線橋偏心撥道整治方法探討

俞友強 中國鐵路上海局集團有限公司金溫鐵路有限責(zé)任公司

1 問題及現(xiàn)狀

既有金溫貨線為單線鐵路，線路允許速度小于120 km/h，全長225.032 km，共有橋梁130座，除1座鋼梁橋外，其余129座均為污工橋。檢測發(fā)現(xiàn)共有26座橋梁（均為污工梁）存在線路偏心問題，最大偏心值達(dá)102 mm，位于K236+866處的112號牛山橋。

《普速鐵路工務(wù)安全規(guī)則》規(guī)定，線路允許速度小于120 km/h時，線路中心與污工梁中心的偏差不應(yīng)大于70 mm，超出該容許范圍，會造成墩臺間兩片梁體受力不均，對梁體的安全承載造成嚴(yán)重影響，給行車安全帶來安全隱患。因此需及時查明偏心原因，并開展偏心整治。

2 線橋偏心原因分析

造成線橋偏心的原因一般可以歸結(jié)為設(shè)計、施工、養(yǎng)護三個方面：

（1）設(shè)計方面。受鋪設(shè)條件的限制，線路線形設(shè)計時曲線半徑設(shè)計偏小，線路開通運營后列車通過產(chǎn)生的橫向力加大，造成曲線上股橫移。這是曲線橋梁上線橋偏心總是偏向曲線上股的直接原因。

（2）施工方面。施工時，對線、橋中心控制不嚴(yán)，導(dǎo)致架梁時的梁體中心線偏差以及鋪設(shè)線路時線路中心線偏差，兩者疊加造成線橋中心偏差超限。施工誤差超限是造成線橋偏心的重要原因。

（3）養(yǎng)護方面。線路工區(qū)日常撥道時，一般采用簡易法，僅憑經(jīng)驗撥道，未考慮實際線橋偏心量，致使線橋偏心值超限。

3 現(xiàn)場概況及整治方案

3.1 設(shè)備臺賬資料

112號牛山橋K236+745.2～K236+986.8 m，橋中心里程K236+866，長度241.6 m；金溫貨線K236+726.77 m～K236+865.65 m，曲線全長138.88 m，左向曲線R=400 m，轉(zhuǎn)向角12°43′55.2"，緩和曲線長50 m，超高100 mm。

3.2 現(xiàn)場調(diào)查資料

為準(zhǔn)確掌握曲線正矢各測點處線橋偏心數(shù)據(jù)，測量橋梁偏心各測點與曲線上股正矢測點一致，由于該曲線為左向曲線，“+”號表示橋梁中心偏向右股（即上股），曲線需下壓；反之“-”號表示橋梁中心偏向左股（即下股），曲線需向上挑；線路、路橋?qū)I(yè)現(xiàn)場調(diào)查情況見表1。

表1 曲線正矢各測點處線橋偏心檢測值

從表1可知，線橋偏心超限主要集中在圓曲線及附近，最大值位于6#點達(dá)102 mm，超容許偏心值32 mm。

3.3 整治方案

根據(jù)實際情況，存在兩種整治方案：

（1）橋梁和線路結(jié)合整治。即首先調(diào)整梁位置，把各片梁體的外側(cè)超高調(diào)整相同，使每片梁的傾斜角度都相同，然后再撥正橋上線路，使橋上各點都不超限。

（2）只撥正線路，不考慮梁的位置。即通過計算撥正曲線，使橋上各點的偏心不超限。一般情況下，如果控制梁端和跨中點的偏心不超限，則梁上任意測點的偏心都不會超限，反之，如果橋上各測點的偏心都不超限，則梁端和跨中的偏心也不會超限。

考慮到第一種方案實施難度較大，需要多次封鎖線路，且封鎖時間較長，對行車干擾很大；而第二種方案工作量較小，只需一次封鎖，對行車干擾小，因此按照第二種方案實施。

4 現(xiàn)場整治

4.1 撥道量計算

由表1可知，緩和曲線正矢第2#、6#、14#點正矢差最大為4 mm，圓曲線正矢第8#點正矢差最大為5 mm，該曲線正矢達(dá)到作業(yè)驗收容許偏差管理值標(biāo)準(zhǔn)。微調(diào)個別點的撥道量（如2#下壓4 mm）減少相鄰點正矢差之差，相鄰點曲線順接更圓順，起不到整治線橋偏心效果作用。

按既有曲線半徑、緩和曲線長度不變的情況，各測點繩正法曲線撥道計算值見表2。

表2 各測點繩正法曲線撥道計算值

從表2中計算全撥量可以看出，除第2#下壓2 mm外，其余均為上挑，勢必增加線橋偏心，因此若不改變既有曲線狀態(tài)，無法解決偏心問題。

4.2 撥道量優(yōu)化

（1）內(nèi)移量計算

式中：

Li——計算點至曲線頭的距離

L0——緩和曲線長度

δ=P——內(nèi)移量

R——曲線半徑

從上述公式可知，曲線內(nèi)移量（下壓）與曲線半徑、緩和曲線長度之間的關(guān)系，整治線橋向上股偏心問題，必須增加曲線內(nèi)移量。

（2）曲線半徑、緩和曲線長度比選

①緩和曲線長度不變，曲線半徑減小

既有曲線R=400 m，L緩=50 m，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=502/(24×400)=260.4 mm。

當(dāng)R=350 m，L緩=50 m，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=502/(24×350)=297.6 mm。若曲線半徑調(diào)整至350 m時，內(nèi)移量理論上增加297.6-260.4=37.2 mm，則圓曲線長度為：L圓=Rɑ-L緩=350×12°43′55.2"×Π/180°-50=27.77.66m＞25 m，符合普速鐵路線路修理規(guī)則第3.1.5條的特殊困難地段不應(yīng)短于25 m的規(guī)定。

當(dāng)R=300 m，L緩=50 m，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=502/(24×300)=347.2 mm。雖然內(nèi)移量理論上增加347.2-260.4=86.8 mm，還是達(dá)不到預(yù)期。則圓曲線長度為：L圓=Rɑ-L緩=300×12°43′55.2"×Π/180°-50=16.66m＜25 m，不符合修規(guī)要求。

由此可見，單一調(diào)整曲線半徑還是無法整治偏心問題。

②曲線半徑不變，緩和曲線長度增長

當(dāng)R=400 m，L緩=60 m時，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=602/(24×400)=375 mm。曲線下壓量p=375-260.4=114.58 mm，曲 線 全 長L=Rɑ+L緩=400×12°43′55.2"×Π/180°+60=148.88 m，圓曲線長度L圓=148.88-120=28.88 m＞25 m，符合修規(guī)要求。

當(dāng)R=400 m，L緩=70 m時，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=702/(24x400)=510.4 mm。曲線下壓量p=510.4-260.4=250 mm，下壓量過大，造成橋梁中心偏心下股。曲線全長L=Rɑ+L緩=400×12°43′55.2"×Π/180°+70=158.88 m，圓曲線長度L圓=158.88-140=18.88 m＜25 m，不符合修規(guī)要求。

通過上述兩種思路四種方案計算，可知僅“R=350 m，L緩=50 m”和“R=400 m，L緩=60 m”兩種方案符合修規(guī)技術(shù)要求，且“R=400 m，L緩=60 m”方案明顯優(yōu)于第一種，主要表現(xiàn)在下壓量、曲線半徑、緩和曲線長度（超高變化率）等方面。因此采用既有曲線半徑R=400 m不變的情況下，將緩和曲線長度由50 m調(diào)整至60 m，曲線頭尾往兩側(cè)直線延長5 m，即K236+721.77 m～K236+870.65 m，曲線全長148.88 m。

4.3 曲線計劃正矢計算

緩和曲線始點附近測點正矢計算，如圖1所示。

圖1 緩和曲線始點附近測點

緩和曲線終點附近測點正矢計算，如圖2所示。

圖2 緩和曲線終點附近測點

為準(zhǔn)確掌握既有測點撥動量及撥道后偏心變化情況，保持既有測點位置不變，根據(jù)上述公式計算調(diào)整后曲線的計劃正矢，撥道后線橋偏心值見表3。

表3 撥道后線橋偏心計算值

根據(jù)計算撥道量和現(xiàn)場實際情況進(jìn)行線路撥道，最大撥道量為-72 mm，撥道起止點為K236+721.77-K236+870.65 m，全長148.88 m，將計算數(shù)據(jù)再次核對確認(rèn)，主要包括撥道的起止點、撥道方向、曲線五大要素，對應(yīng)正矢點限界，在測點位置標(biāo)注撥道量及撥道方向。

4.4 整治實施

現(xiàn)場撥道過程中的注意事項，包括：

（1）施工前對相關(guān)軌旁設(shè)備限界進(jìn)行測量，特別要注意撥動方向一側(cè)的設(shè)備限界情況。

（2）無縫線路區(qū)段，應(yīng)符合鎖定軌溫要求。

（3）電氣化區(qū)段還應(yīng)有接觸網(wǎng)工區(qū)派人配合實施。

（4）設(shè)置撥道觀測樁，調(diào)查標(biāo)注好各樁與測點間的距離與撥道量。

（5）當(dāng)撥道量大于30 mm時，應(yīng)扒開枕頭道砟，大于50 mm時，要搬掉盒內(nèi)道砟至枕底平（需同步起道時無須搬），撥道后回填道砟，并將枕端道砟拉整夯實。

（6）撥好后要對高低和水平全面檢查一遍，超限處所要立即消除，幾何尺寸到達(dá)放行列車條件后方可開通。

（7）有縫線路地段，連續(xù)向同一側(cè)撥道且撥道量大，應(yīng)事先松開接頭螺栓；撥道時回彈量大時應(yīng)擰松一股扣件。

（8）緩和曲線順坡率及水平變化率，夾直線長度應(yīng)符合規(guī)定。

（9）夾直線及圓曲線長度不得小于規(guī)定要求。

5 結(jié)論

經(jīng)認(rèn)真復(fù)核現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)，通過調(diào)整曲線半徑或緩和曲線長度，可以達(dá)到預(yù)期目的。由于梁的平面位置仍然存在偏差，采用撥道整治線橋偏心病害時不排除整正后有個別點偏心接近超限或少量超限，但不會影響橋梁的整體穩(wěn)定。

從工作量大小、施工效率及施工對運輸影響程度等方面考量，推薦先考慮撥正線路整治線橋偏心問題。