关键字：既有铁路桥涵、水泥混凝土路面、沥青混凝土路面、复合式水泥混凝土路面
摘要：随着国内公路、铁路和城市道路路网的日益完善，新建城市道路设计中经常遇到与已建成路网交叉的问题，其中，为了保证新建道路的功能要求，同时兼顾已建工程的结构安全和已建工程本身的特殊要求，交叉穿越既有桥涵处路面结构的选择往往成为设计控制的重点，本文以甘其毛都口岸加工园区石材加工园项目中的穿越甘泉铁路框架桥案例为出发点，探讨分析在穿越框架桥涵部位几种路面结构类型的优劣比较，以确定桥路连接处合理的路面结构组合。
关键字：既有铁路桥涵、水泥混凝土路面、沥青混凝土路面、复合式水泥混凝土路面
一、案例工程概述
本文所采用的案例工程位于内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特中旗甘其毛都口岸加工园区内，属于甘其毛都口岸加工园区石材加工园道路管网工程道路设计的一部分。本项目道路总长5.2km，设计路面结构为沥青混凝土路面（5cm+7cm）、水泥稳定碎石基层（两层各20cm）和天然砂砾垫层（18cm），其中，穿越甘泉铁路的经八路道路等级为城市主干路，承担石材加工园内外交通的疏散汇集作用，经八路设计起点接现状道路，利用已建成的铁路框架桥穿越甘泉铁路接入规划路网。
甘泉铁路为国铁Ⅰ级单线电气化铁路，是神华能源股份有限责任公司专用线，南起神华包神铁路万水泉南站，经包头、乌拉特前旗、乌拉特中旗，至中蒙边境中方口岸甘其毛都，线路全长367km。
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穿越处甘泉铁路框架桥宽度为2*12m，既有铁路钢筋混凝土框架桥设计净空高度不大于4.7m（实际测量高度4.6m-4.7m）、净宽12m，框架涵底板厚度1.0m，基础上采用C35混凝土铺装，铺装层厚度0.3m。现状桥内路面基本情况较好，但存在麻面和坑洞，影响行车舒适性。
二、设计难点及主要控制点
1、铁路桥路连接处路面竖向变形控制。
已建成的铁路框架桥是刚性构筑物，其下部有扩大混凝土基础，且已建成多年，因而框架桥原有结构的变形和沉降非常小，桥内路面竖向变形可视为零。而本次新设计的道路结构是柔性的，在荷载作用下都有较大的塑性变形，另外新建路基也存在沉降问题，所以桥外道路路面的竖向变形比桥内要大，两者的差异会导致的路面裂缝、沉陷、拥包和错台等，还会造成的行车颠簸、跳车等影响行车舒适性和安全的问题。
《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）条文说明3.0.6认为对无机结合稳定类基层、水泥混凝土基层和底基层为无机结合料稳定类材料的沥青结合料类基层沥青路面，无机结合料稳定层、水泥混凝土层可认为不产生永久变形，路面车辙或变形主要由沥青混合料层永久变形产生，因此，本项目中路面结构竖向变形主要考虑路基沉降、沥青混合料层永久变形量和沥青混凝土路表弯沉值三个方面的影响。
2、市政道路建筑限界的净空要求。
《城市道路工程设计规范》（CJJ 37-2012 ）第3.4.3条规定适合本次设计的机动车道最小净高为4.5m，而目前实测的涵洞净空高度在4.6-4.7m之间，因此道路最小净高也是本项目的重要控制目标。
三 可采用的路面设计方案
本次设计基于路面设计总体方案和穿越既有框架桥处设计控制重点综合考虑，提出以下三种路面结构必须按方案：
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图2沥青混凝土路面结构组合
方案一路面结构设计如图2，根据路面结构、交通量（设计使用年限内累计大型客车和货车交通量为2.0*106辆，设计交通荷载等级为轻交通）和项目所在地相关路面计算参数，利用HPDS2017软件计算得出：沥青混合料层永久变形量RA=11.15mm，路表验收弯沉值LA=26.6（单位：0.01mm）。项目区地勘报告显示当地地基条件良好，地表以下为砂砾和砾石层，项目区周边相同建设标准的市政道路路基实测沉降值不大于12mm。
综合考虑各种影响道路竖向变形的因素可知，新建沥青路面在框架桥内外的竖向变形差大于20mm，而沥青路面病害评定中隆起或凹槽深大于15mm时，即为拥包或车辙，沉陷深度大于10mm就需要修补，因此采用方案一的沥青混凝土路面作为设计路面结构组合不能满足道路使用功能的要求。
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图3水泥混凝土路面结构组合
方案二路面结构设计如图3，设计道路在桥路连接处沉降缝采用有传力杆的胀缝形式，并在临近板处设置拉杆，设计水泥混凝土路面整体作为一块刚性板承担荷载作用，这些措施可解决路面变形的问题。板底的路基沉降问题可通过板底注浆等技术手段处理，因此可认为框架桥内外的竖向变形基本相同，变形差为零。
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图4复合式水泥混凝土路面结构组合
方案三路面结构设计如图4，方案三的组合形式，一方面可以改善既有铁路框架桥内路面性能，提高行车舒适性，同时桥路连接处配筋的混凝土板和涵洞底板也可以视为刚性路面结构，有效的控制路面竖向变形；另一方面可以解决框架桥内道路净空高度不满足要求的问题。
四、路面设计方案比选
综上所述，方案一沥青混凝土路面结构组合因桥内外路面竖向变形差过大，不能满足路面结构设计要求，故不采用；方案二水泥混凝土路面结构可有效的解决竖向变形的问题，但是由于直接铺装水泥混凝土路面不能满足城市道路净空高度的要求，施工时需破除铁路桥原有铺装层，影响桥梁结构和铁路路基稳定性，故不具备实施条件；方案三复合式水泥混凝土路面结构在可以有效控制竖向变形的同时，只增加沥青混凝土表面层的厚度，满足了城市道路净空高度的要求。因此，本次设计采用方案三的结构组合形式。
五、总结
通过本案例中既有铁路框架桥路桥连接处路面结构的比选，旨在探讨在遇到类似问题时的解决办法，笔者认为，穿越既有桥涵处路面结构的选择，在外部条件良好时，优先选择水泥混凝土路面结构组合，当受到诸如道路净空高度限制等条件约束时，也可选择复合式水泥混凝土路面的结构组合，但不建议采用直接加铺沥青混凝土路面的方式。
参考文献：
[1] 甘其毛都口岸加工园区石材加工园道路管网工程设计施工图，2019.05
[2] CJJ 37-2012，城市道路工程设计规范[S]. 北京：中华人民共和国城乡建设部，2016
[3] JTG D50-2017，公路沥青路面设计规范[S]. 北京：中华人民共和国交通运输部，2017
[4] CJJ 169-2012，城镇道路路面设计规范[S]. 北京：中华人民共和国城乡建设部，2012
[5] JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范[S]. 北京：中华人民共和国交通运输部，2011