新建客運(yùn)專線跨越武廣客運(yùn)專線多種橋形比選

單 旭

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

新建客運(yùn)專線跨越武廣客運(yùn)專線多種橋形比選

單 旭

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

以某新建客運(yùn)專線為例，通過(guò)對(duì)橋梁跨越武廣客運(yùn)專線路塹、隧道的不同方案進(jìn)行比較分析，得出較為合理的橋形方式，并通過(guò)工程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析，提出相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

客運(yùn)專線 跨越 橋型方式 工程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

1 工程概述

已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的武廣客運(yùn)專線除行車(chē)天窗時(shí)間進(jìn)行線路檢修無(wú)車(chē)運(yùn)行外，其余時(shí)段均有車(chē)運(yùn)行，運(yùn)營(yíng)期間對(duì)鐵路安全有嚴(yán)格的控制要求。新建跨武廣客運(yùn)專線橋梁必須選擇合理的橋式結(jié)構(gòu)，合適的施工方案，避免或盡量減少施工過(guò)程對(duì)鐵路的影響和干擾，杜絕對(duì)高速列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生任何的安全隱患。

為此，大跨度橋梁形式的選擇尤為重要，綜合各種因素，根據(jù)不同線路選向，設(shè)計(jì)上考慮了橋梁跨越武廣客運(yùn)專線路塹段連續(xù)箱梁、T構(gòu)、斜拉橋等三種橋形設(shè)計(jì)方案的對(duì)比及與跨越武廣客運(yùn)專線隧道段連續(xù)梁方案的比選分析。

2 多種橋形對(duì)比

2.1 路塹段

根據(jù)線路選線線位關(guān)系，新建客運(yùn)專線跨越武廣客運(yùn)專線路塹段相交法向角約為67°。橋形方式分別采用連續(xù)箱梁、T構(gòu)、斜拉橋方案。同時(shí)，為縮短在武廣客運(yùn)專線上方的施工時(shí)間，采用大跨度梁轉(zhuǎn)體施工方案(如圖1)。

圖1 跨越路塹處平面關(guān)系

(1)連續(xù)箱梁轉(zhuǎn)體方案

橋跨組合為(80.6+128+80.6) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，梁全長(zhǎng)290.9 m，截面采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式。中支點(diǎn)截面中心處梁高9.684 m，中跨跨中9 m等高段，邊跨21.95 m等高段，截面中心處梁高5.684 m。

梁部施工采用平行武廣客運(yùn)專線兩側(cè)懸臂施工，梁體懸臂施工后進(jìn)行轉(zhuǎn)體就位，在跨中部位采用移動(dòng)吊架合龍施工(全橋共設(shè)置2個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán))。轉(zhuǎn)體后施工邊跨及跨中合龍段長(zhǎng)度均為2 m，所有轉(zhuǎn)體和中間合龍時(shí)間均在天窗時(shí)間進(jìn)行，每側(cè)轉(zhuǎn)體梁體長(zhǎng)度126 m，重量約為125 000 t(如圖2、圖3所示)。

圖2 連續(xù)箱梁轉(zhuǎn)體方案平面

圖3 連續(xù)箱梁轉(zhuǎn)體方案橋形布置(單位：cm)

(2)T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案

橋跨組合為(63.5+64+64+63.5) m，全長(zhǎng)為255 m，主梁截面采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式，中支點(diǎn)處高7.6 m，邊支點(diǎn)處4.0 m，兩點(diǎn)之間采用二次拋物線變化過(guò)渡；中間墩采用框架式橋墩跨越既有武廣客運(yùn)專線，框架墩與主梁端的連接采用支座支承，框架墩橫梁采用鋼橫梁結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁計(jì)算跨徑為30 m，橫梁總長(zhǎng)為33.5 m，梁高3.5 m。

梁部施工采用平行武廣客運(yùn)專線兩側(cè)懸臂施工，梁體懸臂施工后進(jìn)行轉(zhuǎn)體就位，在跨中部位采用移動(dòng)吊架合龍施工(全橋共設(shè)置2個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán))。單個(gè)T構(gòu)轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度達(dá)126.9 m，最大單懸臂長(zhǎng)度為63.45 m，重量約為117 446 t。由于兩側(cè)T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工空間位置需要，在T構(gòu)端橫隔處設(shè)置了一段寬0.25 m的后澆段，后澆段施工在主梁轉(zhuǎn)體就位后完成。為減少對(duì)武廣客運(yùn)專線的干擾，框架墩橫梁采用吊裝方式施工(如圖4、圖5所示)。

圖4 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案平面

圖5 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案橋形布置(單位：cm)

(3)斜拉橋轉(zhuǎn)體方案

橋跨組合為(53+75+128+48) m，全長(zhǎng)為304 m，上塔柱高31 m，主梁拉索間距采用8 m雙索面布置，共22對(duì)斜拉索，采用墩梁固結(jié)體系；主梁采用變截面設(shè)計(jì)，中支點(diǎn)處高8.0 m，邊支點(diǎn)處6.0 m，兩點(diǎn)之間采用二次拋物線變化過(guò)渡；橋塔墩身采用雙矩形門(mén)式墩，墩底尺寸為縱向8 m、橫向4.5 m，間距9.4 m。主跨跨越既有的武廣客運(yùn)專線，主跨施工工法采用掛籃懸澆后轉(zhuǎn)體施工(全橋共設(shè)置1個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán))，主梁轉(zhuǎn)體總長(zhǎng)度達(dá)232 m，最大單懸臂長(zhǎng)度達(dá)116 m，重量約為278 746 t(如圖6、圖7所示)。

圖6 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案平面

圖7 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案橋形布置(單位：cm)

2.2 隧道段

根據(jù)線位關(guān)系，新建客運(yùn)專線跨越武廣客運(yùn)專線隧道段，相交法向角約為62°。為確保武廣客運(yùn)專線隧道安全，橋墩基礎(chǔ)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離隧道結(jié)構(gòu)，橋形方式采用連續(xù)箱梁原位掛籃懸澆方案(如圖8所示)。

圖8 跨越隧道處平面關(guān)系

連續(xù)箱梁懸澆方案：根據(jù)武廣客運(yùn)專線隧道圍巖等級(jí)，綜合選擇橋跨組合為(75+136+75) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋梁長(zhǎng)287.6 m，中支點(diǎn)截面中心處梁高10.0 m，邊支點(diǎn)和中跨跨中梁高5.5 m。截面采用單箱單室、變截面直腹板形式，頂板厚度除梁端附近及中支點(diǎn)附近外均為0.45 m；腹板厚0.5～1.0 m，按折線變化；底板厚由跨中的0.5 m按二次拋物線變化至根部的1.25 m。

梁部施工采用原位掛籃懸臂施工，全橋梁部共分77個(gè)節(jié)段，其中有2個(gè)邊墩托架現(xiàn)澆段、2個(gè)墩頂現(xiàn)澆段，1個(gè)中跨合龍段和2個(gè)邊跨合龍段，其余為掛籃懸澆節(jié)段。中墩墩頂0號(hào)現(xiàn)澆節(jié)段長(zhǎng)13 m，邊墩墩頂20號(hào)現(xiàn)澆節(jié)段長(zhǎng)為3.8 m，合龍段長(zhǎng)2.0 m(如圖9、圖10所示)。

圖9 連續(xù)箱梁懸澆方案平面(單位：cm)

圖10 連續(xù)箱梁懸澆方案橋形布置(單位：cm)

2.3 橋形選擇

如表1，從主要力學(xué)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果上看，各方案力學(xué)指標(biāo)均滿足高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范要求。對(duì)上述橋梁方案進(jìn)行車(chē)橋空間動(dòng)力仿真分析，各方案的動(dòng)力性能均能滿足指標(biāo)要求。

表1 多種橋型主要力學(xué)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

從施工方案上看，多種橋形方案施工方案均可行。連續(xù)梁轉(zhuǎn)體方案及T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案施工過(guò)程對(duì)武廣客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)安全均有較大風(fēng)險(xiǎn)。斜拉橋轉(zhuǎn)體方案雖對(duì)武廣客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)影響較小，但施工難度較大，轉(zhuǎn)體重量達(dá)到27 000 t，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，且投入運(yùn)營(yíng)后維修養(yǎng)護(hù)困難。

相對(duì)轉(zhuǎn)體方案，連續(xù)梁懸澆方案跨越武廣客運(yùn)專線隧道段落，施工過(guò)程對(duì)其影響最小且較經(jīng)濟(jì)。

綜上所述，對(duì)比橋梁跨路基段與隧道段，新建客運(yùn)專線大跨度橋梁采用跨越武廣客運(yùn)專線隧道段的連續(xù)梁懸澆方案。

3 工程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析及安全防護(hù)措施

3.1 工程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析

考慮到武廣客運(yùn)專線已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，結(jié)合跨越既有客運(yùn)專線橋梁工程的實(shí)際情況，可能存在以下工程風(fēng)險(xiǎn)：

(1)橋墩樁基礎(chǔ)承臺(tái)施工過(guò)程將對(duì)隧道側(cè)覆土進(jìn)行開(kāi)挖，存在影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)施工過(guò)程中施工機(jī)械或重載車(chē)輛經(jīng)常、反復(fù)通過(guò)隧道頂原有道路，可能會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全影響。

3.2 安全防護(hù)措施

(1)跨隧道主跨橋墩基礎(chǔ)承臺(tái)采用挖井法施工，分層、均勻開(kāi)挖，以防止挖井護(hù)壁偏位及產(chǎn)生土體坍塌，基礎(chǔ)外隧道側(cè)應(yīng)采用防護(hù)樁措施，以避免土壓力變化影響既有隧道安全。

防護(hù)樁、鉆孔樁樁基礎(chǔ)應(yīng)采用旋挖鉆施工，避免沖擊振動(dòng)影響既有隧道結(jié)構(gòu)。

(2)隧道附近及隧道頂?shù)募扔朽l(xiāng)村道路設(shè)置禁止通行標(biāo)志，施工便道采取繞行措施，主跨合龍段兩側(cè)采用兩個(gè)工作面，禁止重型車(chē)輛通行。

(3)進(jìn)行安全防護(hù)專項(xiàng)設(shè)計(jì)，嚴(yán)防墜落物影響武廣客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)要注意避免大型機(jī)械等施工臨時(shí)荷載對(duì)既有武廣客運(yùn)專線隧道的擾動(dòng)影響。

[1] TB10002.1—2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S]

[2] TB10621—2009高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)[S]

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SHAN Xu

2014-07-09

單 旭(1982—)，男，2008年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，碩士，工程師。

1672-7479(2014)05-0085-03

U442

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