薛紅云

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京 102600）

1 引言

目前我國(guó)的高速鐵路運(yùn)行總里程已突破3.5萬(wàn)km，穩(wěn)居世界第一位。隨著越來(lái)越多的高鐵投入運(yùn)營(yíng)，以及對(duì)近10年高鐵設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)情況的總結(jié)，提出了許多需要深入思考和轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)做法的新思路、新理念和新要求，本文就其中大家比較關(guān)注的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題逐一進(jìn)行探討。

2 合理的路橋方案選擇

2.1 沉降控制

為保證高速鐵路列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適性，高速鐵路對(duì)沉降控制標(biāo)準(zhǔn)要求較高，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，有砟軌道工后沉降不大于30 mm，無(wú)砟軌道工后沉降不大于15 mm。由于我國(guó)高速鐵路建設(shè)正處于快速發(fā)展期，建設(shè)周期相較其他國(guó)家而言要短很多，往往從項(xiàng)目開(kāi)工到架梁鋪軌只有一年到兩年時(shí)間，對(duì)于控制工期的段落甚至只有3、4個(gè)月時(shí)間。為滿足沉降控制要求，有時(shí)就需要采用沉降控制更有效的橋梁形式。

但是為了進(jìn)一步合理控制工程投資，一味盲目地加大橋梁比例并不是最優(yōu)的方案，在一定程度上會(huì)造成設(shè)計(jì)資源的浪費(fèi)。我國(guó)目前已逐步開(kāi)始步入高質(zhì)量發(fā)展的軌道，在今后的高鐵設(shè)計(jì)中，應(yīng)轉(zhuǎn)變既有的粗放式設(shè)計(jì)理念，合理制定建設(shè)周期，結(jié)合整個(gè)項(xiàng)目的施工組織安排，通過(guò)放置一定時(shí)間、路基堆載預(yù)壓、復(fù)合地基加固等措施，使土體排水固結(jié)，減少工后沉降，分段落分工點(diǎn)準(zhǔn)確計(jì)算確定工后沉降量，最終達(dá)到精細(xì)化設(shè)計(jì)的效果，確有必要以橋代路時(shí)，再采用橋梁方案［1］。

2.2 征地拆遷

用地設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格貫徹“珍惜、合理利用土地和切實(shí)保護(hù)耕地”的基本國(guó)策［2－4］，遵循“經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約用地、少占良田”的原則，如鐵路穿越基本農(nóng)田或靠近城鎮(zhèn)和市區(qū)范圍，受征地拆遷影響，則需要綜合進(jìn)行路橋比較，這也是貫徹可持續(xù)發(fā)展理念的實(shí)際應(yīng)用。

2.3 地方發(fā)展

隨著城市發(fā)展和各地區(qū)小城鎮(zhèn)發(fā)展速度的加快，高鐵作為助力地方發(fā)展的催化劑，要統(tǒng)籌考慮地方發(fā)展規(guī)劃，將高鐵設(shè)計(jì)方案與地方發(fā)展規(guī)劃緊密結(jié)合，綜合考慮地方一體化綜合交通規(guī)劃，充分利用城市通廊和交通網(wǎng)狀布局，為城市發(fā)展預(yù)留足夠的空間和條件，這時(shí)橋梁方案以其通透、開(kāi)放、靈活的特點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)將盡顯無(wú)疑，要盡量以橋代路，為城鎮(zhèn)發(fā)展拓展空間和活力。

2.4 工程投資

工程投資是路橋方案選擇的一個(gè)主要參考指標(biāo)，影響投資的因素與路基填料來(lái)源、取棄土場(chǎng)選擇、征地拆遷費(fèi)用、橋梁工程投資等有關(guān)，需要全方面綜合比較來(lái)選擇合適的路橋方案。雖然投資是路橋方案選擇的主要參考指標(biāo)，但卻不是必然唯一指標(biāo)，還要結(jié)合用地、城市發(fā)展等方面綜合考慮確定。

3 橋梁棄土方案選擇

隨著環(huán)保要求越來(lái)越高，同時(shí)由于高速鐵路橋梁比例相對(duì)普速鐵路較高，因此橋梁本專業(yè)產(chǎn)生棄土棄渣數(shù)量也會(huì)較多，需要結(jié)合全線取棄土場(chǎng)的設(shè)置情況合理調(diào)配。嚴(yán)禁亂挖亂棄，同時(shí)做好棄土場(chǎng)綠化設(shè)計(jì)或復(fù)墾設(shè)計(jì)［5］。如何做好橋梁棄土棄渣的處置方案，更好地有利于環(huán)保和水保審批和驗(yàn)收，可以從以下幾個(gè)方面入手開(kāi)展設(shè)計(jì)研究：

（1）合理分析棄土成分構(gòu)成

橋梁專業(yè)的棄土棄渣主要分為基坑開(kāi)挖回填后的余土、樁基鉆孔產(chǎn)生的孔內(nèi)原土以及鉆孔工藝產(chǎn)生的泥漿等三部分?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)生棄土的不同成分構(gòu)成，分類進(jìn)行棄土方案設(shè)計(jì)。棄土按成分構(gòu)成可分為土類和石類兩大類，土類一般情況下具備良好的綠化種植條件，可以考慮綠化復(fù)墾使用；石類由于種植條件較差，則需要外運(yùn)至附近的棄土場(chǎng)統(tǒng)一處置。

（2）不同地形地勢(shì)條件適用的外運(yùn)方案

根據(jù)鐵路所經(jīng)過(guò)的地形地勢(shì)條件不同，可以采取相應(yīng)的余土外運(yùn)方案。

對(duì)于平原區(qū)，一般土層覆蓋層較厚，基巖埋深較深，余土主要以砂土類為主。平原區(qū)大部分已經(jīng)完成了土地規(guī)劃整治，土地利用率較高，為尋找棄土場(chǎng)帶來(lái)一定的難度。鑒于高鐵用地界范圍要實(shí)施全封閉措施，因此高鐵用地界以內(nèi)橋下范圍便可以通過(guò)橋下攤鋪來(lái)消納大部分余土，同時(shí)還可以種植草籽綠化，起到“一舉兩得”的效果。

對(duì)于山區(qū)丘陵地區(qū)，余土主要有基坑開(kāi)挖回填后剩余余土、斜坡范圍刷方土（石）、樁基鉆孔產(chǎn)生的原土（石）以及鉆孔工藝產(chǎn)生的泥漿等幾部分，在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮在橋墩附近攤鋪少量余土，既可防止橋墩處低洼積水，又可以用于種植綠化，剩余部分棄土（石）需要外運(yùn)至附近的棄土場(chǎng)。

（3）與地方發(fā)展有效結(jié)合

經(jīng)過(guò)以上兩輪消納處置后，剩余部分確定需要外運(yùn)的棄土（石），就需要尋找合適的棄土場(chǎng)，就目前國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)農(nóng)村的土地利用現(xiàn)狀而言，還是有很多文章可做。我國(guó)目前正在大力發(fā)展小城鎮(zhèn)建設(shè)，可充分與地方進(jìn)行深入對(duì)接，了解地方小城鎮(zhèn)建設(shè)的總體規(guī)劃，與地方尋求棄土二次利用的契合點(diǎn)，既解決了棄土場(chǎng)選擇難題，同時(shí)還助力地方規(guī)劃建設(shè)，滿足人民生產(chǎn)生活需要，通過(guò)填洼造地還地于民，或是人造山坡景觀，為當(dāng)?shù)厝嗣裰\利造福。從一些鐵路項(xiàng)目最后實(shí)施的棄土方案來(lái)看，有許多都是與地方緊密對(duì)接后找到了合適的棄土場(chǎng)位置和處置方案。

（4）項(xiàng)目?jī)?nèi)部取棄土場(chǎng)合理調(diào)配利用，合理化解棄土場(chǎng)的選擇難題

鐵路項(xiàng)目本身既需要尋找取土場(chǎng)，又需要尋找棄土場(chǎng)，可以首先在本項(xiàng)目?jī)?nèi)部進(jìn)行取棄土場(chǎng)地的合理調(diào)配，把取土場(chǎng)形成的低洼土坑作為棄土場(chǎng)來(lái)利用，同時(shí)做好表層土的整治和植被恢復(fù)，巧妙實(shí)現(xiàn)取土場(chǎng)和棄土場(chǎng)的無(wú)縫銜接、相互利用。

基于以上幾方面的措施，就可以妥善化解棄土場(chǎng)選擇的難題，為順利通過(guò)環(huán)保和水保的審批和驗(yàn)收奠定良好的工作基礎(chǔ)。

4 鐵路樞紐區(qū)域的橋梁方案選擇

隨著高速鐵路的快速發(fā)展，全國(guó)高速鐵路網(wǎng)已形成規(guī)模。兩條客運(yùn)專線同時(shí)引入地區(qū)客運(yùn)樞紐的情況較為常見(jiàn)，而根據(jù)引入形式的不同，橋梁所匹配的結(jié)構(gòu)形式也會(huì)有所不同，本文針對(duì)鐵路引入客站樞紐的不同形式，探討高速鐵路樞紐內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇。

4.1 鐵路樞紐的引入方案

兩線引入客運(yùn)站，通常有線路別引入、分場(chǎng)設(shè)置和方向別引入、合場(chǎng)設(shè)置兩種方案［6－7］。前一種方案的優(yōu)點(diǎn)是可解決跨線車，但兩端咽喉區(qū)需修建多條疏解線，橋墩林立，投資大，景觀效果差；后一種方案的優(yōu)缺點(diǎn)正好相反。對(duì)于大型城市，存在多方向引入、主要車流方向明顯，為方便運(yùn)營(yíng)管理，一般采用分場(chǎng)設(shè)置；對(duì)于地區(qū)級(jí)中型城市客運(yùn)站，停站車流、跨線車流相對(duì)較少，直通車流大，常采用合場(chǎng)設(shè)置方案。

另外，隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐的加快，在城市發(fā)展過(guò)程中，城市周邊往往形成了高速公路、高壓輸電、輸氣等多走廊，為提高城市土地利用率，減少城市拆遷，利于城市將來(lái)的發(fā)展，新建高鐵與其他走廊統(tǒng)一考慮，兩條鐵路的交叉跨線位置往往選擇在城市郊外，然后多線并行于城市建設(shè)公共走廊中，即城外疏解。對(duì)于城市拆遷可控、對(duì)城市發(fā)展影響較小時(shí)，兩條鐵路也可以選擇在車站附近交叉跨越，跨越后立即并線進(jìn)站，即城內(nèi)疏解，見(jiàn)表1。

表1 各樞紐車站引入方式

4.2 城外疏解方向別引入樞紐的橋梁結(jié)構(gòu)形式

對(duì)于采用城外疏解、長(zhǎng)段落四線并行的方向別引入樞紐客站，橋梁結(jié)構(gòu)形式宜優(yōu)先選用雙線橋＋雙線橋的形式，梁、墩、基礎(chǔ)各部位均分設(shè)，優(yōu)點(diǎn)主要有以下四方面：一是有利于梁廠標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制，梁體施工質(zhì)量易保證；二是可以采用架橋機(jī)整孔架設(shè)，提高架設(shè)效率；三是梁型、墩型與區(qū)間協(xié)調(diào)統(tǒng)一，整齊劃一，景觀效果較好；四是工程投資最省，經(jīng)濟(jì)性能最優(yōu)。

4.3 城外疏解線路別引入樞紐的橋梁結(jié)構(gòu)形式

對(duì)于城外疏解、長(zhǎng)段落四線并行的線路別引入樞紐客站，兩項(xiàng)目相對(duì)獨(dú)立，只需將兩項(xiàng)目間線間距按照橋梁構(gòu)造要求控制為最小即可，橋梁的最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式同樣為雙線橋＋雙線橋的結(jié)構(gòu)形式，梁、墩、基礎(chǔ)各部位均分設(shè)。優(yōu)點(diǎn)與方向別相同。

4.4 城內(nèi)疏解引入樞紐的橋梁結(jié)構(gòu)形式

對(duì)于城內(nèi)疏解、小段落四線橋梁并行即引入樞紐客站時(shí)，往往在幾孔范圍就進(jìn)入道岔布置區(qū)，要根據(jù)站場(chǎng)咽喉區(qū)道岔布置情況、橋梁道岔梁布設(shè)情況來(lái)合理選擇橋梁結(jié)構(gòu)形式，一般情況下可選擇（單線＋雙線＋單線）梁接四線道岔梁，或者（雙線＋雙線）梁接四線道岔梁。

5 高鐵橋梁外部環(huán)境安全的關(guān)鍵應(yīng)對(duì)措施

目前隨著高鐵運(yùn)營(yíng)里程的增加和人民經(jīng)濟(jì)生活需求的變化，高鐵運(yùn)營(yíng)安全與人民的日常生活越來(lái)越緊密，而與高鐵相關(guān)的外部環(huán)境安全對(duì)高鐵運(yùn)營(yíng)安全有著重要的作用［8－11］。具體到橋梁專業(yè)，相關(guān)性最大的便是管線與高鐵橋梁交叉問(wèn)題。因此需要在以下幾個(gè)階段重點(diǎn)關(guān)注和加強(qiáng)。

應(yīng)對(duì)處理高鐵橋梁與管線交叉所遵循的總體原則是：后建服從先建，盡量減少對(duì)既有設(shè)施的改建。

5.1 勘測(cè)階段應(yīng)對(duì)措施

在初測(cè)階段，鐵路設(shè)計(jì)單位應(yīng)對(duì)石油、燃?xì)?、熱力、給排水、工業(yè)液體原料等管道充分調(diào)研沿線管道現(xiàn)狀分布及規(guī)劃情況。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，提出新建高鐵工程與既有管道設(shè)施交匯關(guān)系的處理方案，并征求管道產(chǎn)權(quán)單位意見(jiàn)，獲得產(chǎn)權(quán)單位的書(shū)面回復(fù)。

橋梁專業(yè)在外業(yè)勘測(cè)時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注與線路交叉的各種管線現(xiàn)狀以及預(yù)留規(guī)劃情況，在橋孔布設(shè)時(shí)盡量避開(kāi)或遠(yuǎn)離既有管線，同時(shí)提出合理的管線防護(hù)措施，與管線相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位對(duì)接防護(hù)或形成遷改方案。

5.2 設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)兩部協(xié)議中關(guān)于鐵路橋梁與管道交叉的相關(guān)要求，合理開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。

（1）高鐵與管道交叉宜采用垂直交叉或大角度斜交，交叉角度不宜小于30°。

（2）高鐵跨越既有管道時(shí)，如果位于路基段，應(yīng)對(duì)管道設(shè)置防護(hù)涵；如果位于橋梁段，則應(yīng)在管道上方埋設(shè)鋼筋混凝土板。防護(hù)范圍不小于鐵路安全保護(hù)區(qū)范圍。

（3）若高鐵橋梁下方有規(guī)劃預(yù)留管道時(shí)，應(yīng)在地面以下設(shè)置鋼筋混凝土管道防護(hù)涵，供將來(lái)規(guī)劃管道通過(guò)使用。管道防護(hù)涵應(yīng)與高鐵橋梁基礎(chǔ)同步施工，同時(shí)應(yīng)根據(jù)兩者基底標(biāo)高相對(duì)位置關(guān)系考慮合理的施工順序和基坑防護(hù)措施，避免對(duì)高鐵橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)周圍的土層造成擾動(dòng)而影響橋梁結(jié)構(gòu)安全。

（4）特別需要注意的是，若高鐵跨越既有管道，在初設(shè)階段鐵路建設(shè)單位或設(shè)計(jì)單位應(yīng)提請(qǐng)管道方對(duì)跨越管段進(jìn)行完整性評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果向管道產(chǎn)權(quán)單位提交高鐵設(shè)計(jì)方案，并就項(xiàng)目概況、技術(shù)參數(shù)、交叉位置描述、擬定通過(guò)方案等作出說(shuō)明。

5.3 靜態(tài)驗(yàn)收階段應(yīng)對(duì)措施

在靜態(tài)驗(yàn)收時(shí)，要對(duì)與高鐵交叉的所有管線逐一進(jìn)行核實(shí)，檢查管道防護(hù)工程是否已經(jīng)按照設(shè)計(jì)圖紙實(shí)施、管道防護(hù)與橋梁墩臺(tái)的安全距離是否滿足要求、管道附近的提醒警示標(biāo)志是否設(shè)置、是否滿足相關(guān)規(guī)定。為保證高鐵運(yùn)營(yíng)安全，高鐵運(yùn)營(yíng)管理單位與管道產(chǎn)權(quán)單位雙方簽署安保協(xié)議，維護(hù)好各自設(shè)施運(yùn)營(yíng)安全，并加強(qiáng)相互聯(lián)系。

6 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)高鐵以方便、快速、安全成為向世界展現(xiàn)的一道亮麗名片。在“十四五”及下一個(gè)百年發(fā)展階段，高鐵橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可持續(xù)、安全可靠的設(shè)計(jì)理念，不斷優(yōu)化更新設(shè)計(jì)思路，使我國(guó)高鐵橋梁建設(shè)步入高質(zhì)量發(fā)展的車道。

以上是筆者結(jié)合近15年高速鐵路設(shè)計(jì)的一些關(guān)鍵問(wèn)題或長(zhǎng)期困擾設(shè)計(jì)人員的難題提出了個(gè)人的一點(diǎn)解決思路和思考，拋磚引玉，供鐵路橋梁設(shè)計(jì)同行們一起討論并更好地解決。