德大线下穿京沪高速铁路设计方案研究

・线路／路基・德大线下穿京沪高速铁路设计方案研究李耐振，闫伟（中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，济南２５００２２）摘要：新建铁路德大线与在建京沪高速铁路交叉，原设计方案采用德大线上跨京沪高速铁路。但根据铁道部相关通知的意见为：“原则同意采用多孔３２、２４ｍ简支梁桥式方案。结合京沪高速铁路开通情况，研究采用槽形梁跨越京沪高速铁路的可行性，以缩短桥长，注意跨线孔的施工工期，减少对京沪高速铁路的影响”。但根据铁道部最新发布的《关于铁路工程设计线路交叉跨越有关规定的通知》（铁建设函［２０ｌＯ］１４６号）…的要求：“新建客货共线铁路与已建或在建高速铁路交叉跨越时，应选择已建或在建高速铁路桥梁地段的较高桥墩、较大桥跨处下穿方案；新建客货共线铁路下穿已建或在建高速铁路时，应综合考虑地形地质条件、运营安全等要求，做好防洪及防排水设计”。因此，德大线与京沪高速铁路交叉设计原则上采用下穿方案。要求。为了减少对京沪高速铁路运营安全的影响。与京沪高铁交叉的客货共线铁路原则上应采取下穿方案。在工程投资、下穿工程措施、城市规划、环境保护、养护维修等多方面对德大线改线下穿和原位下穿京沪高速铁路两个方案进行了详细的论证与研究，并与原上跨方案一起对方案优缺点进行了系统的比较，最终选择了原位下穿京沪高速铁路作为推荐方案。关键词：高速铁路；客货共线铁路；交叉设计；下穿铁路中图分类号：Ｕ４４８．１３文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００４—２９５４（２０１１）０５—００２５一０３１概述新建德（州）大（家洼）铁路为单线铁路（预留双线），设计速度１６０ｋｍ／ｈ（预留２００ｋｍ／ｈ平面条件）。京沪高速铁路为双线电气化铁路，设计速度３５０ｋｍ／ｈ。２原设计方案情况京沪高速铁路和德大线交叉处为双线桥，梁长３２ｍ，桥宽１３．４德大线在ＤＫ２ｌ＋０７０处与京沪高速铁路Ｋ３４３＋００７交叉，原设计方案采用德大线上跨京沪高速铁路。铁道部、山东省关于跨京沪高速铁路特大桥的原批复收稿日期：２０ｌｌ—０２一１６ｍ，与本线法线的夹角为２２０。原设计方案德大线采用桥梁上跨京沪高速铁路。上跨京沪高速铁路处采用ｌ一２４ｍ简支槽形梁，其他孔跨采用２４ｍ、３２ｍ简支Ｔ梁。简支槽形梁采用支架现浇法施工，需在京沪高速铁路联调联试前完成施工。上跨方案对京沪高速铁路运营安全有一定的影响，需对本作者简介：李耐振（１９８５一），男，助理工程师，２００９年毕业于北京交通大学道路与铁道工程专业，工学硕士，Ｅ－ｍａｉｌ：７１９４９ｌｌｌ＠ｑｑ．ｃｏｍ。ｍ◆＿・◆・“●・・◆“◆ｏ◆ｏ●・・◆“◆－Ｈ・◆‘－◆・・◆ｑ・●．ｒ●・。◆・・●－・◆ｕ＊◆ｑ・●ｑｎ●¨◆・ｕ●－－◆・・・◆－・●・・●ｔ－◆・●‘・◆ｕ＿◆・－（３）随着降雨强度的增加和降雨持时的延长，边坡表层孔隙水压力逐渐增加，对应基质吸力持续减小，水头等值线在坡顶和坡脚最为密集，降雨５０ｄ时吸力减小深度达到７ｍ。口王晓峰，王铁行．考虑降雨人渗的黄土边坡稳定性分析［ｃ］∥第九届土力学及岩土工程学术会议论文集．北京：清华大学出版社，２００３．ＨＪｅｍ它ｙＴ．Ｓｔｏｉｃｅｓ８ｃｅ。ＭｏｉｒＤ．Ｈａｕｇａｎｄ．Ｆ他ｄｌｕｎｄｆｂｒｌｉｎｅｒＤ．Ｇ．ＴｈｅＢｏｉＩ．ｗａｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＰｒｏｅｅｅｄｉｎ９８ｏｆｔｈｅＢａｎｄ．ｂｅｎｔｏｎｉｔｅｕ８ｅｄａｎｄｅｏｖｅ玛．（４）降雨强度越大，持时越长，越不利于边坡稳定。本次模拟计算的安全系数最大下降幅度０．０６５—０．０９９，表明在无裂隙、无薄弱面工程地质条件下，降雨对黄土高边坡的稳定性影响不大，有必要对存在裂隙或薄弱面边坡做更进一步研究。（５）基质吸力的变化，对应于土体含水率与孔隙水压力的变化，与黄土边坡在时空的稳定性密切相关，应在边坡评价、设计、施工中考虑其影响。参考文献：［１］黄润秋．戚国庆．非饱和渗流基质吸力对边坡稳定性的影响［Ｊ］．工程地质学报，２００２，ｌＯ（４）：３４３—３４８．［２］吴俊杰，王成华，李广信．非饱和土基质吸力对边坡稳定的影响［Ｊ］．岩土力学。２００４。２５（５）：７３２—７３６。７“．ｂｎ№ｂｓｅｅｏｎｄｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｅｍｃｅｏｆｕｎ８ａｔｕｒ８ｔｅｄ∞ｉｌｓ，Ｂｅｊｉｉｎｇ，１９９８（１）：１４３一１４８．ＸｅｉＤｎｉｇｙｉ，ＸｕＭｉ∞，ＬｉｕＦｅ“ｇｙｉｎ．Ａ艉ｃｔｉ呻ｏｆｕｎ明ｔｕｒａｔｅｄ∞ｉ１８．８ｔｒｅ８８ｃ伽ｄｉｔｉｏｎｔｏｔｌｌｅ８ｕｃｔｉｏｎＢｅｅｏｎｄｃｈａｍｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＰＩｏｅｅｅｄｉｎ酗ｏｆｔ王ＩｅｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａＩｃｏｎｆｅｅｍｃｅｏｆｕｎＢａｔｕ阳ｔｅｄｅｏｉｌＢ，Ｂｅｊｉｉｎｇ。ｌ９９８（１）：１７９～１８５．刘奉银．非饱和土力学基本试验设备的研制与新有效应力原理的探讨［Ｄ］．西安：西安理工大学，１９９９．陈正汉．非饱和土固结的混合物理论一数学模型、试验研究、边值问题［Ｄ］．西安：陕西机械学院。１９９１．№Ｄ．ＧＦｍｄｌｕｎｄ，Ｈ．Ｒａ｝Ｉａｆｄｊｏ合著．非饱和土力学［Ｍ］．陈仲颐，等，译．北京：中国建筑工业出版社．１９９７．ＦｒｅｄｌｕｎｄＤＣ，ＭｏｒｇｅｎｓｔｅｎＮＲ，ＷｉｄｇｅｒＲＳ．Ｔｈｅｓｈｅ８ｒｓｔｒｅｎｇｔｈ“ｕｎ％ｔｕｍｔｅｄ∞ｉ１８［Ｊ］．ｃ¨．Ｇｅｏｔｅｃｈ．Ｊ．１９７８．１５（３）：３１３—３２１．铁遗标准设诗ＲＡＩＬｗＡＹｓＴＡＮＤＡＲＤＤＥｓｌＧＮ２０ｌｌｔ５１万方数据｝日＊日＃线路／蓐基《＾％Ｆ＃＃Ｉ』－日４＊蹄＊ｌｌＡ宰“≈线ｌ游求沪高ｊ生铁路菹吲内．沿桥架Ｍ删“交■点为ｔ１１，ｃ－，Ｉｍ聍柞聃护Ｉｆｌ０ｍ肌设防抛网和防落辩措施３下穿方案研究根据求沪“述铁路的乎纵断血资卡事“Ｉ翱．京沪岛遗铁蹄往跨越ｓ３５３省逆处桥墩软高．瓣下净商９０巢进行详细的此选研究ｆＩ目¨，３１改缝下穿方案３１１线路走向德太线从比选起点【）Ｋ４＋０００起，分别跨越马额河和京埘高速公路后在丁庄水库和丁东水库阿穿过．在ｓ３５３南懈ｒ穿京妒商逃铁蹄后折向目；侑，在ｓ３Ｉ５再侧蹬陵县站后．辆比选终点ＤＫ２８＋３Ｉ】ｏ．线路长度为２４９ｑ４ｋｍ．ｍ．县肯较好的Ｆ穿条件．嘲此选择傅大线改线至站ｓ３肯进附近Ｆ穿和胀忧ｆ舁采沪高速铁路两个Ａ目１镕＾＊Ｔ｝§＊＾《镕目＊镕女ｉｉｔ本方寨线路千德州市丁庄水库和丁采水库之间穿过．距离丁庄水库（德州华能电厂供水水库）５００ｍ，距离丁东水库（簿州市一缓水繇地）１的二级保护斌内穿过。线路下穿京沪高速铁路后．穿过睦县规划开发筐．会引起部分拆征井对开发区的规划利用产生一定影响线路穿过Ｉ庀镇韧缴中学，需拆迁群分教室．＊外．需迁移２２０ｋｖ高压线Ｉ处．拆迁量较大，３１目２ｆ＃＃ｐ＾口＃≈＊ⅢＣ￥＆：…６００ｍ．从丁东水库２下穿高速铁路工程措施奉片豢缱蹄杠京沪高速铁路ＤＫ３３６＋６３０处响鞍小。奉Ａ案线路距离陵县开发Ｉｉ鞍远，不影响扦发Ｒ的规划利用渐鲤办没有重丈拆迂．但巾于陵县站距离开发区较远．货物运输小便．为满足睦县扦发Ｒ货运需求需设置々用线３２Ｂ９ｓ与Ｂ９６号桥墩ｌＭ通过与京沪高理铁路线路交角４９。，梁下净空９０ｍ，满足德大线的限界磊求．具有鞍０蚶的Ｆ穿条件．德太线在架下采用牲板结椅路基（图２）一次烈线遥丘ｆ．轨胁至商述铁路辩诺８ｍ．路肩。ｏ自然地面平卉．为ＪＪ排除地收水搜线路妊Ｉ＂衔水＋线路两侧议捎水地．拙水埝内外侧分别设惯排水构。堆方鬟１．氍措施简单、施ｒ难度鞋小３３２下穿高速铁路工程措施线路在京沪高速铁路１）Ｋ３４３＋｛）０７处ｃ１０７与ｃ１０８斗析墩川面址．与京沪高述铁路线路空ｍ６７。．粱下净喹５２ｍ，根据傩太线的限抖婪求．需往东沪高２原位下穿方案２速铁路桥下下｛窖３７吣奉方案簿太线ｒＤＫ２０＋０００至ｎＫ２２＋２００段璇嚣Ｌ形椎（图３）由十ＤＫ２０＋０００至ｎＫ２２＋２Ｉ）ｏ段路肩世仆岛程均低１’内涝水位．为解决州水Ｍ越．简要加璇钢结构雨嘲．井将竣段地表水沟肝衍线路政侈．同时为解决幂币时期０彤博内进水设胃机械泉站２处进行人ｌ排水崩时山蚺止施ｒ期间螭帆降水对京沪离建铁路的影响．在垂直束沪高谜铁蹄婀侧２００ｍ范嗣均％ｍ＊￥＊☆ＨＡｉｔｍ＾Ｙｓｔ＾ｘ１１＾ＲＨｔ’￡ｓｌｃＮ１线路走向德凡线从比选起点ｌＪＫ４＋０００起Ｍ尔，跨越马蛔ｉ河和京搞高硅公路时拒Ｊ４、水库街侧寄吐．在婀李肛南、南李戌北下穿求沪高速铁路．拒蟠ｌ５≈、侧设陵县站后．争比进终点Ｉ）Ｋ２８＋３Ｄｏ．绒ｊ｛｝｝长度为２４５０５ｋｍ奉靠察线路绕疆ｒＪ尔水阼水源挥护－Ｋｒｒ尔水库南侧经过册纯亦陵打ｎ他王ｆ－境敏感点．对Ｈ・境鞯２０ｉ｜ｔ５、万方数据李耐振，闰伟一德大线下穿京沪高速铁路设计方案研究采用钻孔灌注桩排桩嗣护、高压旋喷桩防渗帷幕、基坑内采用深层水泥搅拌桩止水。本方案工程措施较为复杂，且施工难度较大。裂篆姗蝙线一边叭一＿一僦，蛐犷塑鲞＼堕壁∥瞌业、室鎏塞壅堡路桥墩及基哩！Ｌ一一图３Ｕ形槽断面示意３．３下穿方案优缺点分析３．３．１从工程投资角度分析原位上跨方案工程投资７３６６９．７７万元。改线下穿方案工程投资９３６２４．７９万元。原位下穿京沪高速铁路方案９２２３０．６１万元。从工程投资方面分析，原位上跨方案最优。３．３．２从工程措施及施工难易程度分析原位上跨方案，需采用现浇施工方案，需在京沪高速铁路联调联试前完成施工，时间上无法满足要求。改线下穿方案德大线在京沪高速铁路梁下不需要下挖，路肩和地面平齐，工程措施简单，且在施工期间对京沪高速铁路安全运营没有影响，路基不需要下挖，减少了地表水、地下水对德大线的影响。原位下穿京沪高速铁路方案，需在京沪高速铁路桥下下挖３．７ｍ，由于本处地下水位较浅，施工期间如进行基坑降水，对京沪高速铁路的沉降有一定的影响；如不进行基坑降水，需进行地下水的封闭处理工作，工程措施复杂，施工难度较大。３．３．３从对地方规划和环境保护影响分析改线下穿方案位于丁庄水库及丁东水库之间，并从丁东水库的二级保护区内穿过。地方提出，铁路从两水库间穿越，破坏了德州市的水源保护区的规划。另外，线路下穿京沪高速铁路后，穿越了陵县规划的开发区，对开发区的规划利用产生较大影响，地方明确表示不同意改线下穿方案。３．３．４从工程实施的外部条件分析改线下穿方案需要重新进行该段沿线交叉河流的防洪评价，沿线的环境评价以及土地预审等工作，地方不同意此线位方案；而采用原位上跨、原位下穿京沪高速铁路方案则不需要再进行防洪评价、环境评价和土地预审等工作，外部推进条件较好。３．３．５从运营安全、养护维修方面分析原位上跨方案存在着德大线落石等影响京沪高速铁路安全的因素。改线下穿方案在京沪高速铁路梁下采用路基方式通过，不影响京沪高速铁路运营安全，德铁道标准设计ＲＡｌＬｗＡＹｓＴＡＮＤＡＲＤＤＥｓｌＧＮ２０１１ｔ５、万方数据・线路／路基・大线自身无运营安全隐患且养护维修方便。原位下穿京沪高速铁路采用Ｕ形槽方式，Ｕ形槽内养护维修不便，且容易受地下水、地表水的影响，客观上存在德大线被洪水淹没的危险。综上所述，改线下穿方案虽然具有对京沪高速铁路影响小，养护维修方便等优点，从运营安全，施工安全方面分析是最优方案，但改线方案穿过德州市水源保护区和陵县开发区，地方明确反对，该方案无法实施，予以舍弃。原位上跨方案不受地下水、地表水的影响，自身运营安全无隐患，但对京沪高速铁路的运营安全有较严重的影响，且无法在京沪高速铁路联调联试前完成槽形梁的现浇工作，将影响京沪高速铁路开通运营时间，该方案无法实施，予以舍弃。原位下穿方案施工期间需要对京沪高速铁路承台进行防护，运营期间受地下水、地表水影响较大，客观上存在被洪水淹没而中断行车的危险。但由于前述两个方案无法实施，故推荐采用原位下穿京沪高速铁路方案。４结语目前，我国正处于高速铁路（客运专线）的高速发展期，已有多条线路投入运营，另有包含京沪高速铁路在内的多条高速铁路（客运专线）正在建设之中。由于高速铁路的速度快，确保其运营的安全性至关重要。除了对高速铁路自身技术标准的高要求外，对外部环境条件的安全敏感因素处理也有着严格的要求。新建客货共线铁路与既有（在建）高速铁路的交叉处是影响高速铁路运营安全的重要敏感点，交叉方案的设计非常关键。德大线与京沪高速铁路交叉方案的选择是否合理，对京沪高速铁路的施工进度及日后的运营安全、城市的长远规划和环境保护，以及铁路对沿线经济促进效应的发挥都有重要的影响。因此必须做好充分的论证与研究，选择合理可行的方案，确保德大铁路能为国家及地区经济的发展做出更大的贡献。参考文献：［１］铁建设［２０ｌＯ］１４６号关于铁路工程设计线路交叉跨越有关规定的通知［ｓ］．［２］中铁工程设计咨询集团有限公司．新建铁路德龙烟线德州至大家洼段下穿京沪高速铁路变更设计［Ｒ］．北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，２０１１．［３］中华人民共和国建设部．ＧＢ５００９ｌ～２００６铁路线路设计规范［ｓ］．北京：中国计划出版杜，２００６．［４］中华人民共和国铁道部．ＴＢｌ０６２ｌ～２００９高速铁路设计规范［ｓ］．北京：中国铁道出版社。２００９．［５］中华人民共和国铁道部．ＴＢｌｏｌ０６—２０１０铁路工程地基处理技术规程［ｓ］．北京：中国铁道ｆｌ｛版社，２０１０．［６］中华人民共和国铁道．铁建设函［２００５］２８５号新建时速２００ｋｍ客货共线铁路设计暂行规定［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００５．［７］铁道部第一勘测设计院．铁路工程设计技术手册・线路［Ｍ］．北京：中国铁道出版社．１９９９．