鐵路岔區既有立交擴建頂進箱形橋設計

張 明/甘肅綜合鐵道工程承包有限公司

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鐵路岔區既有立交擴建頂進箱形橋設計

張 明/甘肅綜合鐵道工程承包有限公司

【摘要】我國部分工業城市較為集中的發布著許多大型廠礦企業，其附近區域的公鐵立交處由于規劃及道路等級較低，立交規模較小，而近十年來，其所在城市伴隨人口增加，規劃完善和經濟實力的增長，原有立交規模與城市發展不匹配，成為城市發展和交通擁堵的瓶頸，對其進行合理的改造勢在必行，本文通過一處立交改造工程的設計對此類工程進行技術總結，以供參考和借鑒。

【關鍵詞】鐵路岔區；既有立交改造；頂進箱形橋

一、工程概況及特點

（一）工程概況

擬建工程位于甘肅省金昌市金川公司廠區附近，為金永一級公路與金川公司鐵路專用線立交改造工程。該區域內道路主要為S212省道及金川公司廠區道路，交通便利。

經過現場勘察及收集資料顯示，金川公司專用線在立交處為站場及廠區間咽喉區，S212省道在此處穿越鐵路四股道，自北向南依次為1道、Ⅱ道、Ⅲ道、4道，由于4道距其余股道較遠，立交工程分為南北兩部分，本文主要介紹北側立交處下穿1道、Ⅱ道、Ⅲ道改造工程。

（二）既有鐵路及橋涵概況

北側立交處鐵路為三股道，屬內燃牽引鐵路（場內線路）。1道在立交處為曲線，換算半徑R=375m，與左側道路設計線夾角為97.94°；Ⅱ、Ⅲ道在立交處均為直線，與左側道路設計線垂直。在本工程影響范圍內共用道岔3組（均為9號道岔），矮型信號機4處。

既有S212省道在下穿1道處為1～16.0m鋼筋混凝土箱形橋（1987年建），橋位為斜交正做，橋下凈空為5.5m，橋寬4.5m，橋長18.6m，橋面鋪設木枕且基本軌間設有舊式護輪軌，兩側擋砟墻外設置有人行道板及角鋼欄桿。在下穿Ⅱ、Ⅲ道處為2-5.0m拱涵（1964年建），涵洞與線路正交設置，涵長12.06m，涵內通行凈空為4.5m。

二、橋梁式樣及施工方法

根據城區規劃及道路設計有關資料的情況，結合橋梁的使用功能，設計以安全、適用、經濟、美觀、節省投資、縮短工期和方便施工為原則。

橋址處交叉里程定于公路左幅設計線與鐵路Ⅱ道交叉處。鐵路1道在立交處位于換算半徑R=375m的曲線上，與公路設計線夾角為97.94°，此處左幅箱體按斜交6°設計，右幅箱體按斜交11°設計。鐵路Ⅱ、Ⅲ道在立交處均為直線，與公路左幅設計線垂直，兩幅箱體均按正交設計。箱形橋主體內道路設計縱坡為0.3%，橫坡為1.5%的人字坡，橋下機動車道使用凈寬不小于11.75m（三車道+安全距離），凈高不小于5.5m，非機動車道凈寬不小于5.0m（人行道2m+非機動車道3m），凈高不小于3.5m。孔跨樣式為5m+12m+12m+5m鋼筋混凝土箱形橋，機動車道箱體內寬12m，內高6.3m，非機動車道箱體考慮市政管道穿越的因素后設計內寬5.0m，內高7.1m。由于箱形橋要保證水平設置，箱體內道路路面需由保護層及鋪裝層調整至所需高程。

箱形橋主體均采用頂進法施工，既有線路采用I115便梁加固。因道路穿越鐵路3股道，箱身分為兩節頂進。左幅立交處鐵路線間距較小，兩節箱體連續布置，采用中繼法頂進。橋位南側與4道較近，為便于施工設備及人員進場且不影響4道立交橋同步施工，設計頂進工作坑設于鐵路北側，箱形橋主體由北向南頂入。右幅立交處鐵路1道與Ⅱ道線間距較大，為便于拆除既有橋涵搭設型鋼臨時支架，兩節箱體分段布置，其間采用塢式結構連接。為縮短施工工期，既有橋涵同時拆除，分別向南北兩側運出棄方。為便于施工設備及人員進場，新建兩節箱體從南北兩側分別頂入，鐵路兩側各設頂進工作坑一處，箱形橋主體采用對頂法頂進。施工時所有箱體一起預制，其間距為120cm，頂進前先橫移頂推至預定位置，將加固順序對應的箱體先后依次頂進。

三、線路加固工程

本橋位于站場咽喉區，橋位東側有1道與Ⅱ道渡線一組、Ⅱ道與Ⅲ道渡線一組，其均為9號道岔，岔心與箱形橋東側結構外邊緣距離分別12.3m、11.4m，岔尖、轉轍器及信號燈均未在橋梁箱體頂部，但在頂進坍塌區范圍內。橋位西側Ⅲ道有單開道岔一組，其為9號道岔，岔心與箱形橋西側結構外邊緣距離分別15.5m，岔尖、轉轍器及信號燈均未在橋梁箱體頂部，但在頂進坍塌區范圍內。綜合考慮鐵路線路及設備發布情況，本橋采用I便梁法加固線路。

在線路兩側及股道間布置樁徑為125cm的挖孔樁（岔區布置140cm的挖孔樁），樁頂設兩根一束等強連接H700×300型鋼作為橫抬梁組作為橫梁，用工便梁等強連接形成縱梁,長度不小于36m或48m，鋼枕采用H350制式鋼枕，每隔一根木枕穿一根鋼枕，鋼枕與軌道間采用鋼扣件連接，確保線路方向不變，軌距由既有軌枕控制。橫梁兩端與縱梁采用Φ 22U型螺栓連接。各股線路至樁頂高差不同，在橫抬梁組上用硬木板找平；樁頂枕木躲，要用扒釘扒緊，確保支點穩定；枕木在橫抬梁上面的，用Φ 16U型螺栓與型鋼抱緊。施工期間行車限速30km/h。

線路加固時需設防止線路橫移設施，挖孔樁頂設橫梁橫向限位措施，避免線路因頂進而發生橫移，同時，在基本軌外側及工便梁之間設短木楔支撐。在末排樁頂設冠梁，橫梁梁端在冠梁上部分焊接三角形鋼板以增加其強度，采用角鋼焊接在H型鋼的橫梁上，以加強其整體性。在道岔區范圍內加固線路時，道岔轉轍器及信號燈須一同抬起，橫抬梁間用43kg鋼軌及防爬器連成整體。施工時先按轉轍器及信號燈等設備尺寸制作角鋼支架，將設備均臨時安裝至支架上，角鋼支架用U型螺栓固定在橫梁上，連接件間均需做好絕緣處理。

四、施工步驟

本工程為既有立交的改造工程，設計及施工時既要保證既有S212省道的通行能力，還要考慮既有橋涵拆除和棄方運輸等控制因素，盡量減少線路加固安拆次數，減小施工對鐵路及公路運營的影響。本橋施工步驟還需兼顧北側立交箱形橋同步施工的相互影響。

考慮到箱體較多，為縮短施工時間，先對新建公路左幅對應鐵路股道進行加固。步驟一：先將東側框架A、B組的四節箱體依次中繼頂進后，施工框架兩端的翼墻和塢式結構等路基銜接工程。待框架A、B組均到位后，框架箱體內鋪設防磨保護層及路面結構層，兩端修筑便道將S212省道臨時改移至箱內通行。步驟二：封閉S212省道既有橋涵段落，對新建公路右幅對應鐵路股道進行加固，將既有1-16.0m鋼筋混凝土箱形橋及2-5.0m拱涵進行拆除。步驟三：依次從線路兩側相向頂進框架C、D組。隨后拆除線路加固措施，恢復線路后進行相關工程及附屬工程的施工。

五、結束語

隨著城市及鐵路的發展，類似的改造工程將越來越多，如何保證施工時既有鐵路的運營安全，且公路交通不中斷的情況下，拆除既有橋涵后頂進新建箱形橋是類似改造工程的重點和難點，特別是在線路加固條件困難、加固范圍較大且位于岔區的框架頂進設計中，更需認真分析比較，權衡施工進度與安全要素，使鐵路行車及施工安全，施工方法的成熟性及可行性在設計中統一考慮與體現。

參考文獻：

[1] 吳煒《既有線道岔區頂進框架橋線路加固設計》甘肅科技，2009（12）.

[2] 侯佳音《鐵路4m線間距多跨斜交框架橋頂進設計》甘肅科技，2010,（19）.