摘要：本文以实际工程为案例，对新建桥梁与道路下穿既有高铁钢构桥进行数值分析，根据分析结果提出相应的设计方案和施工组织措施，为同类型涉铁工程的设计与施工提供参考。
关键词：桥梁与道路下穿 ；高铁钢构桥；涉铁工程
0 引言
随着我国经济的平稳快速发展，国家基建建设日新月异，城市之间的交通路网联系也越来越紧密。铁路与道路交通系统不可避免的就会出现相互交叉的情况，对于已经处于运营阶段的既有高速铁路，其对位移和沉降变形以及高空落物非常敏感。新建道路上跨既有高铁时一般推荐采用桥梁转体施工方案；新建道路下穿既有高铁时则可以采用路基、U型槽和框架结构、桩板结构以及桥梁等结构形式，同时必须设置可靠的防护措施，保证高速铁路的运输安全[1]。
1工程案例：
佛山市南海区有轨电车里水示范段工程项目涉铁段在里广路桩号CK1+240~ CK1+300路段与现状武广高铁交叉，高铁桥下的里广路现状为双向8车道，高铁桥桥墩分别位于道路两侧及中分带。线路下穿武广铁路节点，横向布宽受铁路桥墩限制，设计方案采用有轨电车沿路中两孔布设，采用单线桥方式、两线夹包路中铁路桥墩方案。下穿武广高铁有轨电车桥梁，左、右线单线桥总长度188m，桥梁上部结构跨径组合为25+40+25m，铁路下跨径布置为单跨40m钢-混凝土组合梁。武广高铁刚构桥投影范围外新建桥梁边跨为25m简支现浇预应力混凝土简支梁。墩柱为花瓶墩接四桩承台基础，桥台为U型桥台接四桩承台，桩基础采用嵌岩桩。道路则利用现状道路通过既有武广高铁刚构桥，机动车道布置于有轨电车桥梁外边线外侧，采用路基形式下穿武广高铁钢构桥，双向六车道布置，最小车道宽度采用3.25m。由于现状机动车道宽度不足，局部需要把部分绿化带和人行道进行改造，确保改造后市政道路机动车道不压现状武广高铁桥梁承台。
现状武广高铁流溪河特大桥采用四跨双线刚构桥上跨里广路，刚构桥桥墩编号为364#~368#。采用（25.85+2×33+20.24）m普通钢筋混凝土连续刚构，桥梁全长112.09m，端支座至梁端0.5m；无碴轨道，双线道碴槽宽10m，两侧均设人行道，人行道宽1.7m，全宽13.4m。刚构桥位于直线段，线路纵坡为4.1‰，桥梁位于竖曲线范围，桥墩中心线与线路中心线夹角为40°。武广高铁轨顶标高为16.300~16.347m，桥下净空约为10m。高铁桥下的里广路现状为双向8车道，高铁桥桥墩分别位于道路两侧及中分带。
2结构安全分析
2.1 荷载工况分析
工况一：根据有轨电车桥梁下穿武广高铁平面图以及雨水管迁改基坑支护平面图可见，有轨电车桥梁右幅Y01#承台以及雨水管基坑施工对既有铁路桥366#桥墩承台以及桩基会产生附加应力，基坑开挖深度按照3m考虑。
工况二：根据有轨电车市政配套道路下穿武广高铁断面图可见，市政道路靠近既有铁路桥墩侧加设的防撞墙产生的附加荷载会作用在既有铁路桥承台和桩基上，验算时仅考虑防撞墙的附加荷载作用在366#桥墩的承台和桩基上。铁路桥承台顶面埋深1m，承台高2.5m，桩基长度18m，承台和桩基按照0.5m进行单元划分。
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图1 施工荷载平面布置示意图
2.2计算荷载
工况一：有轨电车桥梁右幅Y01#承台以及雨水管基坑开挖施工，等效于在另一侧加载，土重18 kN/m3，开挖深度取3m，附加均布荷载为18x3=54 kN/m2，考虑施工过程中其他影响因素，取1.2x54=64.8kN/m2，根据“角点法”原理计算附加应力。
工况二：SS级防撞墙可等效为均布条形荷载，混凝土容重26kN/m3，防撞墙高1.4m，附加均布条形荷载为26x1.4=36.4 kN/m2，考虑施工过程中其他影响因素，取1.2x36.4=43.7 kN/m2，根据材料力学主应力公式计算附加应力。
2.3计算结果及分析
根据不同工况下的水平附加荷载，通过结构计算软件MDAS CIVIL 2019对366号、367号墩进行建模分析。计算荷载为桥墩、承台、桩基的自重以及桩基承台在基坑开挖后承受的水平附加荷载（不计铁路上部结构恒载及列车活荷载）。
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图2 全桥计算模型
2.3.1工况1计算结果及分析
经计算，在基坑开挖深度3.0m情况下，366号墩墩顶顺桥、横桥向产生的位移理论值分别为0.047mm和0.005mm，如图3所示。根据《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》TB10182-2017第3.0.3条的规定，无砟轨道顺、横向墩顶水平位移限值为2mm，计算值小于规范限值，满足规范要求[5]。
通过计算，武广高铁366号墩桩基桩底力为5412.8kN，小于容许值[P]=10298.2kN，桩基承载力满足要求。
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（1）366号墩顺桥向位移 （2）366号墩横桥向位移
图3 366号墩墩顶水平位移（mm）
2.3.2工况2计算结果及分析
经计算，在防撞墙附加荷载情作用下，367号墩墩顶顺桥、横桥向产生的位移理论值分别为0.00021mm和0.00035mm，如图4所示。根据《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》TB10182-2017第3.0.3条的规定，无砟轨道顺、横向墩顶水平位移限值为2mm，计算值小于规范限值，满足规范要求[5]。
通过计算，武广高铁367号墩桩基桩底力为5439.2kN，小于容许值[P]=10298.2kN，桩基承载力满足要求。
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（1）367号墩顺桥向位移 （2）367号墩横桥向位移
图4 367号墩墩顶水平位移（mm）
3结论与建议
3.1 结论
有轨电车桥梁承台与雨水管迁改基坑开挖产生的附加荷载对既有铁路桥梁的影响很小，附加荷载引起的既有铁路桥墩墩顶位移最大值满足规范限制要求，考虑附加荷载的作用下桩基底荷载不超过桩基允许承载能力值，不影响既有武广高铁的正常运营。
3.2 建议
1、施工过程中建筑材料不应集中堆放在铁路影响区内。
2、施工期间、加强对作业机械设备人员的管理，禁止违规作业、野蛮施工；施工机械等严禁碰撞铁路桥梁或掉落至铁路桥面。铁路桥下禁止采用大型机械进行碾压。禁止大量抽取地下水。
3、建议委托具有相关监测资质的第三方单位对铁路桥梁进行变形及沉降监测。
4、施工过程中应尽量减小对原状土体的扰动，减小施工过程中对铁路桥的附加荷载。
5、在有轨电车桥梁下部结构施工以及道路防撞墙的过程中，应尽量按照对称的原则在铁路桥的两侧施工和加卸载。
参考文献：
[1] TB 10621-2014，高速铁路设计规范[S].
[2] JTG D60-2015，公路桥涵设计通用规范[S].
[3] TB 10093-2017，铁路桥涵地基与基础设计规范[S].
[4] JTG 3363-2019，公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[5] TB 10182-2017，公路与市政工程下穿高速铁路技术规程[S].