既有線路架空拆舊橋現澆新框架橋施工技術

羅新文, 馬忠武

(1. 武漢鐵路局，湖北武漢 430071； 2. 中國市政工程中南設計研究總院有限公司， 湖北武漢 430010)

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既有線路架空拆舊橋現澆新框架橋施工技術

羅新文1, 馬忠武2

(1. 武漢鐵路局，湖北武漢 430071； 2. 中國市政工程中南設計研究總院有限公司， 湖北武漢 430010)

對于大跨度框架橋，通過優化設計施工方案，采用D型便梁一次架空既有線路，既有梁體下搭設支架加固，成功解決拆除舊橋問題。檢算支墩承載力，保證線路架空安全，利用混凝土現澆技術順利完成全橋施工。

線路架空； 框架橋； 支墩； D型便梁； 施工

1 工程概況

湛南路為城市規劃I級主干道，該道路原有1～10 m普通鋼筋混凝土π形梁橋，下穿既有孟平線及舞鋼專用線2股道，梁橋共4片π形梁，每片重40 t，橋全長21.6 m，受孔跨小及凈空低的影響，需拆除既有梁橋原位新建框架橋。框架橋為孔跨(7+16+7) m的三孔連體式結構，框架橋除下穿既有孟平線及舞鋼專用線2股道外，還需預留增建二線1股道，孟平線與舞鋼專用線線間距4.0 m，設計框架橋與線路正交，線路位于直線和緩和曲線交接段，既有路堤高約5.0 m。

框架橋主體采用C35級鋼筋混凝土，出入口擋墻采用C30混凝土，垂直線路方向長19 m，順線路方向長33.8 m，橋身凈空5.6 m，框架頂面距軌面1.04 m。

2 方案選定

2.1 原設計施工方案

框架橋原設計施工方案為工便梁縱橫抬梁加固線路，預制頂進法施工。即采用16 m長100型工字鋼縱梁及21.1 m與9.7 m長兩種 Ⅰ 63a工字鋼橫抬梁分5跨架空線路，縱梁與橫抬梁用U型螺栓連接，軌枕與橫抬梁用U型螺栓連接，橫抬梁間用短枕頂進。在線路北側開挖基坑預制框架橋箱體并設置后背樁，箱體邊頂進邊挖土，每次頂進20 cm。在頂進至臨時支墩處時，橫抬梁一端支承在框架頂板上，拆除臨時支墩，完成體系轉換繼續頂進，每次頂進后，按重新在合適位置加木楔的方法及時恢復線路標高和橫抬梁與軌枕間間隙，同時檢查箱頂橫抬梁的位置，隨時調整,以此完成全橋頂進施工。

2.2 方案優化

按照設計施工，首先需預制框架橋，現場調查，既有梁橋南側20 m處有排污渠，北側埋有自來水管且緊鄰河堤，不具備開挖基坑預制箱體條件；其次工字鋼便梁縱橫抬梁施工工序較為繁瑣，橫抬梁、聯接構件數量多，由于跨度小開挖臨時支墩也多；由于工字鋼縱梁剛度較D型便梁弱，框架橋頂進過程中，因橫抬梁與箱頂混凝土之間的摩擦，易導致縱梁橫向變形，要隨時檢查甚至反方向頂回橫梁。根據現場實際情形，對設計方案進行優化，決定采用6組D16型和2組D12型乙式低位施工便梁一次架空線路。在便梁已具備承載線路的條件后，清除全部道砟，使線路與既有梁橋橋面脫離，拆除切割既有梁橋，原位開挖基坑現澆框架箱體。框架橋頂板、底板在支墩樁位處預留孔洞，孔洞在完成第二次支點體系轉換(框架橋頂板支承線路)，拆除D型便梁破除支墩后進行現澆處理。

3 線路加固體系

3.1 支墩施工

支墩采用方形人工挖孔樁，線路外側樁尺寸為2 m×2 m，股道間為避免軌枕頭懸空，樁尺寸調整為1.6 m×2 m和1.6 m×2.5 m，樁底長1 m范圍內進行擴孔，增加樁底支承面積，樁體最長14 m，具體支墩樁位平面布置如圖1所示。挖孔樁施工過程中線路限速45 km/h。既有梁橋下的支墩分2次施工，路面以下部分人工挖孔成型，路面以上部分架立模板澆筑混凝土成型，為減小樁體自重且便于施工，路面以上樁尺寸減小，尺寸縮小處可堆碼砂袋增加樁體穩定性，支墩頂端預埋Ⅰ20型鋼對D型便梁進行限位。

圖1 支墩樁位平面布置(單位：cm)

3.2 D型便梁架設

D型便梁架設安裝前做好以下準備工作：(1)線路架空前后100 m范圍內線路進行應力放散，委托設備管理單位施工；(2)對影響便梁安裝的接觸網立柱及相關既有設備應遷改完成，對線路間距及直、曲線交接段等技術條件進行計算；(3)采取隔六抽一的原則，每跨抽出4～5根軌枕，根據橫梁位置對剩余軌枕按670 mm左右的間距進行調整；(4)搭設安裝D型便梁施工平臺，與既有梁橋拆除前搭設的加固支架體系一起完成。

D型便梁安裝按兩步進行，第一步利用封鎖點，在對應位置將橫梁全部穿入線路，上好絕緣橡膠墊,防止軌道電路短路，影響信號和行車；第二步在封鎖線路時間內，用汽車吊將縱梁吊裝至已施工的支墩上，縱梁安裝按先線路中間再線路外側的順序，縱梁就位后，立即人工安裝縱橫梁連接件、牛腿，擰緊螺栓及固定線路基本扣件，縱梁與預埋型鋼間用硬木墊實，防止橫向移動。D型便梁架空立面如圖2所示。

圖2 便梁架空立面布置(單位：m)

4 既有梁橋拆除

既有梁橋切割前，在既有板梁下方搭設墩梁式支架進行支撐防護。立柱采用φ27.3 cm鋼管，長2.1 m，縱橫向間距2 m，每道鋼管柱縱橫向采用[10槽鋼設置剪刀撐，立柱設置位置要注意避開支墩樁位。立柱頂、底端焊2 cm厚鋼板(50 cm×50 cm)，鋼板上搭設H30×30 cm橫梁，橫梁上設置縱向 工 32a工字鋼(順線路方向),間距2 m，縱橫梁間采用U型抱箍聯接，縱梁與π梁底之間采用枕木抄緊墊實，防止梁體拆除時斷裂兩端翹頭影響線路。支架搭設好，線路完成架空后開始對既有梁體進行破除。先將既有橋人行道支架拆除，然后用金剛鏈鋸切割機切割梁翼緣板，分段切割梁體及橋臺，并結合液壓破碎錘機械進行破碎，人工清理碎渣，完成既有橋的拆除。

5 框架橋現澆施工

基坑開挖至設計標高后，立即澆筑10 cm厚混凝土墊層，在墊層上立模澆筑框架底板及下梗肋，當底板混凝土強度達到設計強度50 %后，再施工中、邊墻及頂板混凝土，中、邊墻施工縫進行錯開，不設置在同一平面上。支墩樁位處預留孔洞，頂板混凝土強度達到設計強度后，回填道砟至軌枕底并搗實，線路荷載承力體系轉換至框架主體上，在做好支撐的情況下，分步拆除D便梁，抽換橫梁為軌枕并補加道砟。人工配合機械對支墩進行破除，將前期預留的底、頂板鋼筋進行搭接并增加鋼筋網片進行補強，孔洞四周進行鑿毛并灑水濕潤，澆筑微膨脹混凝土，完成整個框架主體施工

6 受力檢算

D型便梁為專用架空梁，不再對架空縱梁進行受力檢算，主要檢算受力支墩。以線路間4-2#支墩為例進行受力計算，按“中-活載”加載，標準活載計算圖示任意截取一段，當列車“中-活載”運行到如圖3所示位置時，支墩頂所受反力最大。

圖3 “中-活載”計算簡圖

Rb=(220×5×7.5+92×4×14)÷16=837.6 kN

考慮支承兩股道，支墩單樁頂受力: R靜=Rb+Rc=1573.6 kN

D型便梁自重: G1=25.531×9.8=250.2 kN

線路自重: G2=(60×16×2+24×263)÷1000×9.8=80.7 kN

樁身自重:G3=(1.6×2.5×13+2.5×3×1)×25=1487.5 kN

根據鐵路橋梁檢定規范，列車運行速度在60 km/h以下時，列車動力系數為:

樁底受力:R=1.28×Rj+G1+G2+G3=3832.6 kN

其中：U為樁身截面周長，上部周長為(1.6+2.5)×2=8.2 m，樁底周長為(2.5+3)×2=1 m；fi為樁周各土層的極限摩阻力，上、下部土層分別取55 kPa、60 kPa；li為各土層的厚度；A為樁底支承面積；m0為樁底支承力折減系數，m0取1.0；[σ]為樁底地基土的容許承載力。

[σ]=σ0+k2γ2(h-3)=180+2.5×18×(6.14-3)=321.3 kPa

[P]>R，通過以上計算，樁底承載力滿足要求，按上述方法計算其他支點樁承載力均滿足要求。

7 結束語

湛南路框架橋利用組合D型便梁架空線路以及混凝土現澆施工技術，2015年10月底順利完成了三孔框架橋主體施工，很好地解決了鐵路梁式橋拆舊建新問題，減少了對鐵路運輸的干擾，降低了新建擴建道路框構橋成本，具有良好的經濟效益；同時進行主要受力結構的檢算，簡單易行，能較好地適應現場施工需要，對以后相同相似下穿立交橋施工提供一定的借鑒。

[1] 鐵道第三勘察設計院. TB 10002.1-2005鐵路橋涵設計基本規范[S]. 北京：中國鐵道出版社，2008.

[2] 鐵道第三勘察設計院. TB 10002.5-2005鐵路橋涵地基和基礎設計規范[S]. 北京：中國鐵道出版社，2005.

[3] 馬占亞.既有鐵路運營條件下拆除舊橋頂進新框構橋施工技術[J].鐵道建筑技術，2013(2)：27-29.

[4] 李祖勇.長沙書院路下穿京廣線框架橋頂進施工技術[J].鐵道建筑技術，2013(11)：18-20.

羅新文(1981～)，男，研究生，工程師，從事鐵路工程建設管理工作。

U445.462

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[定稿日期]2016-04-30