寧岢線22號橋換梁方案研究

左智君

摘 要：寧岢線22號橋?yàn)?孔8m鋼筋混凝土單線π型梁橋，每孔梁由兩片分片式π型梁組成，梁長8.46m，每片梁重22t，高1.25m，寬1.92m。在橋梁檢測中發(fā)現(xiàn)，梁體腹板中出現(xiàn)大量豎向裂縫，已嚴(yán)重危及行車安全，急需換梁改造。新梁采用分片式鋼筋混凝土T梁，梁長與原梁相同，梁高1.1m，梁寬1.92m，橋總寬3.9m，支座采用球形鋼支座，支座高度130mm。鑒于寧岢線運(yùn)輸繁忙，且該橋高度較小，為了實(shí)現(xiàn)在維修天窗點(diǎn)內(nèi)完成施工作業(yè)，采用橫向置換法施工。該方案具有較好的安全性及可操作性，對同類工程有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁;換梁;橫向置換;設(shè)計(jì)方案;施工工藝

1.工程概況

寧岢線為國家Ⅰ級電氣化鐵路、單線，始建于1967年，該線22號橋中心里程K36+492，為3孔8m鋼筋混凝土π型梁橋橋梁全長30.5m，梁長均為8.46m;橋梁中跨跨越道路，路寬4m，限高3.9m。

由于建成年代久遠(yuǎn)，且隨著鐵路運(yùn)量的增大，該橋梁體腹板發(fā)展出了大量的豎向裂縫，且由于橋下車輛撞擊，梁體腹板底部存在大量掉塊露筋現(xiàn)象。經(jīng)檢測認(rèn)為，該橋病害已危及鐵路運(yùn)營安全，建議在條件允許的情況下盡快換梁。

該橋橫向由兩片分片式鋼筋混凝土π型梁組成，每片梁重22t，梁高125cm，梁寬192cm，橋?qū)?90cm。梁體橫斷面如圖1所示。

2.梁型方案及施工方法比選

2.1 梁型方案

既有線小跨度橋梁換梁可供選擇的梁型方案較多，分片式板梁、T型梁、整體式板梁等均可以作為考慮方案。

1）分片式板式梁方案

2）T型梁方案

3）整體式板梁方案

由以上圖表中可以得出：

（1）整體式板梁由于制作寬度太寬，無法選擇梁場預(yù)制+公路運(yùn)輸?shù)姆绞剑F(xiàn)場預(yù)制又難以保證制作質(zhì)量，兼之其自重較既有梁增加較大，因此該梁型不具有明顯優(yōu)勢;

（2）T型梁及分片式板梁由于其制作寬度較小，均可以通過梁場預(yù)制+公路運(yùn)輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)，因此在施工中均可行。

（3）T型梁自重較原梁體輕3t，分片式板梁較原梁體重4t，分片式板梁對下部結(jié)構(gòu)影響較大，相比之下T型梁更具有優(yōu)勢。

2.2 施工方法比選

鑒于既有線運(yùn)輸較繁忙的特點(diǎn)，本次研究考慮在維修天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)施換梁。維修天窗點(diǎn)內(nèi)換梁常用的施工方法有架橋機(jī)法、大噸位吊車法、橫向置換法。

1）架橋機(jī)法：架橋機(jī)可以利用既有鐵路線走行到橋頭，無需搭設(shè)臨時(shí)滑道，工法成熟、安全。但寧岢線為電氣化鐵路，采用架橋機(jī)架設(shè)需撥移電氣化接觸網(wǎng)線，且架橋機(jī)的拼裝耗時(shí)較對行車影響較大，故無法采用線上架橋機(jī)法。

2）大噸位吊車法：利用大噸位汽車吊吊裝梁體，施工方法簡單，作業(yè)靈活，用時(shí)較短，但新梁就為精度差，且需要撥移電氣化接觸網(wǎng)線，并對軌排進(jìn)行切割吊裝及焊接，封鎖點(diǎn)內(nèi)作業(yè)量大，換梁耗時(shí)較大，風(fēng)險(xiǎn)高，不確定性較大。

3）橫向置換法：線下布設(shè)垂直于鐵路的滑道，利用臺車移出舊梁，汽車吊將舊梁吊往他處堆放，并將新梁放置于臺車上，用臺車將新梁移至準(zhǔn)確位置后放置就位。橫向置換法的優(yōu)勢有：可以在天窗點(diǎn)外進(jìn)行所有不涉及既有線的施工作業(yè)，對運(yùn)營線路的影響最小。對既有線的破壞最小，且無需遷改電氣化鐵路的接觸網(wǎng)，工程造價(jià)較低，用時(shí)較短。施工中無需吊裝軌排，無需考慮鋼軌的切割及焊接。節(jié)省時(shí)間工序簡單，能有效地保證新梁的精準(zhǔn)就位，便于施工，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)小。

綜上所述，采用大噸位吊車法和橫向置換法均可用于該橋的換梁施工，但從安全性、施工的可控性、梁體就位的精確度及對既有線的影響來考慮，此次換梁采用橫向置換法更為合適。

2.3 橫向置換法換梁施工工序

換梁施工主要工序：

1）施工準(zhǔn)備：該橋橋下有道路一條，為通向周圍某廠區(qū)的道路，施工需對該道路斷道處理，并拆除橋梁左側(cè)道路限高架;平整橋下場地，并夯實(shí)硬化。

2）封鎖點(diǎn)外施工：本橋換梁需對橋下雙柱式橋墩進(jìn)行橫向加固，在雙柱中間增設(shè)橫隔板，該項(xiàng)工作在施工單位進(jìn)場后即可施工，待橫隔板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行換梁施工。

3）鋪設(shè)架梁滑道，在滑道上組裝新、舊梁臺車，考慮新梁從線路右側(cè)進(jìn)入，舊梁從線路左側(cè)出，需將架梁滑道鋪設(shè)至橋梁左側(cè)外邊緣5m以上，用以存放舊梁臺車。

4）線上準(zhǔn)備工作：現(xiàn)狀橋梁兩側(cè)均敷設(shè)有通信、信號電纜，換梁施工前需先行拆除所更換梁孔兩側(cè)欄桿及人行道板托架，兩側(cè)通信信號電纜架高至相鄰橋孔欄桿扶手高度處并進(jìn)行穩(wěn)妥防護(hù)。利用換梁封鎖點(diǎn)前的天窗時(shí)間對長鋼軌進(jìn)行割接和應(yīng)力放散，完成換梁前的準(zhǔn)備工作。

5）在新梁臺車上組裝新梁，并在梁上放置道砟及枕木，梁底安裝支座，確保后續(xù)線路恢復(fù)工作量壓縮到最少，用時(shí)最短。

6）換梁天窗點(diǎn)內(nèi)線路封鎖后，拆除所更換梁孔上軌枕扣件，并將線路頂升約50cm，確保舊梁有頂升空間;將舊梁頂起并從左側(cè)移出梁孔范圍內(nèi)放置，后續(xù)利用吊車將舊梁吊至鐵路限界外暫存。對墩臺頂面進(jìn)行整治，整平后放置鋼墊塊，啟動臺車將新梁運(yùn)至梁孔位置處精準(zhǔn)就位。

7）修整、恢復(fù)線路，安設(shè)人行道托架及欄桿，混凝土包打剛墊塊形成墊石。

8）按照上述工序依次更換其余兩孔梁，全部更換完成后恢復(fù)橋下路面及限高架，換梁施工全部完成。

3.設(shè)計(jì)要點(diǎn)

要在有限時(shí)長的天窗點(diǎn)內(nèi)完成換梁，需盡量減少天窗點(diǎn)內(nèi)的施工內(nèi)容，降低施工難度，因此在設(shè)計(jì)中要充分考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，合理安排每一個(gè)關(guān)鍵的施工節(jié)點(diǎn)，以確保施工中不出現(xiàn)影響施工進(jìn)度的意外情況。

換梁施工中用時(shí)最多的工序在于支座墊石的處理及新梁的就位。該橋軌底～墩頂?shù)母叨?85cm，其中道砟厚度維持現(xiàn)狀50cm不變，所采用的T型梁梁高110cm，支座高度+墊石高度=25cm。為了最大限度運(yùn)營過程中支座維修工作，同時(shí)滿足現(xiàn)行規(guī)范，s設(shè)計(jì)新梁采用球形鋼支座。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，選用支座高度為150mm的球形鋼支座作為新梁的支座。支座下設(shè)置高度100mm的剛墊塊，后續(xù)將鋼墊塊用混凝土包打形成墊石。

新梁的自重較舊梁降低13.6%，但橋墩柱間增設(shè)橫隔板需增加4m3，為保證鐵路運(yùn)營安全，對更換新梁后的既有橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢算。檢算結(jié)果表明：既有橋墩考慮橫隔板后結(jié)構(gòu)受力能滿足使用要求;考慮多年運(yùn)營條件下地基承載力的提高后，地基承載力亦能滿足要求。

4.施工關(guān)鍵技術(shù)

為了保證鐵路能按時(shí)開通，需盡量精簡天窗點(diǎn)內(nèi)的工作，采取的措施入下：

1）精簡線上工作量。本施工最大限度的保留了線上部分，無縫線路在前面天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行應(yīng)力放散和切割，換梁施工時(shí)將軌排頂起0.5m以保證梁體橫向進(jìn)出，最大限度降低了線上工作量。

2）提前在新梁上放置道碴，節(jié)省換梁后的鋪碴時(shí)間。

3）提前在新梁下安裝支座，并調(diào)整好支座位置，完成支座上鋼板與梁體的連接，天窗點(diǎn)內(nèi)僅需進(jìn)行下鋼板與墊石的連接固定。

5.結(jié)語

寧岢線22號橋換梁采用T型梁，梁體高度較舊梁低15cm，軌底～墩頂高度保持現(xiàn)狀185cm不變，新梁較舊梁重量降低6t左右，用時(shí)由于下部結(jié)構(gòu)改造，增加4.5m3混凝土，總體重量增加在安全范圍內(nèi)，地基承載力滿足要求，對既有線影響降到最低。通過多架梁工藝的詳細(xì)研究，保證了無需對接觸網(wǎng)線進(jìn)行遷改的同時(shí)，將天窗點(diǎn)內(nèi)的作業(yè)量減少到最低。同時(shí)結(jié)合施工工序，對換梁施工中的關(guān)鍵問題采取了針對性的措施，順利完成了換梁工作。

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