京沈客運專線跨五環路方案研究

徐健強

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津　300142)

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京沈客運專線跨五環路方案研究

徐健強

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津300142)

對京沈客運專線跨北京五環路主路橋跨方案進行研究，提出既有框構接長和梁式橋兩種結構形式、4個方案。通過各方案優缺點分析對比，建議采用簡支拱方案，并結合橋址邊界條件提出了平面轉體的施工方案。

京沈客專五環路框構橋接長簡支拱平面轉體 方案

1　工程概述

北京至沈陽客運專線(以下簡稱京沈客專)地處華北地區的北京市、河北省和東北地區遼寧省。北京市范圍內線路長度98.372km，線路自北京星火站始，并行既有東北環鐵路，于五環路環鐵橋處跨越五環路。五環路道路等級為高速公路，設計速度100km/h，道路橫斷面寬35.5m。京沈客專上跨五環路處位于五環路U形槽段落與既有東北環鐵路框架橋相接處，與多條管線及規劃道路相交，依次為規劃酒仙橋北路、規劃五環路西側輔路、規劃自來水上水管線、五環路主路(U形槽段)、南水北調東干渠、規劃五環路東側輔路(如圖1)。

圖1　京沈客專跨五環路節點示意

2　京沈客專上跨五環路結構方案研究比選

京設客專上跨五環路附近既有鐵路、公路、管線等控制因素多，橋梁景觀要求高，考慮既有道路保通要求，施工方案的可行性成為控制因素。

2.1既有結構接長方案

京沈客專上跨五環路段落與既有東北環鐵路最小線間距11.2m。既有鐵路采用2-17.5m框構(斜交45°)跨越五環路，預留增二線條件。京沈客專可部分利用既有結構，優先考慮采用既有結構接長方案。

(1)框構接長方案

方案一：框構接長施工需對五環路進行交通組織導改。結合地方道路規劃，利用五環雙側規劃輔路臨時導改、主路斷交施工的組織方案，雙向六車道同時導改至輔道通行，五環路全封閉施工，施工周期約4個月。該方案對五環路通行影響較小，永臨結合，可最大程度的節省工程投資。經與地方落實，規劃五環輔路無法滿足與京沈客專同期實施的時間節點要求。

方案二：結合五環路兩側構筑物及控制因素，擬在五環路南側修建臨時保通道路(三車道)，采取五環路分階段半幅斷交導改，接長既有五環路框構。此方案額外拆遷多、工程投資高，需多次調整交通組織，對五環路交通通行影響較大(如圖2)。

圖3　既有框構及剛架結構內力(彎矩)及結構變形

圖2　臨時導改框構接長步驟

(2)剛架接長方案

根據五環既有路寬，擬采用2～30m鋼筋混凝土剛架跨越方案。在五環路中間隔離帶設置中墻，與既有框構中墻對齊。在U形槽結構兩側分別設置一組2排1.25m支柱樁，道路中間隔離帶設置一排1.50m鉆孔樁+混凝土中墩(墻)，樁-板間采用剛性連接。中墩(墻)施工及既有框構懸臂板鑿除可選擇夜間施工。剛架采用旁位現澆、頂推就位的施工方案，施工周期3～4個月(如圖3，圖4所示)。

采用MIDAS軟件對既有框構和剛架結構進行建模計算，結構試算結果對比如表1。

表1　結構試算結果對比

剛架方案在景觀效果、施工期間對五環路的干擾、工程投資等方面較框構接長方案有較大的優勢，但存在以下問題：

①剛架本身內力較大，采用鋼筋混凝土結構難以滿足設計要求。

②較剛架頂既有框構低0.5m，需添加道砟或采用其它措施加高，引起跨中彎矩增加約140kN·m，超出既有結構承受荷載能力。

圖4　小跨徑剛架方案示意(單位：m)

③京沈右線斜穿新舊結構接縫，因老結構剛度存在一定差異，導致軌道變形不協調(活載作用下老結構變形2mm，新結構變形4mm)。

④中墻的鉆孔樁基礎需穿透U形槽底板，破壞了五環路的防水結構。

框構接長方案工序多，對道路交通干擾大，工程投資高；剛架接長方案對五環路U形槽結構產生破壞，恢復難度大。

2.2梁式橋方案

京沈客專跨過五環路600m后需下鉆進入望京隧道，線路位于平、豎曲線上。采用大跨梁橋結構跨越五環路，橋梁基礎需避讓既有U形槽、框構及南水北調管線，主跨需120m左右。受縱斷面限制，設計重點研究了簡支鋼桁梁方案、簡支拱下承式低高度結構方案。

(1)鋼桁梁方案

下承式簡支鋼桁梁跨度120m，支點至梁端0.75m，橫向支點距13.2m，梁體橫向外輪廓17.2m，梁部結構高度2.5m，桁架高度12.5m，采用旁位拼裝、頂推就位的施工方案(如圖5)。

鋼桁梁方案滿足一跨跨越五環路的要求，施工方法相對成熟。鋼桁梁主跨120m，需設置溫度調節器。但橋梁位于線路平、豎曲線上，設置溫度調節器極為困難。

圖5　鋼桁梁方案

(2)簡支拱方案

1-113m簡支拱方案采用洛澤體系的提籃式鋼管混凝土系桿拱橋，橋梁全長116m，計算跨徑113m，矢跨比為f/l=1∶5，拱肋平面內矢高22.6m，采用二次拋物線形，拱肋在橫橋向向內傾8°，形成提籃式樣。拱頂處兩拱肋中心距7.218m，拱腳處兩拱肋中心距13.172m(如圖6)。

主梁施工采用旁位預制、轉體就位、高位落梁的施工方案，盡量降低對道路交通的干擾。

圖6　簡支拱方案

2.3方案研究比選

方案比選如表2。

表2　橋跨結構方案對比

五環路節點規劃沒有與京沈客專同期實施可能，臨時導改方案代價太高，剛架方案對五環路U形槽結構產生破壞，鋼桁梁方案線路平縱面條件不滿足設置溫度調節器要求。經分析比較，推薦采用1-113m雙線簡支拱方案。

3　施工方案設計

3.1方案簡介

為不影響五環路正常通行，上部結構采用異位支架成橋、整體平轉至設計橋位、高位落梁的施工方案。平轉系統由大噸位球形鉸支座、臨時墩和圓弧形跨路滑道梁組成。拱橋形成穩定的結構體系后，沿圓弧形滑道梁頂推約68m，以球形鉸支座為中心平轉約35°后跨越五環路上空到達設計橋位，在梁體梁端交替進行頂、落梁作業，使系桿拱橋落座于永久橋臺的支座頂(如圖7所示)。

平轉系統由沈方臺平轉系統、京方臺和頂推滑移系統3部分組成。滑道梁全長89m，按折線布置，在五環路U形槽兩側及道路中央分隔帶設置臨時支墩。經檢算，U形槽底板及地基承載力基本滿足設計要求(如圖8)。

圖7　簡支拱轉體系統平面布置

圖8　滑道梁立面布置

3.2施工防護設計

橋址距離既有鐵路、五環路U形槽及南水北調管線過近，施工過程中需采取切實可靠的防護措施。橋臺基礎施工時，采用鉆孔樁防護既有線，確保線路運營安全。梁體預制及鋼管吊裝前，在預制場地和五環路之間搭設防護墻，防止梁體傾覆影響五環路道路交通安全。南水北調東干渠工程承擔著北京市城市供水任務，需重點加強防護。根據安全評估的意見，施工考慮采用地下連續墻、土體注漿加固等措施防止土體變形引起管道損壞，確保管道運營安全。

4　結束語

京沈客運專線跨五環路受外部條件影響大，在保證線路技術條件的前提下，為盡可能滿足城市區域規劃、道路立交要求，對跨線結構進行了多方案比選，做到既與當地城市規劃有機結合，又降低對周邊環境的影響。對于邊界條件復雜的立交工點，需綜合考慮各方訴求，結合施工方案合理性及施工過程中的影響，合理確定橋式結構及施工方案。

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Research on the Structure of Beijing-Shenyang Passenger Dedicated Line Cross Fifth Ring-Road

XU Jianqiang

2016-03-30

徐健強(1986—)，男，2007年畢業于蘭州交通大學橋梁工程專業，工程師。

1672-7479(2016)04-0087-04

U442.5+4

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