朔黃鐵路高窩中橋鋼-混結合梁換梁施工技術

羅慧剛

（朔黃鐵路發展有限責任公司，河北肅寧　062350）

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朔黃鐵路高窩中橋鋼-混結合梁換梁施工技術

羅慧剛

（朔黃鐵路發展有限責任公司，河北肅寧062350）

摘要為滿足開行30 t軸重重載列車要求，朔黃鐵路高窩中橋既有低高度鋼筋混凝土梁須換為新型變高度鋼-混凝土結合梁，換梁施工面臨場內作業面積小，人員、機具眾多等不利條件。本文闡述了換梁施工方案、技術要求和應急預案。通過嚴格執行施工計劃，在5 h封鎖時間內順利完成了2孔梁的換梁施工，縮短了施工時間，減少了對運營的干擾，同時確保了換梁施工作業安全。

關鍵詞既有線；重載鐵路；換梁；施工技術

1　工程概況

朔黃鐵路高窩中橋（橋號：204）中心里程為K415 + 812，梁體孔跨為3×10 m低高度鋼筋混凝土梁，全橋長42. 14 m，支座均采用板式橡膠支座。橋梁第2孔跨越高窩路（高莊—窩化），兩側有限高架，限高4 m。上行重車線為無縫線路，外側設有單側電纜槽，兩線間不設護欄。上行重車線人行道外側與橋外自閉線路電桿間凈距7. 5 m，梁底距地面約5 m。橋墩外側不設接觸網桿及避車臺。高窩中橋概貌見圖1。

圖1　高窩中橋概貌

根據國家科技支撐計劃項目《軸重30 t以上煤炭運輸重載鐵路關鍵技術與核心裝備研制》重載線路基礎設施強化改造措施研發任務研究成果：既有低高度鋼筋混凝土梁梁體主筋應力超過規范容許值，則不滿足30 t軸重重載貨車長期開行要求，需對梁體進行加固或改造。提出采用新設計的變高度鋼-混凝土結合梁（以下簡稱新梁）替換既有低高度鋼筋混凝土梁（簡稱舊梁）。新梁梁端高度受既有空間限制，為了提高結構剛度，結合梁采用變截面形式，在中間位置加大梁高。

對高窩中橋（上行重車線）第1，3孔進行換梁施工，支座類型變更為球型鋼支座。更新橋上道砟、電纜槽、人行道托架、L形擋砟塊及混凝土步行板，其他結構原則上利用既有設施。

為保證新型變高度結合梁換梁工作的順利進行，對換梁施工技術進行了詳細研究和現場統籌安排。以確保施工和運輸安全為原則，保證換梁工作進度，并盡量減少施工對行車的影響。最終形成了優化的換梁施工方案，并成功進行了現場應用。

2　換梁方案

充分考慮現場限制條件、既有機械設備能力、施工技術人員數量和技術水平，制定了換梁施工方案。結合朔黃鐵路運營情況和天窗點安排計劃，定于8月14日進行換梁施工。換梁主要步驟如下：

1）由于受既有地形條件限制，此次換梁施工采用高架臺車同側出舊進新，并結合汽車吊裝卸梁的方案進行，2孔梁換梁作業封鎖線路300 min。此次新梁重約40 t，連同線路及附屬設備整孔梁重約60 t，高架臺車的承載力為240 t，滿足承載力需要。

2）換梁天窗點前進行施工準備，平整場地，夯實地基；修筑施工便道，鋪設橫向滑道；組拼臺車，新梁上臺車，上砟；拆除限位角鋼和橋臺檢查梯。

3）8月12日利用圖定天窗點進行試頂梁作業。8 月12日天窗點后慢行45 km/h至14日換梁天窗點前，期間第1，3跨線路扣件預松解，扒除梁頭處道砟，拆除舊梁北側人行道及托架；架空電纜，處理墊梁石，舊梁聯結鑿除、切斷。

4）換梁天窗點內進行線路扣件拆除；頂起主軌，舊梁臺車支頂舊梁并移出橋位；清除舊梁上枕木及部分道砟；掛好鋼絲繩，吊起舊梁至存梁枕木垛，用運梁板車運離工地；處理墊梁石并打預埋螺栓孔。新梁臺車支頂新梁移入橋位，精確對位后落梁，澆筑預埋螺栓孔，恢復線路及人行道托架，確認達到線路開通條件后開通線路。

5）8月14日換梁天窗點后階梯提速，第1列25 km/h，第2列45 km/h，第3列及后續列車以60 km/h通過并保持24 h，之后列車以正常速度通過。點后工作包括安設新限位角鋼、電纜入槽，安裝人行道板，恢復護錐和橋臺檢查梯等附屬結構；拆除高架臺車及橫向滑道，恢復占用耕地和高窩路限高裝置，清理場地。

3　換梁施工

3. 1換梁實施

3. 1. 1換梁點前準備

1）平整場地及自閉線路移動

①橋址處平整場地，夯實地基，特別對鋪設橫向滑道的位置和吊車支點位置進行重點夯實。

②移動并防護北側的自閉線路，與線路垂直方向移動不少于20 m，防護長度約100 m，。

2）鋪設橫向滑道

①滑道由50 kg/m鋼軌、普通木枕、碎石道砟組成。滑道幾何尺寸參照站線作業驗收標準。橫向滑道木枕按2 000根/km布置，枕底道砟厚度≥300 mm。

②橫橋向鋪設2條滑道，滑道中線與線路中心線垂直。每股滑道長35 m，每股由4根12. 5 m軌和2根10 m軌組成。

3）組拼高架臺車

①采用16 t車吊結合人工的方式拼裝出舊梁臺車2臺，進新梁臺車2臺，單個臺車承載力不少于240 t。臺車寬2 m，長5. 85 m，高約5 m，以地面至梁底高度為控制范圍。先組拼舊梁臺車，運行至既有梁底處后再組拼新梁臺車。

②進新梁臺車、出舊梁臺車上均設8臺100 t起梁千斤頂，并在進新梁臺車上安設4臺50 t縱向移梁千斤頂。每個臺車由8臺轉速機控制，可沿滑道移動。

4）新梁吊卸與現場作業

新梁到達現場后進行吊裝作業，在2#墩處設置1輛300 t汽車吊，可確保1. 3以上的安全系數。運梁平板車將新梁分片運到指定位置后，將梁體吊裝至臺車頂面，在內外梁梗處用方木打好支撐，之后進行支座安裝、底砟鋪設、附屬設施安裝等現場作業。

①在新梁上對位、安裝新支座，按設計要求控制好梁體和支座的組裝高度，確保下座板水平。

②鋪設新梁梁頂底砟，以新梁就位后不改變線路既有標高、方向為原則，并對底砟進行初步搗固，按標準鋪設軌枕。

③安裝新梁單側人行道托架及扶手角鋼，鋪設橡膠道板。

5）架空電纜

人工開挖橋頭處電纜，放出電纜余量，將電纜移出既有電纜槽，分別在橋頭處設支點，將電纜挑起，架空于軌面以上不少于0. 43 m（以最低點計算）。

6）線路放散及梁體試頂

①利用圖定天窗點，于8月初進行鋼軌應力放散。

②8月12日利用圖定天窗點進行舊梁試頂，確定舊梁與支座等部位的聯結狀態，檢驗頂鎬等設備的狀況。試頂梁時將梁體頂起，支座頂與墊梁石頂面出現縫隙后即可落梁，縫隙不超過5 mm。

3. 1. 2慢行期間準備

8月12日天窗點后慢行45 km/h至14日換梁點前，期間進行以下工作：

1）拆除舊梁上的混凝土人行道、橋臺檢查梯等附屬設施。

2）拆除既有梁體橫向限位設施，在墩臺頂按照新梁的設計位置和尺寸鉆制限位錨栓孔，并制作新梁限位設施，待新梁就位后安裝。

3）線路上主護軌扣件逐個松解，并隔一拆一。

4）人工清除梁端梁縫處道砟，裝袋后回填，隔一枕木扒除枕間道砟。

5）在舊梁預設吊點處清除內側擋砟墻處道砟，揭開縱向蓋板，分別從梁縫處和擋砟墻處穿入鋼絲繩，鋼絲繩直徑不小于80 mm。繩體兩端掛在橋枕螺紋道釘處備用，梁體兩端均需設置并備好2套鋼絲繩及鋼制包角。切除雙幅橋中間橫向連接鋼筋。

3. 1. 3換梁點內工作

8月14日線路封鎖給點后進行以下作業。

1）線上作業人員拆除本孔及鄰孔25 m范圍內線路扣件，并松開線路兩端5 m范圍內扣件，將本孔橋上鋼軌頂起40 cm（以跨中最低點計算）。將梁縫處道砟袋清除，拆除橫向蓋板。

2）松開或切斷下擺錨螺栓，確認舊梁與其他設備無聯結后將舊梁頂起，起梁高度不超過150 mm。在臺車頂面穿入硬雜木后落梁，用圓木在梁體翼緣內、外側進行支承，并用大木楔備牢。對舊梁道砟進行灑水防污處理。啟動高架臺車自走行裝置，向北側移動臺車，舊梁移出橋位。舊梁到達指定位置后，采用停靠在2#墩處的1臺300 t汽車吊，整體起吊舊梁并用卡車裝運。

3）舊梁移出橋位后，墩臺作業人員迅速處理墊梁石并鉆制預埋螺栓孔。

①用臺式水鉆在墊梁石頂面鉆制新梁支座下座板錨螺栓孔，孔徑63 mm，每個支座鉆制4個孔，鉆孔深度不小于200 mm。

②用空壓機帶動破壞器（或電鎬）對預埋螺栓孔外側墊梁石頂面套筒周圍進行小面積鑿除（鑿除厚度不小于30 mm，面積不超過50 mm2）。以便于安裝螺栓套筒為原則。

③鑿除完畢后用高壓風對墊梁石頂面和錨栓孔內進行吹風處理，保證墊石上與預埋孔內無灰塵雜物。

4）待墊梁石處理及吊車作業完畢后，先啟動舊梁臺車走行裝置移入下行線北側位置，再啟動新梁臺車的自走行裝置，使新梁逐漸移入橋位。新梁初步對位，啟動新梁臺車縱移梁頂鎬，控制梁體的空間位置，達到設計要求后方可落梁。落梁時兩端同時進行，并精確對位。

5）新梁就位后進行墩臺作業：將新支座地腳螺栓與預埋螺栓套筒進行連接，并用鐵路專用灌漿料澆筑預埋螺栓孔，修補墊梁石，抹出流水坡。

6）落梁完成后線上作業：①回落鋼軌，調整新枕間距，上緊主軌扣件；②回填道砟，進行小型機械搗固；③檢查線路幾何尺寸，確認達到線路開通條件后開通線路。

3. 1. 4換梁點后收尾工作

1）安裝新梁扶手、電纜槽等附屬結構。

2）電纜回落，移入電纜槽，將電纜余量重新埋入橋頭路基。

3）拆除高架臺車和橫向滑道。

4）清理場地，恢復原貌。

高窩中橋換梁后概貌見圖2。

圖2　高窩中橋換梁后概貌

3. 2換梁施工技術要求

1）換梁施工須嚴格按照設計圖紙進行，各部件尺寸與質量一定要符合設計要求，如須設計變更，應按程序文件有關規定辦理。

2）施工中按《鐵路架橋機架梁暫行規程》（鐵建設［2006］181號）、《鐵路橋涵施工規范》（TB 10203—2002）、《鐵路混凝土工程施工技術指南》（鐵建設［2010］241號）等有關技術標準執行。

3）嚴格進行施工過程控制和檢驗，使工程質量滿足設計和施工規范要求。各道工序執行自檢、互檢和最終檢驗制度，嚴把工程質量關。

4）存梁、運梁、架梁過程中吊點位置的控制要嚴格按照設計要求，存梁時梁端容許懸出長度≤2 m；運輸、架設時，梁端容許懸出長度≤3. 7 m。新梁上砟應先鋪設跨中部分，在換梁施工前1～2 d方可進行梁端部分底砟鋪設，以減少梁體危害性受力。

5）支承墊石處理及梁體就位是換梁的關鍵工序，必須嚴格按照TB 10203—2002的規定和要求進行，支承墊石表面平整無凹陷，標高和設計誤差不超過±5 mm；梁的中心線與設計位置偏差不大于10 mm。

6）支座安裝應保持梁體垂直，支座上、下座板水平，不產生偏位。支座與支承墊石、梁底間應密貼，且無縫隙。支座四角高差不應大于2 mm。固定支座安裝時，上、下座板應相互對正，上座板中心應對準梁體支承中心，縱、橫向允許偏差為0. 5 mm，平面扭轉不大于1 mm。活動支座上、下座板橫向應對正，上座板與上擺之間不設預偏位移，上座板處于水平狀態時的偏移量不大于2 mm。

7）橫向滑道幾何尺寸須符合一般線路的有關規定。橫向滑道中心線必須垂直于線路中心線，且鋪設在梁的起吊點范圍內，并設不大于1‰的上坡。

8）換梁時線路開通技術條件：線路軌道靜態幾何尺寸容許偏差（軌距為+ 9 mm，- 4 mm；水平為10 mm；高低為10 mm；軌向為10 mm；三角坑為9 mm）。

3. 3換梁施工安全卡控

根據換梁作業項目和卡控內容，指定卡控人員，以保證各作業工序均有人負責，人工換梁各工序安全關鍵卡控見表1。

3. 4換梁施工應急預案

提前考慮了換梁作業各道工序中可能遇到的問題，擬定了應急預案和應對措施，并為每道工序指定了負責人員。換梁作業應急預案見表2。

表1　人工換梁各工序安全關鍵卡控

表2　換梁作業應急預案

4　結論

在換梁工程時間緊、工序多、安全責任重大的情況下，通過對換梁施工技術的深入研究、嚴謹計劃、周密部署和精心施工，完成了工作場地平整、夯實滑道地基、搭設移梁滑道及平臺、試頂梁等準備工作后，2014 年8月14日5：30～10：20進行了現場換梁工作。在5 h天窗點內進行拆除扣件、軌道頂起，道砟及蓋板清理，舊梁頂起及移位、舊梁吊離裝運，支座墊石處理、新梁落位、線路恢復等繁重工作。最終，高窩中橋換梁工程順利實施并正常通車，充分驗證了換梁施工技術方案的有效性，有力地保障了國家科技支撐計劃研究成果的現場應用。

參考文獻

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（責任審編鄭冰）

Construction Technology of Replacement of Steel-Concrete Composite Girder of Gaozhuang-Wohua Medium-sized Bridge on Shuozhuo-Huanghuagang Railway

LUO Huigang
（Shuohuang Railway Co.，Ltd.，Suning Hebei 062350，China）

AbstractT o meet the requirements of heavy haul train of 30 t axle load，it need to replace the low height reinforced concrete girder with a new type variable height steel-concrete composite girder of Gaozhuang-W ohua medium-sized bridge on Shuozhuo-Huanghuagang railway. In the construction site，it exists the complex working conditions，such as small on-site working area，too many workers and equipments. T he article expounds the girder replacement construction technical proposal，technical requirements and emergency plan. T hrough the strict implementation of the plan，2 spans were replaced successfully in 5 h blocking，it reduced girder replacement construction period and minimized the interference to railway operation，at the same time ensured the girder replacement construction safety.

Key wordsExisting line；Heavy haul railway；Girder replacement；Construction technology

中圖分類號U445

文獻標識碼A

DOI：10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 05. 21

文章編號：1003-1995（2016）05-0095-05

收稿日期：2016-01-11；修回日期：2016-03-31

基金項目：國家科技支撐計劃（2013BAG20B00）

作者簡介：羅慧剛（1975—），男，高級工程師。