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路基与桩板结构下穿高速铁路桥梁影响

对比分析

[摘要]摘要：随着经济发展，越来越多的公路或城市道路

下穿高速铁路桥梁，影响高速铁路桥梁稳定性。高速铁路运

行速度快，高铁桥梁结构变形超限将影响高速铁路运营安全，

在设计阶段，应用大型有限元软件对道路下穿高速铁路进行

影响分析是必要的，本文将对路基与桩板结构两种型式下穿

高速铁路桥梁影响进行对比分析。

[关键词]关键词：道路下穿高铁；路基；桩板结构

一、引言

随着经济发展，越来越多的公路或城市道路下穿高速铁路

桥梁，高速铁路作为国家运输大动脉，保证其运营安全十分

重要，采取稳妥可靠的下穿方式、结构型式以及施工方法十

分必要[15]。

高速铁路运行速度快，高铁桥梁结构变形过大将影响高速

铁路运营安全，下穿构筑物（道路交通、管线等）的建设及

使用已成为高速铁路运营安全的主要因素之一。目前，道路

穿越高铁的主要形式有路基下穿、桥梁下穿、桩板结构下穿、

U型槽和框架结构等[2-3]。其中路基下穿与桩板结构下穿适用

于桥下填土高度不高的情形，本文结合工程实例，对这两种

下穿型式进行对比分析。

二、工程实例

拟建项目起自翠家岭村西、费县收费站西侧的G327上，

向北沿规划G327，经北尹大桥西、成立庄东，在胡阳村南下

穿日兰高速铁路后转向西，在农立庄西顺接方马路，向西经

南东洲大桥南、荣和庄北、电厂南，止于北广丰村北的规划

新西外环上。道路全长26.667公里，道路等级为一级公路，

道路路基宽度为25.5米，双向四车道，设计速度80km/h。

本工程穿越日兰高速铁路三和特大桥第108#孔，107#至

109#孔桥梁为(60m+100m+60m)变截面连续箱梁，桥墩为圆端

形实体桥墩，107#墩为桩基础，基础承台尺寸为

9.6m×14.4m，108#墩为桩基础，基础承台尺寸为

9.6m×14.4m。

（一）工程地质

勘察深度范围内所揭露的地层以杂填土、粉质黏土、石灰

岩、凝灰岩和泥岩为主，依据野外钻探资料，将所揭露地层

分层叙述如下：第①层杂填土[Q42ml]：杂色，成分以粉质黏

土为主，含有碎砖块和混凝土块，结构较差，局部为耕土。

第②层粉质黏土[Q42（a1+pl）]：黄褐色，可塑为主，局部硬塑，

切面稍光滑，韧性干强度中等。第③层中风化石灰岩[P]：

l

青灰色，中等风化，隐晶质结构，中厚层状构造，溶蚀裂隙

发育，局部含有高度1.0～2.0m的溶洞，溶洞内充填粉质黏

土。第③-1层破碎石灰岩[P]：青灰色，局部铁锈色，隐晶

l

质结构，中厚层状构造，溶蚀裂隙发育，局部含有高度

1.0～2.0m的溶洞，溶洞内充填粉质黏土，岩芯呈碎块状，

偶见短柱状，岩芯采取率约50%，RQD＜25。第⑤层中风化泥

岩[P]：紫红色，中风化，岩芯遇水易软化，经太阳暴晒后

l

易干裂，干裂后呈片状。依据《中国地震动参数区划图》

（GB18306-2015）有关规定：该区域地震动峰值加速度为

0.15g，地震动反应谱特征周期为0.4s。地下水埋深约

2.21m，根据水质化验报告，地下水局部具有H1侵蚀性。

（二）工程方案

道路主线于日兰高速铁路三和特大桥108#孔内下穿铁路

桥梁，本段道路左幅距离107#墩承台距离4.04m，右幅距离

108#墩承台距离0.78m。

方案一拟在道路右幅GK15+059-GK15+101设8-13m桩板结

构，左幅采用路基的型式下穿铁路。方案二拟采用左右幅均

为路基的型式下穿铁路。

三、有限元软件计算分析

根据理论基础上，本次采用大型通用有限元分析软件

MidasGTS-NX建立整体三维有限元模型进行计算分析。

（一）参数取值

依照地质资料，本次安全性影响评估工作依据土层类型将

施工场地的土层简化为若干个分层，并依据地质资料确定物

理力学参数，如表1所示。

表1物理力学参数

饱和