既有線橋梁改建下穿式框構橋頂進施工及線路加固措施

于軍

（蘭新鐵路甘青有限公司，甘肅 蘭州 730000）

既有線橋梁改建下穿式框構橋頂進施工及線路加固措施

于軍

（蘭新鐵路甘青有限公司，甘肅 蘭州 730000）

某市公鐵立交橋，是一座下穿既有鐵路、修建年代久遠的城市公鐵立交橋。既有立交橋分為四孔，中間兩孔為lp=12.0m鋼混結合連續梁，混凝土橋墩，擴大基礎；兩側邊孔為1-5×2.5m鋼筋混凝土框構橋。橋下機動車道寬度為28.9m，兩側非機動車道寬度為6m。按照市政道路改造要求，橋下機動車道擴寬后達到雙向10車道37.5m，需拆除既有橋梁，改建下穿式框構橋。為保證橋下機動車道改建后達到37.5m的要求，跨機動車道采用兩孔連續框構，全寬41.1m；兩側非機動車道由兩個單孔框構組成。立交橋全長61.16m，軸長42.3m，凈跨54.5m（8.5+18.75+18.75+8.5）。新建立交橋中心與既有立交橋、道路中心線一致。施工采用單體框構橋逐個預制、頂進到位，邊拆除舊橋邊頂進新橋的施工方案。本論述主要介紹該橋線路加固及頂進施工方法。

既有線橋梁；改建；下穿式框構橋；頂進施工；線路加固

1 工程概況

某市公鐵立交橋，是一座下穿既有鐵路、修建年代久遠的城市公鐵立交橋。既有立交橋分為四孔，中間兩孔為lp=12.0m鋼混結合連續梁，混凝土橋墩，擴大基礎；兩側邊孔為1-5×2.5m鋼筋混凝土框構橋。橋上共有鐵路線7條，是車站橋，橋中心里程為k8+218m。

橋下機動車道寬度為28.9 m（行車道：6×3.75+分隔帶：1.2 m+2×2.6 m），兩側非機動車道寬度為6 m（路面5 m+分隔帶2×0.5 m）。按照市政道路改造要求，橋下機動車道擴寬后達到雙向10車道37.5 m（行車道10×3.75），需拆除既有橋梁，改建下穿式框構橋。

2 改造方案

2.1 橋式及施工方案的確定

經過市建委、區建設局等單位有關專家共同研究、審查，確定如下方案：為保證橋下機動車道改建后達到37.5m的要求，跨機動車道采用兩孔連續框構（②號框構），全寬41.1 m（行車道2×18.75+1.2 m框構中墻+2× 1.2 m框構邊墻）；兩側非機動車道由兩個單孔框構（①、③號框構）組成。立交橋全長61.16m，軸長42.3m，凈跨54.5m（8.5+18.75+18.75+8.5）。新建立交橋中心與既有立交橋、道路中心線一致，對應里程為k8+218m。

施工采用單體框構橋逐個預制、頂進到位，邊拆除舊橋邊頂進新橋，先兩側邊孔再中孔的施工組織措施。因既有立交橋兩側邊孔外邊墻之間的距離與新建②號框構橋的寬度相同，從保證運輸安全的角度考慮，先預制并頂進邊孔①、③框構，待就位后預制頂進中孔②框構。施工工藝流程圖見圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

2.2 鐵路線路施工過渡

為減少施工對運輸的干擾，保證鐵路運輸的安全暢通，橋上線路施工期間作如下臨時過渡調整：

（1）將橋上線路施工范圍內的長軌更換為普通線路、砼枕更換為木枕。

（2）根據需要將橋上線路起道作業，使橋上各線路為平坡，抬道量≯3 cm。

2.3 線路加固措施

2.3.1 線路加固措施

①、③號框構橋上線路軌底距框構橋頂面為85 cm，采用550mm工字鋼縱橫梁加固方案，橫梁橫向貫通，間距100 cm，縱梁根據線間距分別采用3片組或2片組，支點一端放在既有框構橋頂板上，一端放在路基頂面，支點下為枕木垛。

②號框構受軌底與既有橋頂面實際高差44 cm限制，采用鋼軌束橫抬梁、工字鋼縱梁方案，橫梁為3根P60鋼軌一正兩倒接頭栓接成束，鋼軌接長采用焊接，橫梁縱向間距50 cm，一端放在結合梁頂，一端搭在框構橋上。縱梁支點為兩側邊孔框構橋。

2.3.2 鋼軌束橫抬梁承載能力檢算

①、③號框構頂進期間線路加固采用工字鋼縱橫梁加固，按照經驗承載能力滿足要求；②號框構采用軌束梁加固，布置形式需進行計算。

橋上加固范圍內，吊軌及縱梁起到骨架穩定的作用，主要承載結構為鋼軌束橫抬梁，取簡化計算簡圖見圖2。根據設計要求，結合現場實際施工情況，計算跨度取Lp=3.5m。

圖2 軌束橫梁計算簡圖

M=〔14.6+（1+0.5×0.39×0.51）65.7〕=132.964 kN·m＜3×396×（1-10%）×10-6×170 000=181.764 kN·m

式中：P——均布靜載，14.6 kN/m；

q——換算均布活載，230/3.5 kN/m；

μ——沖擊系數；

M——軌束梁承受的彎矩；

W——鋼軌截面模量，396 cm3；

〔σ〕——鋼軌受拉容許應力，170MPa；

Lp——軌束梁計算跨度；

f——軌束梁撓度；

E——鋼軌彈性模量，2.1×105MPa；

I——鋼軌慣性矩，Ix=3217cm4，Iy=524cm4

β——限速折減率，0.39

n——軌束梁中鋼軌根數。

由此可見，三扣鋼軌橫梁的強度、剛度滿足要求。

2.3.3 施工步驟

（1）施工準備

施工前長軌線路進行放散，長軌換標軌，并將加固范圍內的混凝土枕按“六抽一”的原則換成木枕，間距0.5m，在軌底增設絕緣膠墊板。

（2）鋪設吊軌梁

每條線路按3-5-5-3組合方式設置吊軌梁，吊軌采用60 kg/m舊軌，用U螺栓和扣板將吊軌與枕木連接。兩端延伸出最外橫梁以外3～5m。

（3）穿軌束橫梁（工字鋼）

軌束橫梁每0.5m一根，每根枕木下鋪設一根，工字鋼橫梁每1m 1根，每隔一根枕木鋪設一根橫抬梁。利用封鎖時間，由兩端向橋中心按“六抽一”的原則排列鋪設，箱體通過區橫抬梁下穿28c槽鋼；用U螺栓和扣板與吊軌及枕木連接。②號框構橋軌束橫梁一端搭在框構頂，一端搭在既有橋頂,頂進最前段采用八三式軍用支墩作為支點。

（4）縱梁就位

將550mm工字鋼三根為一組在橫梁頂面順線路方向鋪設，距離線路中心大于2.1 m，并用U型螺栓與橫梁連接，兩側設枕木支座，架空線路。

2.4 框構橋頂進

2.4.1 頂力的計算

①、③號框構鉿總數均為：1 096.2 m3，框架總重量為：27 160 kN；②號框構鉿總數為：4 791.6 m3，框架總重量為：121 710 kN。

根據頂力公式：P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]，求得②號框構頂力

P= [11 604×0.2+（11 604+121 710）×0.8+55×82.1] ×1.2=136 185 kN

相當于框架自重的136 185/121 710=1.12倍，同樣的方法求得①、③號框構最大頂力為30 419 kN。

根據設計頂力計算，配備了二臺50Mpa的高壓油泵，按50MPa使用，配備4 000 kN油鎬45臺（三臺備用），每臺油鎬發揮的頂力3 600 kN，總數為3 600×42= 151 200 kN,頂力儲備系數為151 200/136 185=1.11（②號框構）。

2.4.2 箱身頂進

首先頂進兩側①、③號邊孔框構橋，采用復土頂進，頂進軸線偏差控制10 cm范圍內。②號框構橋正式頂進前必須進行試頂，試頂完后進行一次全面檢查，各部位情況良好進行正式頂進作業。

②號框構橋邊拆除既有橋邊頂進，施工天窗不大于3.5m。施工過程中拆除步驟和循環頂進進尺合理確定，保持各工序相互銜接，均衡施工。并隨時對軸線和高程進行觀測，發現偏差及時采取措施調整，以防進一步惡化。線路頂進反方向設地錨防止線路橫向變形。

頂進挖土采用挖掘機施工，每次挖掘進尺1～2 m,坡度控制在1：0.5～0.75之間，保持刃角有足夠的吃土量，嚴禁超挖。出土采用人力配合機械施工。

3 施工中的主要難點

3.1 既有橋拆除方案

（1）②號框構橋工作坑開挖前，將既有橋機待線及南牽一線下混凝土梁用汽車吊卸落至地面，機械破碎拆除。

（2）既有邊孔框構橋利用中孔框構橋內的臨時頂背（與主體預制同時完成）進行頂進，完全頂出后采用控制爆破拆除。

（3）既有結合梁的拆除采用先拆除鋼梁再拆除混凝土板的方案，每3～4片鋼梁為一段，解體運出，結合梁頂板利用金剛繩鋸逐段進行鋸斷。

（4）既有橋墩臺及基礎根據頂進進尺采用人力結合靜爆逐段拆除。

3.2 頂進誤差控制

（1）在預制箱身時，在箱底前端作船頭坡，以便頂進時將高出箱底的土壤壓入箱底，增加其承載能力，防止扎頭。

（2）框構橋箱身前端安設刃角，起切土、減小開挖高度、導向和保證施工安全的作用。

（3）②號框構橋軸線偏差采用增減一側千斤頂頂力、調整后背頂鐵、箱身前端加橫向支撐等方法調整。

（4）因①、③號框構橋頂進僅一側有土壓力作用，可采取一側超挖、利用既有橋支撐等方法防止軸線偏差過大。

（5）防止框構“抬頭”采取底刃角前適當超挖、上刃角不吃土、底板前端堆土等方法；防止框構“抬頭”采取調整刃角角度，增加上刃角阻力，加大箱身后端平衡重，改變箱身前端土壤受力狀態等方法逐步調整。

4 結束語

該公鐵立交橋建設，從2014年4月份開工到12月份竣工，歷時8個月，當年施工當年竣工。立交橋全長61.16 m，軸長42.3 m，凈跨54.5 m，中孔最大跨度18.75m。其中②號框構橋自重1.2萬t，頂進噸位達到1.36萬t，頂進施工規模如此大的框構橋，比較罕見。

橋位處鐵路線路繁多，在滿足運輸的條件下，通過線路臨時過渡，達到了施工要求技術條件和減小對運輸干擾太大的目的?？驑嫎蛑黧w采用分體結構，先頂進兩側邊孔，再頂進中孔的施工方法，即保證了既有橋的順利拆除，又減小了頂進取土路基塌方可能造成的不利影響，保證了安全。該橋線路加固形式因條件的限制較為特殊復雜，多種加固方法并用，滿足了頂進施工要求。

該橋施工要求高、難度大，經受了嚴峻的考驗，施工中應用了多種先進的機具和技術，收到了較好的效果。

［1］ TG/01-2014.鐵路技術管理規程［S］.北京：中國鐵道出版社，2014.

［2］ TZ 203-2008.客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南［S］.北京：中國鐵道出版社，2008.

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［5］ TG/GW 102-2006.鐵路線路修理規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2006.

［6］ TG/GW 103-2010.鐵路橋隧建筑物修理規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2010.

［7］ TG/GW 101-2006.鐵路工務安全規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2006.

U445.4

：A

DOI 10.3969/j.issn.1672-6375.2016.12.019

2016-8-25

于軍（1977-），男，漢族，甘肅平涼人，大學本科，工程師，主要從事鐵路建設工作。