苏良平
中建八局第一建设有限公司，山东 济南 250000
摘要：随着经济和各行各业的快速发展，随着高速铁路以及城市建设的飞速发展，无论是新建市政道路工程或者是高铁车站配套市政道路工程都无可避免的需要下穿高速铁路桥梁，那么研究新建市政道路工程对高速铁路桥梁的影响是十分必要的，既要满足道路建设的便捷需求，还要保证高速铁路的安全。本文通过数值模拟的方法研究铁路台州中心站配套市政工程中的规划横一路的施工建设对铁路的影响，并提出相应的建议，为今后类似工程项目建设提供参考。
关键词：数值模拟；市政道路工程；下穿；高速铁路
引言
轨道交通施工中，区间隧道下穿铁路桥梁时，区间隧道施工对桥梁将会产生重要影响。施工技术应用中，需要考虑隧道开挖和承载力与桥梁本身负载之间关系，以提升施工安全性。本文结合搭地铁隧道桥梁项目实例，着重介绍了盾构施工技术，并对力学构造和施工流程进行了分析，随后，又围绕地铁隧道下穿桥梁施工其他适用技术展开了讨论，其中包括隧道顶部加固、超前支护施工和台阶施工技术等。
1计算方法
在岩土力学有关领域的数值分析应用中，主要使用的方法为有限单元法（FEM）、边界单元法（BEM）、离散单元法（DEM）、朗格朗日单元法以及块体理论等，或者是上述几种方法的耦合。其中，有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的数值方法，是工程方法和数学方法相结合的产物，可以求解用解析方法无法求解的问题，特别是对边界条件和结构形状不规则和复杂的结构来讲，更是一种有效的数值方法，因此，该法在实际工程中得到了广泛的应用。本评估即采用有限元分析法，利用岩土有限元软件MIDAS，建立包括岩土、桥桩、承台、桥墩、钢板桩等结构的模型。根据实际施工方案，进行分步模拟分析新建桥梁施工对高铁桥变形的影响。
2地铁隧道下穿铁路桥梁方案
2.1超前支护隧道
地铁隧道下穿前期施工技术的代表为超前支护，要想使该技术的优势得到充分发挥，关键是通过注浆的方式，对隧道断面做加固处理，这是因为隧道开挖必然会损坏岩层，这一情况无法避免，只有使全断面得到加固，才能使岩层原有物力特性发生变化，随着岩层稳定性持续增强，项目施工自然更加稳定且安全。本项目用来进行注浆加固的主要工具为钢管，其规格为Φ108，通过牢固埋设孔口管的方式，为其止浆作用的最大程度发挥奠定基础。另外，用来加固全断面的材料为水泥浆液，按照1:1的水灰比，利用硅酸盐水泥配置所得，在开展注浆作业时，施工人员应对压力进行严格控制，根据实际情况选择混合式注浆、前进式注浆或其他方法。等到注浆环节告一段落，通过打孔的方式全面检查注浆效果，如果孔吸水量满足1.0L/min×m的条件，便可开展后续工作，若注浆效果没有达到预期，则要及时补充注浆，在注浆效果与项目要求相符的基础上，利用水泥砂浆对检查孔进行封堵，为隧道开挖等环节的顺利推进提供支持。
2.2墩顶横桥向水平位移
本工程施工阶段引起高铁桥梁墩顶附加横桥向变形计算结果如下:本工程施工过程中开挖基坑和拆除横撑两个阶段对高铁桥墩墩顶横桥向水平位移影响较大。墩顶累计附加横桥向变形最大值发生在110号墩框构地基处理及抗浮桩施工阶段，最大变形值为0．447mm，面向大里程向左侧方向变形，满足《公路与市政工程桥梁下穿高速铁路技术规程》中无砟轨道墩顶横桥向位移不超过2mm的限值要求。叠加设计值后累计横桥向位移值见图5。
叠加设计位移后，横桥向变形最大值仍发发生在110号墩框构地基处理及抗浮桩施工阶段，最大变形值为3．497mm，面向大里程向左侧方向变形，满足《高速铁路设计规范(TB110621－2014)》铁路桥梁墩台顶横向水平变形量≤0．0005L=16mm的要求。
2.3调整中支腿高度
整个架桥机中通过构件尺寸及构架分析，最困难的部分就是中支腿高度的调节。采用取消连接横梁的方式来降低中支腿的高度。调整后整体高度下降0.942m，为防止中支腿小车横移过程中数控出现偏差导致两个小车横移速度出现偏差，采用角钢连接两个小车，保证横移时整体安全。取消横梁后，支撑箱与中支腿横移小车直接连接，为保证原机械材料强度，尽可能的减少对原机械焊接构件的改动。改动后支撑箱体变为中支腿位置最薄弱部位，固对此进行安全性计算。在最不利架设边梁的情况下经过支撑箱平面承压、支承箱体受剪计算、支承箱体承弯计算后，均小于原机械钢材承压、受剪、承弯限值，证明该改动可行。中支腿横梁调整后加之天车与主梁之间可调节支腿取消，高度变为6m，已达到预期目标（可调节支腿取消不影响各部件及整体受力）。
2.4高铁桥墩的变形
通过数值模拟，得到新建桥梁施工运营对铁路21#~22#桥墩及承台的影响（工况10~工况13），主要包括横桥向位移（模型y方向）、顺桥向位移（模型x方向）以及竖向的沉降（模型z方向），取墩台竖向沉降最大的工况13的位移图为模型位移情况.新建桥梁施工运营过程中引起的高铁墩顶最大顺桥向位移发生在工况13（施加新建桥梁运营荷载），位于22#墩，最大位移-1.128mm；高铁墩顶最大横桥向位移发生在工况13（施加新建桥梁运营荷载），位于22#墩，最大位移-0.304mm；高铁墩顶最大竖向位移发生在工况13（施加新建桥梁运营荷载），位于21#墩，最大位移-1.203mm。新建横一路桩板结构施工过程中引起的既有高铁墩顶最大竖向沉降为1.203mm，满足20mm的控制限值要求；既有高铁桥墩的最大沉降差为1.203mm（假设远端20#桥墩竖向沉降为0），满足5mm的控制限值要求；高铁桥墩的最大纵桥向位移为1.128mm，满足28.2mm的控制限值要求；高铁桥墩的最大横桥向位移差为0.596mm（21#~22#桥墩变形差），满足16mm的控制限值要求。
2.5隧道初期支护
对地铁隧道项目而言，初期支护主要是指安装钢架、锚杆及混凝土施工。在安装钢架时，施工人员应科学选择安装地点，通过预留原岩空间的方式，为钢架挖槽等环节的高效开展做铺垫，与此同时，施工人员还要确保钢架平面与隧道中线垂直，无论是倾斜度，还是安装存在的偏差，均应处于合理范围。而砂浆锚杆的施工要点，可被归纳如下：其一，仔细检查注浆设备质量是否达标，按照要求截取砂浆锚杆，在测量放线的基础上，利用红漆对钻孔位置进行准确标注；其二，均匀搅拌施工所需砂浆，再按部就班的完成注浆、插锚杆等环节。如果浆液由一次拌和所得，施工人员应在浆液初凝前，尽快利用其完成相关作业，通过不断搅拌的方式，避免浆液沉淀给项目质量带来不必要影响。网喷混凝土主要分为喷射混凝土和网片施工，前者着重强调喷射作业，要求施工人员以分段分片和自上而下原则为指导，在对钢筋壁面与格栅进行喷射的前提下，仔细喷射钢筋格栅。后者需要施工人员以设计方案为依据，先对首层钢筋网进行铺设，再利用混凝土覆盖首层钢筋网，并对第二层钢筋进行平整铺设。
结语
在地铁隧道施工中，重点研究了隧道下穿铁路桥梁适用技术，例如，隧道顶部加固、对隧道开挖工序中的不稳定部分进行超前支护，道路、高铁桥梁和市域铁路，均已安全施工完毕，验证了该下穿防护方案和有限元模拟施工阶段的方法是可行的，为类似场地条件下道路下穿高铁桥梁的施工和防护提供了借鉴经验。
参考文献:
［1］刘凯．软土地区临近运营高铁通道工程安全评估技术研究［D］．
［2］李波．排桩挡土墙在某铁路改建中的设计应用［J］．路基工程，2005，000(005):76－78．
［3］王蓉彬．基坑开挖降水施工对高铁影响研究［J］．科技创业月刊，2015，028(012):110－111．