新建客運專線跨越武廣客運專線多種橋形比選

單 旭

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

新建客運專線跨越武廣客運專線多種橋形比選

單 旭

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

以某新建客運專線為例，通過對橋梁跨越武廣客運專線路塹、隧道的不同方案進行比較分析，得出較為合理的橋形方式，并通過工程風險點分析，提出相應的安全防護措施。

客運專線 跨越 橋型方式 工程風險點

1 工程概述

已經開通運營的武廣客運專線除行車天窗時間進行線路檢修無車運行外，其余時段均有車運行，運營期間對鐵路安全有嚴格的控制要求。新建跨武廣客運專線橋梁必須選擇合理的橋式結構，合適的施工方案，避免或盡量減少施工過程對鐵路的影響和干擾，杜絕對高速列車運行產生任何的安全隱患。

為此，大跨度橋梁形式的選擇尤為重要，綜合各種因素，根據不同線路選向，設計上考慮了橋梁跨越武廣客運專線路塹段連續箱梁、T構、斜拉橋等三種橋形設計方案的對比及與跨越武廣客運專線隧道段連續梁方案的比選分析。

2 多種橋形對比

2.1 路塹段

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

圖1 跨越路塹處平面關系

(1)連續箱梁轉體方案

橋跨組合為(80.6+128+80.6) m預應力混凝土連續箱梁，梁全長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專線兩側懸臂施工，梁體懸臂施工后進行轉體就位，在跨中部位采用移動吊架合龍施工(全橋共設置2個轉盤)。轉體后施工邊跨及跨中合龍段長度均為2 m，所有轉體和中間合龍時間均在天窗時間進行，每側轉體梁體長度126 m，重量約為125 000 t(如圖2、圖3所示)。

圖2 連續箱梁轉體方案平面

圖3 連續箱梁轉體方案橋形布置(單位：cm)

(2)T構轉體方案

橋跨組合為(63.5+64+64+63.5) m，全長為255 m，主梁截面采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式，中支點處高7.6 m，邊支點處4.0 m，兩點之間采用二次拋物線變化過渡；中間墩采用框架式橋墩跨越既有武廣客運專線，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構或預應力混凝土結構，橫梁計算跨徑為30 m，橫梁總長為33.5 m，梁高3.5 m。

梁部施工采用平行武廣客運專線兩側懸臂施工，梁體懸臂施工后進行轉體就位，在跨中部位采用移動吊架合龍施工(全橋共設置2個轉盤)。單個T構轉體長度達126.9 m，最大單懸臂長度為63.45 m，重量約為117 446 t。由于兩側T構轉體施工空間位置需要，在T構端橫隔處設置了一段寬0.25 m的后澆段，后澆段施工在主梁轉體就位后完成。為減少對武廣客運專線的干擾，框架墩橫梁采用吊裝方式施工(如圖4、圖5所示)。

圖4 T構轉體方案平面

圖5 T構轉體方案橋形布置(單位：cm)

(3)斜拉橋轉體方案

橋跨組合為(53+75+128+48) m，全長為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對斜拉索，采用墩梁固結體系；主梁采用變截面設計，中支點處高8.0 m，邊支點處6.0 m，兩點之間采用二次拋物線變化過渡；橋塔墩身采用雙矩形門式墩，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專線，主跨施工工法采用掛籃懸澆后轉體施工(全橋共設置1個轉盤)，主梁轉體總長度達232 m，最大單懸臂長度達116 m，重量約為278 746 t(如圖6、圖7所示)。

圖6 T構轉體方案平面

圖7 T構轉體方案橋形布置(單位：cm)

2.2 隧道段

根據線位關系，新建客運專線跨越武廣客運專線隧道段，相交法向角約為62°。為確保武廣客運專線隧道安全，橋墩基礎應盡量遠離隧道結構，橋形方式采用連續箱梁原位掛籃懸澆方案(如圖8所示)。

圖8 跨越隧道處平面關系

連續箱梁懸澆方案：根據武廣客運專線隧道圍巖等級，綜合選擇橋跨組合為(75+136+75) m預應力混凝土連續箱梁，橋梁長287.6 m，中支點截面中心處梁高10.0 m，邊支點和中跨跨中梁高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個節段，其中有2個邊墩托架現澆段、2個墩頂現澆段，1個中跨合龍段和2個邊跨合龍段，其余為掛籃懸澆節段。中墩墩頂0號現澆節段長13 m，邊墩墩頂20號現澆節段長為3.8 m，合龍段長2.0 m(如圖9、圖10所示)。

圖9 連續箱梁懸澆方案平面(單位：cm)

圖10 連續箱梁懸澆方案橋形布置(單位：cm)

2.3 橋形選擇

如表1，從主要力學指標計算結果上看，各方案力學指標均滿足高速鐵路設計規范要求。對上述橋梁方案進行車橋空間動力仿真分析，各方案的動力性能均能滿足指標要求。

表1 多種橋型主要力學指標計算結果及優缺點對比

從施工方案上看，多種橋形方案施工方案均可行。連續梁轉體方案及T構轉體方案施工過程對武廣客運專線運營安全均有較大風險。斜拉橋轉體方案雖對武廣客運專線運營影響較小，但施工難度較大，轉體重量達到27 000 t，施工風險較大，且投入運營后維修養護困難。

相對轉體方案，連續梁懸澆方案跨越武廣客運專線隧道段落，施工過程對其影響最小且較經濟。

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

3 工程風險點分析及安全防護措施

3.1 工程風險點分析

考慮到武廣客運專線已經開通運營，結合跨越既有客運專線橋梁工程的實際情況，可能存在以下工程風險：

(1)橋墩樁基礎承臺施工過程將對隧道側覆土進行開挖，存在影響隧道結構穩定性的風險。

(2)施工過程中施工機械或重載車輛經常、反復通過隧道頂原有道路，可能會對隧道結構產生安全影響。

3.2 安全防護措施

(1)跨隧道主跨橋墩基礎承臺采用挖井法施工，分層、均勻開挖，以防止挖井護壁偏位及產生土體坍塌，基礎外隧道側應采用防護樁措施，以避免土壓力變化影響既有隧道安全。

防護樁、鉆孔樁樁基礎應采用旋挖鉆施工，避免沖擊振動影響既有隧道結構。

(2)隧道附近及隧道頂的既有鄉村道路設置禁止通行標志，施工便道采取繞行措施，主跨合龍段兩側采用兩個工作面，禁止重型車輛通行。

(3)進行安全防護專項設計，嚴防墜落物影響武廣客運專線運營安全，同時要注意避免大型機械等施工臨時荷載對既有武廣客運專線隧道的擾動影響。

[1] TB10002.1—2005鐵路橋涵設計基本規范[S]

[2] TB10621—2009高速鐵路設計規范(試行)[S]

[3] TB10303—2009鐵路橋涵工程施工安全技術規程[S]

[4] 徐升橋，陳國立，柳學發，等.北京市五環路曲線斜拉橋轉體施工設計[J].鐵道標準設計，2003(10)

[5] 張治成，謝旭，張鶴.大跨度斜拉橋鋼和碳纖維拉索設計安全系數[J].浙江大學學報：工學版，2007(9)

[6] 薛軍.大縱坡彎斜橋梁水平轉體施工轉盤工藝革新與安裝[J].鐵道勘察，2007(5)

[7] 楊鴻皓，田山坡.大跨度預應力混凝土連續梁橋懸臂施工監測與控制[J].鐵道勘察，2007(4)

[8] 歐麗，葉梅新，周德.高墩大跨T構橋結構參數分析[J].中南大學學報：自然科學版，2011(8)

[9] 饒少臣.大跨高墩T構鐵路橋設計研究[J].鐵道標準設計，2005(11)

[10]孔德華.風險評價在鐵路選線中的應用探討[J].鐵道勘察，2010(3)

TheBridgeTypeSelectionofaNewlyBuiltPassengerDedicatedLineStraddlingWuhan-GuangzhouPassengerDedicatedLine

SHAN Xu

2014-07-09

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

1672-7479(2014)05-0085-03

U442

： B