鄭焦城際鐵路跨越南水北調(diào)中線工程交叉方案研究[權(quán)威資料]

鄭焦城際鐵路跨越南水北調(diào)中線工程交叉方案研究 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：鄭焦城際鐵路與南水北調(diào)中線工程在焦作市交叉，交叉處為南水北調(diào)中線工程下穿甕澗河和改建新焦線倒虹吸工程，由于鄭焦線的引入，原改建新焦線上跨橋式方案無法滿足南水北調(diào)按時通水的工期要求。如何使鄭焦城際鐵路和改建新焦線上跨南水北調(diào)倒虹吸工程的橋式方案滿足南水北調(diào)通水的工期要求，又避免橋梁結(jié)構(gòu)對南水北調(diào)倒虹吸工程產(chǎn)生不利影響，是上跨橋式方案需要研究解決的關(guān)鍵問題。研究提 出采用（ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁方案上跨南水北調(diào)倒虹吸工程，解決了上述關(guān)鍵技術(shù)問題，使得方案梳理通過技術(shù)審查并實施，取得了良好的設(shè)計效果。 關(guān)鍵詞：城際鐵路；南水北調(diào)；交叉；方案 F530 A 1、工程概述 鄭焦城際鐵路是河南省中原城市群城際鐵路網(wǎng)的重要組成部分，線路全長 77km，雙線，設(shè)計時速 200km/h（預(yù)留250km/h），從南向北連接鄭州、焦作兩地，其在焦作市區(qū)與南水北調(diào)中線工程交叉。 交叉處為南水北調(diào)中線工程下穿甕澗河倒虹吸工程，倒虹吸 為南水北調(diào)中線工程下穿甕澗河和既有新焦線而設(shè)，倒虹吸孔徑分兩幅布置為： 2-（ 6.56.8 ） m 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) +16.3m（間隙） +2-（ 6.56.8 ） m 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，倒虹吸覆土厚度約 6m。南水北調(diào)中線工程的實施引起了該段既有新焦線的改建，受線路方案控制，鐵路與倒虹吸軸線夾角為 29 ，原改建工程為了減小跨越倒虹吸橋梁結(jié)構(gòu)的跨度，改建新焦線設(shè)計方案為兩單線橋梁，新焦上、下行線橋跨布置均為 4-32m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 梁 +2-64m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁 +2-32m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 梁，兩線橋墩錯位布置。 圖 1 原改建新焦線跨南水北調(diào)工程立交方案平面示意圖 鄭焦城際鐵路的線路方案需沿既有新焦鐵路引入焦作站，部分利用既有新焦線線位，因此，結(jié)合鄭焦線的實施對原新焦線改建工程進(jìn)行了重新優(yōu)化設(shè)計，充分利用了原設(shè)計通道，鄭焦城際鐵路與改建新焦線平行跨越南水北調(diào)中線工程。 圖 2 鄭焦線、改建新焦線跨南水北調(diào)工程平面示意圖 2、主要控制因素 本橋與南水北調(diào)倒虹吸工程同步實施，是保證南水北調(diào)順利通水的控制性重點工程，橋梁工程與南水北調(diào)倒虹吸的施工相互干擾，施工過程復(fù)雜，在設(shè)計過 程主要解決以下幾方面的問題。 （ 1）本橋為客運專線橋梁，需具備良好的完整的使用功能，同時應(yīng)充分考慮實施條件、耐久性能、運營維修、工程造價等因素。 （ 2）南水北調(diào)中線工程為國家重點工程，按國務(wù)院南水北調(diào)辦公室確定的建設(shè)目標(biāo)， 2013 年南水北調(diào)中線主體工程完工， 2014 年汛后通水，橋式方案應(yīng)簡結(jié)便于實施，減少兩工程之間的施工干擾，滿足南水北調(diào)按時通水的工期要求。 （ 3）由于倒虹吸施工設(shè)計方案已批復(fù)，橋式方案必須滿足其孔徑布置要求，同時應(yīng)考慮橋梁基礎(chǔ)對倒虹吸結(jié)構(gòu)的影響。 （ 4）本工程在跨越南水北調(diào)中線工程的同時需跨越甕澗河，甕澗河設(shè)計流量 Q1%=710m3/s，設(shè)計應(yīng)考慮其行洪要求。 （ 5）橋位位于焦作市城區(qū)內(nèi)，在滿足功能的基礎(chǔ)上，應(yīng)重視橋梁景觀設(shè)計。 3、上跨南水北調(diào)交叉工程方案研究 利用原改建新焦線設(shè)計方案，采用 64m 簡支梁結(jié)構(gòu)跨越南水北調(diào)，由于鐵路線與南水北調(diào)軸線夾角僅 29 ，為了減小簡支梁跨度，需將橋梁設(shè)計為兩座單線橋梁，橋墩錯位布置，從而滿足倒虹吸對橋梁的跨度要求。梁體采用移動支架拼架法施工，該工法需利用橋下地基施工，梁體完工前倒虹吸基 坑無法開挖，橋梁設(shè)置為單線橋增加了梁體孔數(shù)和橋墩個數(shù)，造成工期延長，該方案三項工程無法同步實施，直接影響了南水北調(diào)中線工程的按期通水。從經(jīng)濟(jì)角度分析，雙線鐵路分為兩單線橋梁設(shè)計會增加投資，造成工程浪費，因此，原設(shè)計方案不合理。 為使結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，結(jié)合三項工程的平面位置關(guān)系特點，跨越倒虹吸橋式選擇連續(xù)梁結(jié)構(gòu)最為合理，結(jié)合橋梁功能要求，主孔擬采用以下兩種橋式方案：（ 1）（ 90+180+90） m 連連續(xù)梁拱組合橋方案；（ 2）（ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁方案。 3.1（ 90+180+90） m 連續(xù)梁拱組合橋方案 受工期影響，鐵路橋梁工程需與南水北調(diào)倒虹吸工程同步實施，因倒虹吸埋深達(dá) 16m，需大開挖現(xiàn)澆施工，為了減少橋梁施工對倒虹吸施工的影響，采用（ 90+180+90） m 連續(xù)梁拱組合橋一跨跨越倒虹吸，從而減少了墩臺布置，主跨采用 “ 先梁后拱 ” 的施工方法，在建成的橋面上進(jìn)行鋼管拱肋的架設(shè)，立體施工最大程度的減少了兩工程之間的施工干擾。一跨跨越減少了橋墩基礎(chǔ)對倒虹吸結(jié)構(gòu)的影響。橋梁位于焦作市城區(qū)內(nèi)，中跨由于拱的加勁，有效地降低了主梁的建筑高度，結(jié)構(gòu)輕盈，造型美觀。 圖 3 連續(xù)梁拱組合橋 式方案布置圖 3.2（ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁方案 利用倒虹吸兩幅間的間隙設(shè)置橋墩，上部采用（ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，降低了主跨跨度和結(jié)構(gòu)高度，采用懸臂灌注的施工方法，減少了工程施工間的相互干擾，能夠很好的保證各工程的工期要求。但是倒虹吸中間的橋墩基礎(chǔ)對倒虹吸結(jié)構(gòu)的使用安全存在在一定的影響，承臺邊緣距倒虹吸結(jié)構(gòu)最近處僅 0.66m，根據(jù)新建鐵路鄭州至焦作線及新月改線跨南水北調(diào)中線總干渠對南水北調(diào)中線工程的影響評價報告要求，需優(yōu)化加強(qiáng)受影響倒虹吸管身的鋼筋配置，同時 對承臺基坑回填進(jìn)行了特殊設(shè)計，在承臺和倒虹吸管身之間填（ 0.75m 砂層 +0.15m 厚泡沫塑料板 +黏土），以削弱橋墩水平震動荷載對倒虹吸管身結(jié)構(gòu)的影響。 圖 4 連續(xù)梁橋式方案布置圖 3.3 施工方案研究 南水北調(diào)倒虹吸工程部分位于既有新焦線線下，在既有新焦線改建前，南水北調(diào)倒虹吸工程無法全部實施，因此，倒虹吸工程需分兩期實施。南水北調(diào)倒虹吸基礎(chǔ)埋深達(dá)16m，為了保證鐵路橋梁基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定，鄰近倒虹吸橋梁承臺底埋深與倒虹吸基底位于同一高程，因此 ，兩工程均為深基坑開挖現(xiàn)澆施工，結(jié)合南水 北調(diào)基坑開挖要求，兩工程需制定嚴(yán)格的施工順序，合理完成開挖防護(hù)方案的設(shè)計，經(jīng)研究，兩橋式方案對開挖防護(hù)方案的要求基本相同，以（ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁施工方案為例：橋址處基坑開挖范圍內(nèi)主要為承載力 100 150kpa 的粉土和粉質(zhì)粘土層，地下埋深位于地表以下 1 2m 處，深基坑開挖需解決邊坡穩(wěn)定和降水問題，經(jīng)與南水北調(diào)設(shè)計單位共同研究，決定采用地下連續(xù)墻加固結(jié)合放坡開挖的施工方案。受基坑開挖影響的橋墩為鄭焦城際鐵路的 4 號、 5 號、 6 號、 7 號橋墩，改建新焦鐵路的 5 號、 6 號、 7 號橋墩。基坑開挖前先完成上述橋墩 的樁基施工，待南水北調(diào)一期基坑開挖到位后進(jìn)行承臺和墩身的施工，倒虹吸一期涵節(jié)的施工和連續(xù)梁的施工可立體交叉施工，待改建新焦鐵路通車后，南水北調(diào)可開始二期涵節(jié)的施工。 圖 5 施工方案平面布置圖 3.3 方案比選 表 1 橋式方案優(yōu)缺點分析比較 方案名稱 優(yōu)點 缺點 （ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁方案 1.技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡潔，能夠滿足高速鐵路技術(shù)性能要求； 2.具備良好完整的使用功能，造價低，經(jīng)濟(jì)性好； 3.采用懸臂現(xiàn)澆施工，六個施工面可同時施工 ，施工工期短； 4.建成后養(yǎng)護(hù)維修工作量小 1.中墩對倒虹吸結(jié)構(gòu)造成一定的影響，需適當(dāng)調(diào)整倒虹吸設(shè)計，通過技術(shù)措施消除隱患。 （ 90+180+90） m 連續(xù)梁拱組合橋方案 1. 能夠滿足高速鐵路技術(shù)性能要求，造型優(yōu)美； 2. 具備良好完整的使用功能，對倒虹吸結(jié)構(gòu)影響較小； 3.一跨跨越倒虹吸，項目間施工干擾減少。 1.梁拱組合體系，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，施工工期長； 2.投資較連續(xù)梁方案高； 3.建成后養(yǎng)護(hù)工作量大。 經(jīng)綜合比較 ，（ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁方案具有結(jié)構(gòu)簡潔、造價低、施工工期短、后期養(yǎng)護(hù)工作量小的優(yōu)點，中墩對倒虹吸結(jié)構(gòu)的影響可通過技術(shù)措施解決，交叉工程鐵路橋設(shè)計方案推薦采用（ 48+72+72+48） m 連續(xù)梁設(shè)計方案。 4、結(jié)論 鄭焦城際鐵路充分利用了改建新焦鐵路的通道，三個建設(shè)項目統(tǒng)籌考慮，優(yōu)化了原改建新焦鐵路工程的跨越方案，簡化了施工，保證了南水北調(diào)工程主體工程的按期完工。該方案順利通過南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局的技術(shù)審查并實施完成，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果，為南水北調(diào)中線工程的按期通水創(chuàng) 造了條件。 參考文獻(xiàn)： 1中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司 .新建鐵路鄭州至焦作線初步設(shè)計 .北京：中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司，2009. 2河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司 .新建鐵路鄭州至焦作線及新月改線跨南水北調(diào)中線總干渠對南水北調(diào)中線工程的影響評價報告 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