集声屏障、接触网为一体的复合路基支挡结构设计

赵青海 胡会星

中铁二院工程集团有限责任公司

1 概述

铁路通过建筑物密集主城区时噪声控制严格，面临用地空间受限，征地拆迁困难、施工作业空间狭窄等难题，本文以某铁路增建二线设计为例，采用集声屏障、接触网为一体的复合路基支挡结构设计，有效的解决了城市建筑密集地段征地拆迁困难等难题，达到了既满足环保要求又节约工程投资的目的，为城市发达地区铁路设计、建设提供参考。

2 工程概况

某既有铁路增建二线通过建筑物密集的主城区，噪声控制严格，线路右侧紧邻小区填土绿化带，增建二线线路中心距离填土绿化带距离6m，用地空间受限，征地拆迁困难。地质情况为：上覆人工填土（Q4ml），粉质黏土Q4al+pl，下伏卵石土（Q3fgl-al）。

3 方案拟定

方案一：采用放坡方案。该方案需挖除居民小区填土绿化带，征地面积较大，对于土地资源稀缺且建筑物密集的城区，征地地拆迁实施困难。

图1 放坡方案横断面设计图

方案二：采用路堑挡土墙收坡方案。将接触网、电缆槽、声屏障、路基水沟、重力式路堑挡土墙等工程在平面上依次排开设置，重力式路堑挡土墙需拆除分填土绿化带，该方案占地范围较大，征地拆迁实施困难。

图2 路堑挡墙方案横断面设计图

方案三：采用集声屏障、接触网、路基水沟为一体的复合支挡结构方案。该方案利用既有线右侧有限的用地空间，挡墙高度8.2m，底板宽度5.4m，将增建二线低路基及侧沟设置于悬臂式挡墙底板之上，通过牛腿将接触网设置于悬臂式挡墙边墙内侧，悬臂式挡墙边墙用于承受外侧小区填土绿化带土压力，同时兼具声屏障功能。该方案有效的解决了城市建筑密集地段征地拆迁困难等难题，达到了既满足环保要求又节约工程投资的目的。

图3 集声屏障、接触网为一体的复合支挡结构方案横断面设计图

4 复合路堑支挡结构设计

集声屏障、接触网为一体的复合路堑支挡结构设计主要包括：结构布置，悬臂式挡土墙的结构及稳定设计，接触网牛腿设计等。

4.1 结构布置

集声屏障、接触网为一体的复合路堑支挡结构包括：悬臂式挡墙，设置在边墙上的牛腿结构（用于设置接触网基础，沿线路方向50m设置一处牛腿）。

4.2 悬臂式挡土墙的设计

悬臂式挡墙按照TB 10025—2019《铁路路基支挡结构设计规范》[1]及GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》[2]进行设计。

（1）设计活载：轨道及列车荷载在悬臂式挡墙踵板上产生的竖向土压力按弹性理论条形均布荷载作用下的土压力进行计算。采用悬臂式挡墙代替声屏障作为降噪措施，风荷载按0.82kN/m2。

（2）设计土压力：墙后填土及小区填土绿化带填土物理力学指标：γ=18kN/m3，Φ=30°，产生的土压力按库仑主动土压力计算。

（3）接触网荷载：接触网靠线路右侧基础通过牛腿方式设置在悬臂式挡墙边墙上，（为了方便接触网及电缆槽检修维护，牛腿顶部距水沟盖板顶1.15m），接触网基础通过螺栓预埋件与牛腿连接，接触网荷载（标准值）如表1。

表1

（4）悬臂式挡墙立臂、趾板、踵板按悬臂梁计算内力，按极限状态法进行结构设计。

4.3 地基处理及施工要求

（1）悬臂式挡墙基底地基承载力要求不小于150kPa，悬臂式挡土墙底设一层0.3m厚砂砾石垫层并夯实整平，待检测承载力满足挡墙基底容许承载力后，在砂砾石垫层顶浇灌一层C15 素混凝土垫层，厚0.1m，作为钢筋绑扎和浇灌混凝土作业面。

（2）挡墙基坑开挖前对既有线进行扣轨加固，基坑开挖时应自上而下分段分层开挖并及时对既有线临时边坡采用喷锚网防护。

（3）悬臂式挡墙立壁板与地方小区绿化带间空隙自下而上分别采用1.5m 厚M7.5 浆砌片石、1.5m 厚砂砾石透水层、夯填黏土回填封闭，夯填黏土顶面与地方绿化带顶齐平。

5 结语

结合某既有铁路增建二线设计，采用集声屏障、接触网为一体的复合路基支挡结构收坡，有效的解决了城市主城区建筑密集地段征地拆迁困难等关键性难题，达到了既满足环保要求又节约工程投资的目的，为城市发达地区市域铁路的设计、建设提供参考。