防護樁,抗橫移樁用來抵抗頂進過程中的橫向力,防護樁是為了保證框架結構頂進過程中,防止線路路基土體坍塌,保證鐵路路基安全,防護樁設置在框架結構四角處。本方案所需挖孔支點樁較多,頂進過程中需要進行多次支點轉換,工藝復雜,施工要點多,且京廣線處橫梁上墊設高度達63cm的墊塊,再加上絕緣橡膠板,墊設高度至少達65cm,行車安全有隱患,不推薦采用。方案二:橫梁搭接法。本方案是在方案一基礎上變化而成,其內容基本相同,區別在于橫梁分兩部分橫穿所有股道,從各股道的標高看,兩部分橫梁搭接位置只能位于京廣上行線處才能有效降低軌道高差,將橫梁1從西向東開始穿越8道、6道、4道到達京廣鐵路上行線下方,橫梁2從東向西穿越京廣鐵路上下行和3道,并在京廣鐵路上行線下落在橫抬梁1上,如圖2所示:由于東側股道以3道標高最低,橫梁二穿越時需要以3道為基準,橫梁一定位標高比橫梁二低一個橫梁高度,即50cm,兩部分橫梁搭接部分用U型螺栓進行連接。軌道與橫梁之間的孔隙采用枕木進行墊設,橫梁一上最大墊設高為25cm,橫梁二上最大墊設高為26cm,遠低于方案一的墊設高度。但本方案在橫梁實施時比較困難,橫梁一有部分處于懸臂狀態,兩處橫梁通過螺栓鉸接在一起,頂進施工中不利于橫向力向抗橫移樁傳遞,易使橫梁間產生相對位移,且搭接位置位于國家干線京廣線處,對行車穩定有影響,不推薦采用。方案三:D型便梁架空。常用的D型便梁有D12、D16、D20和D24四種類型,跨度分別為Lp=12.06m、16.08m、20.1m、24.12m,長度分別為12.4m、16.4m、20.48m、24.5m。便梁的最大優點是在不中斷行車的情況下,利用它進行橋涵的開挖和施工,并且具有運輸和拆裝方便的特點,本方案采用D24和D12兩種邊梁對各股道單獨進行架空。由于分幅頂進施工,便梁需要轉換,故整個施工需要兩次架空,架空支點樁采用直徑1.8m的人工挖孔樁,挖孔樁護壁厚度為15cm,同時在3道和8道安裝護軌,在框架橋就位處的鐵路路基過渡處設置直徑1.25m的路基防護樁;由于線間距原因,部分線路間橫向只能布設單個支點樁,這就導致部分支點樁必須共用,承擔橫向兩片施工便梁傳遞的荷載。第一次架空設計分別見圖3、圖4:從上圖可以看出,整個架空共布設48個受力支點,其中40個人工挖孔樁,8個硬支點,通過計算,樁長分別有18m、15m、8m、5m四種。。第一次架空采用D12+D24+D24三跨組合進行架空,在下部用機械進行橋涵開挖,用中繼頂將北側框架頂進到位。北側框架頂進后,完成回填道碴及恢復線路作業,人工拆除牛腿扣件螺栓,使鋼枕與縱梁分離,通過縱移架設方式將D梁縱移到位,開始進行第二次架空,圖5為第二次架空斷面示意:圖5第二次架空斷面圖第二次架空采用D24+D12兩跨組合,從圖上可以看出,D24便梁一端落在第四排支點樁上,另一端落在已頂進的框架邊墻上,邊墻上墊設枕木垛來調節控制縱梁高度,在D梁架設過程中,第四排支點樁在兩次架空中得到了重復利用。在架空梁下部用機械進行橋涵開挖,并鑿除第三排架空支點樁,用中繼頂將南側框架頂進到設計位置。本方案工藝清晰,施工簡便,支點樁數量較少,且不需要設置抗橫移樁,頂進過程中不需要進行支點轉換,施工速度快,能明顯減少工期和要點數,軌道高差通過階梯承臺有效地得到解決,使站場列車安全穩定性得能到較好的保障。推薦采用此方案進行線路架空加固。3.4工作坑設計。工作坑主要包括基坑、后背及滑板系統。根據場地條件,預制工作坑深為10m,設置在鐵路西側。兩側邊坡坡度按照1:1設計,臨近鐵路側坡度1:1.5,5m高度處設1m寬的平臺;基坑邊坡采用掛鋼筋網噴射混凝土方式防護,鋼筋網規格為15cm×15cm的φ10鋼筋網片,噴射混凝土強度等級為C20,厚10cm;基坑坡頂四周設置截水溝,坑底順道路兩側設置有集水井和排水溝,坡面埋設φ10cm泄水孔。后背形式主要有重力式、板樁式和鋼筋混凝土拼裝式后背,根據施工計劃,施工時先進行鐵路節點施工?;逑到y應有足夠的剛度和強度,以保證框架橋結構在預制和頂進中的順利進行,滑板采用C30鋼筋混凝土,厚度20cm,在滑板下設置縱橫向的錨梁,并在滑板下鋪設10cm的碎石墊層。3.5其他附屬設計由于本工程水位較深,不必考慮路基浸泡及抗浮風險,所以只需設置擋墻即可,類型原則為6~10m為扶壁式擋墻,2~6m為懸臂式擋墻,2m以下為重力式擋墻,其他附屬可在下階段根據具體情況選擇設置。

            4結論

            本文對友誼路穿越薛店站場鐵路工程方案優劣性進行了對比,所推薦方案得到了鐵路局相關專家及站段領導的認可,順利通過了評審,得出以下幾點結論:1)對具有高差的多股道線路,在線路架空設計中,結合項目特點,可通過在樁頂設置階梯承臺來有效解決軌道之間的高差問題,增加列車的穩定性。2)在架空范圍內通過合理的平面布置,使部分架空支點樁得到二次利用,能提高施工效率,降低工程成本。3)根據施工計劃及周邊條件,合理選擇工作坑后背形式,最大限度利用天然條件提供頂進的反力,實現優化設計。


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