高速铁路桥隧过渡段道岔梁结构及其施工方法与流程

本发明涉及铁路施工技术领域，具体涉及一种高速铁路桥隧过渡段道岔梁结构及其施工方法。

背景技术：

由于山区高速铁路曲线半径大，线形指标高，导致车站选址困难。很多情况下，车站部分置于高架桥上，部分处于路堑范围内，甚至进入隧道范围。道岔是轨道的薄弱环节，列车过岔时将产生较强的动力作用，因此应尽量避免将道岔铺设在不同结构的过渡段、结构间伸缩缝上。根据《京沪高速铁路高架桥车站无缝线路设计原则》(暂行)，高速铁路桥上无缝道岔的布置应符合下列规定：(1)应尽可能整组布置在一联梁上。(2)转撤器部分、辙叉部分不得跨越两联梁。困难条件下，转撤器部分、辙叉部分可分别设置于一联梁上，且应符合下列规定：尖轨尖端、心轨尖端、心轨跟端都应离开梁端至少18m。尖轨跟端应离开梁端至少40m。(3)小号码道岔或单渡线都应整组设置在一联梁上。

为满足道岔设置于连续结构上的技术要求，目前采用的处理方案多是通过延长桥梁延长度来解决，即开挖山体，然后在路堑及隧道范围内设置桥梁，梁部采用整体结构的连续梁，形成“挖方中修桥”的现象。特别当桥梁深入隧道后，不得以隧道结构后退形成桥隧相连。采用大开挖设桥，在隧道内直接修桥，对隧道的开挖高度较高，导致隧道洞门边坡防护困难，且较短的明洞缓冲结构无法阻挡山顶的危岩滚石，给高铁的运营造成极大的安全隐患。采用“挖方中修桥”方案，这样无疑是增加了铁路高填深挖带来的安全风险，同时增大了铁路投资，因此寻找一种既安全又经济，同时又满足道岔设置要求的结构显得十分必要。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无需挖方中修桥，又能设置整体桥面结构，满足轨道道岔设置要求的高速铁路桥隧过渡段道岔梁结构及其施工方法。

本发明一种高速铁路桥隧过渡段道岔梁结构，其技术方案是：包括道岔连续梁和位于道岔连续梁一端的隧道，所述隧道包括设置于底部基岩上的内仰拱，还包括非对称t构段、铰接结构段和搭接过渡段，所述非对称t构段一端与道岔连续梁固定连接，另一端与铰接结构段固定连接，所述搭接过渡段设置于所述内仰拱上，所述搭接过渡段端部与所述与铰接结构段固定连接。

进一步的，所述搭接过渡段包括搭接板、缓冲垫层和拉锚钢筋，所述内仰拱位于缓冲垫层下层，所述搭接板位于缓冲垫层上层，所述拉锚钢筋沿垂直方向均匀设置在所述搭接过渡段内，所述拉锚钢筋底部穿过缓冲垫层埋置于所述内仰拱内，所述拉锚钢筋顶部位于所述搭接板内。

进一步的，所述非对称t构段包括向铰接结构段一端延伸的短悬臂和向道岔连续梁一端延伸的长悬臂，所述短悬臂的桥面板厚度沿短悬臂延伸方向逐渐减小。

进一步的，所述铰接结构段包括用于连接非对称t构段和搭接过渡段的混凝土连接板，所述混凝土连接板上表面设有弹性隔离层，所述混凝土连接板内沿长度方向垂直均匀设有拉剪箍筋，沿宽度方向垂直均匀设有抗拉钢筋组，所述抗拉钢筋组设于所述拉剪箍筋内，所述抗拉钢筋组包括交叉固定的上部抗拉钢筋和下部抗拉钢筋，所述上部抗拉钢筋和下部抗拉钢筋分别与拉剪箍筋的顶部和底部固定连接。

进一步的，所述抗拉钢筋组交叉中心距非对称t构段桥墩的距离为1～1.5m。

进一步的，所述抗拉钢筋组交叉中心对应的混凝土连接板上下端面均设有裂缝控制槽。

进一步的，所述隧道的基岩朝向铰接结构段的前缘为斜坡面，所述斜坡面由多级台阶构成，所述斜坡面上设有回填过渡层，所述回填过渡层的上表面与混凝土连接板下表面之间设有缓冲垫层。

本发明一种高速铁路桥隧过渡段道岔梁结构的施工方法，其技术方案是，包括以下步骤：

步骤1：对桩基桥墩进行施工，并预留道岔连续梁和非对称t构段墩顶锚固钢筋，搭设满堂支架；

步骤2：开挖清理隧道的基岩前缘至新鲜岩层，在新鲜岩层的斜坡面上设置台阶，进行回填过渡层的施工；

步骤3：浇筑道岔连续梁和非对称t构段，同时开挖隧道，并在隧道的内仰拱上沿垂直方向均匀预埋拉锚钢筋；

步骤4：在内仰拱和回填过渡层的表面铺设缓冲垫层，在非对称t构段端部预埋并绑扎铰接结构段的抗拉钢筋组和拉剪箍筋；

步骤5：在拉锚钢筋上浇筑搭接板，在抗拉钢筋组和拉剪箍筋上浇筑混凝土连接板，使搭接板、混凝土连接板和非对称t构段形成一个整体，所述混凝土连接板浇筑时在抗拉钢筋组交叉中心对应的上下端面处预留裂缝控制槽，并在裂缝控制槽内填充类聚氨酯弹性材料；

步骤6：在混凝土连接板上铺设弹性隔离层，拆除满堂支架，完成施工。

进一步的，所述缓冲垫层由级配碎石和聚氨酯固化材料混合而成。

进一步的，所述搭接板和混凝土连接板均由钢筋混凝土浇筑而成。

本发明的有益效果：通过将常规道岔梁桥面板沿路基深入至隧内道仰拱上，形成满足轨道道岔结构整体性要求的道岔梁结构，解决了山区高速铁路高架车站道岔布置难题，同时解决了传统桥上布设道岔受限时，因“挖方中修桥”或“桥梁顶退隧道”，从而造成铁路投资增加，安全隐患增多等技术难题。本发明结构简单，施工操作方便，是一种既安全又经济的新型结构，将进一步提升高速铁路的技术性能。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明道岔连续梁、非对称t构段和铰接结构段形成的桥梁的俯视图；

图3为本发明搭接过渡段结构示意图；

图4为本发明隧道侧视图；

图5为本发明铰接结构段结构示意图。

图中：1—非对称t构段，2—铰接结构段，20—混凝土连接板，21a—上部抗拉钢筋，21b—下部抗拉钢筋，22—拉剪箍筋，23—裂缝控制槽，24—弹性隔离层，3—搭接板，4—道岔连续梁，5—拉锚钢筋，6—缓冲垫层，7—隧道，7a—内仰拱，8—回填过渡层，9—基岩，10—轨道结构，11—搭接过渡段。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1和2所示，高速铁路桥隧过渡段道岔梁结构包括非对称t构段1、铰接结构段2和搭接过渡段11、道岔连续梁4，隧道7位于道岔连续梁4一端，隧道7包括设置于底部基岩9上的内仰拱7a，非对称t构段2一端与道岔连续梁4固定连接，另一端与铰接结构段2固定连接，搭接过渡段3设置于内仰拱7a上，搭接过渡段3端部与铰接结构段2固定连接。其中，道岔连续梁4为满足轨道道岔要求，多为预应力钢筋混凝土变宽箱梁结构。较优化的，采用单箱双室箱梁，通过调整室宽改变三个腹板的间距调整顶板的宽度，使各个受力轨道置于腹板上方，满足结构强度的要求。非对称t构段1包括向铰接结构2段一端延伸的短悬臂和向道岔连续梁4一端延伸的长悬臂，短悬臂的桥面板厚度沿短悬臂延伸方向逐渐减小，长悬臂侧跨度在荷载作用的下挠引起的短悬臂侧理论铰中心的上翘起不大于0.75mm。

如图3和4所示，搭接过渡段11包括搭接板3、缓冲垫层6和拉锚钢筋5。内仰拱7a位于缓冲垫层6下层，搭接板3位于缓冲垫层6上层，锚钢筋5沿垂直方向均匀设置在搭接过渡段11内，拉锚钢筋5底部穿过缓冲垫层6埋置于内仰拱7a内，拉锚钢筋5顶部位于搭接板3内。搭接板3为钢筋混凝土结构，通过将桥面板结构沿基岩面延伸进入隧道内仰拱7a上，厚度0.2m～0.5m，深入隧道内的宽度与轨道结构10宽度一致，较外露部分宽度窄1.5m～2.0m。缓冲垫层6厚度为0.35m左右由配良好级配碎石组合，综合压缩模量不小于90mpa，形成具有竖向半刚性，水平向可微错动的滑移缓冲层。较优的，可注入聚氨酯固化材料形成抗碎石粉化、抗缓震动引起的沉降等功能的稳定性更好缓冲垫层。拉锚钢筋5具有防止搭接板3受荷载引起的搭接板“拍打”现象的功能，并可随搭接板3的水平伸缩而左右小幅摆动，满足搭接板3温度伸缩的要求。隧道7的基岩9朝向铰接结构段2的前缘为斜坡面，斜坡面由多级台阶构成，回填过渡层8设置在该斜坡面上，缓冲垫层6延伸至回填过渡层8的上表面。回填过渡层8用于替换因风化基岩或因施工扰动的地层，保证地基有足够的承载力和刚度，实现搭接板3竖向刚度渐变过渡。多采用含4％水泥的级配碎石，且与其相接基岩9处应设置成坡度不大于1:1的斜坡面。

如图5所示，铰接结构段2包括用于连接非对称t构段1和搭接过渡段11的混凝土连接板20，混凝土连接板20上表面设有弹性隔离层24。混凝土连接板20内沿长度方向垂直均匀设有拉剪箍筋22，沿宽度方向垂直均匀设有抗拉钢筋组，抗拉钢筋组设于拉剪箍筋22内。拉钢筋组包括交叉固定的上部抗拉钢筋21a和下部抗拉钢筋21b，上部抗拉钢筋21a与下部抗拉钢筋21b交叉位置为理论铰中心，上部抗拉钢筋21a和下部抗拉钢筋21b分别与拉剪箍筋22的顶部和底部固定连接。抗拉钢筋组交叉中心对应的混凝土连接板20上下端面均设有裂缝控制槽23，抗拉钢筋组交叉中心(即理论铰中心)距非对称t构段1桥墩的距离为1～1.5m。其中，弹性隔离层24的厚度约1cm，用于减小铰接结构段2的上翘对轨道板的影响。裂缝控制槽23的半径为5cm，用于增强铰释放弯矩的能力，同时形成主动结构裂缝，减小其它位置的开裂。较优的，可填充聚氨酯防水材料，增强结构的耐久性。

一种高速铁路桥隧过渡段道岔梁结构的施工方法，其其施工步骤为：

步骤1：对桩基桥墩进行施工，并预留道岔连续梁和非对称t构段墩顶锚固钢筋，搭设满堂支架；

步骤2：开挖清理隧道的基岩前缘至新鲜岩层，在新鲜岩层的斜坡面上设置台阶，进行回填过渡层的施工；

步骤3：浇筑道岔连续梁和非对称t构段，同时开挖隧道，并在隧道的内仰拱上沿垂直方向均匀预埋拉锚钢筋；

步骤4：在内仰拱和回填过渡层的表面铺设缓冲垫层，在非对称t构段端部预埋并绑扎铰接结构段的抗拉钢筋组和拉剪箍筋；

步骤5：在拉锚钢筋上浇筑搭接板，在抗拉钢筋组和拉剪箍筋上浇筑混凝土连接板，使搭接板、混凝土连接板和非对称t构段形成一个整体，所述混凝土连接板浇筑时在抗拉钢筋组交叉中心对应的上下端面处预留裂缝控制槽，并在裂缝控制槽内填充类聚氨酯弹性材料；

步骤6：在混凝土连接板上铺设弹性隔离层，拆除满堂支架，完成施工。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。