黑山立交橋改造方案研究

王 姝 秦 嘯

（1、錦州鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 錦州 121000；2、西南交通大學(xué)建筑勘察設(shè)計(jì)研究院錦州分院，遼寧 錦州 121000）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸需求不斷擴(kuò)大，交通路網(wǎng)改造項(xiàng)目逐漸增多，大量等級(jí)公路實(shí)施了拓寬改造工程。然而當(dāng)工程進(jìn)行至公鐵立交橋下時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到鐵路橋梁改造的難題，本文以大鄭鐵路與國(guó)道102線交匯處的黑山立交橋改造為例，對(duì)干線鐵路上的既有立交橋改造方案進(jìn)行分析研究。

1 工程概況。東西貫穿黑山縣城的國(guó)道102線是東北通向華北、京津地區(qū)的主要運(yùn)輸干線，近幾年車流量始終保持高速增長(zhǎng)，擔(dān)負(fù)著繁重的物資運(yùn)輸任務(wù)。黑山立交橋是黑山縣城的重要出入口和遼西走廊的重要節(jié)點(diǎn)。既有黑山立交橋分別為大鄭鐵路和白泥礦專用線上跨國(guó)道102線而建，二者相距100m，詳見圖1。

圖1

西側(cè)大鄭線立交雙線橋中心里程為K11+644.86。橋全長(zhǎng)42.24m，橋上線路處于直線、5‰縱坡地段。其中上行橋建于1966年，上部結(jié)構(gòu)為1-16m普通鋼筋混凝土Π形梁，預(yù)留雙線T形橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)；下行橋建于2009年，上部結(jié)構(gòu)為1-16m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁。橋下路面寬度15m，凈空高度8.5m。

東側(cè)白泥礦專用線立交橋上部結(jié)構(gòu)為1-20m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁?jiǎn)尉€橋，T形橋臺(tái)，橋下路面寬度18.4m，凈空高度6.5m。

兩座立交橋由于橋下路徑狹窄，導(dǎo)致交通條件惡化、交通阻塞和交通事故頻發(fā)，已成為制約縣城發(fā)展的“瓶頸”。現(xiàn)國(guó)道102線已拓寬至32m，既有立交橋改造工程勢(shì)在必行。

2 方案設(shè)計(jì)思路。公鐵干線立交橋改造應(yīng)以保障鐵路線路安全，不中斷公路交通為原則，最大限度的避免對(duì)鐵路行車的干擾和對(duì)公路運(yùn)輸?shù)母蓴_，做好施工期間的交通組織設(shè)計(jì)。盡量減少對(duì)周邊建筑物及居民生產(chǎn)生活的不良影響，減少房屋拆遷和各類管線的拆改，妥善處理鐵路與公路、地面建筑與各類管線，尤其是隱蔽管線間的關(guān)系。由于改造工程涉及到眾多部門和專業(yè)，因此施工技術(shù)方案應(yīng)與施工組織設(shè)計(jì)統(tǒng)籌考慮，保證施工技術(shù)的可操作性，有效縮短工期。此外，改造后的立交橋應(yīng)方便養(yǎng)護(hù)維修及管理，降低后期養(yǎng)護(hù)管理成本。

3 地質(zhì)勘探。自地表向下依次為素填土、全風(fēng)化安山巖、強(qiáng)風(fēng)化安山巖、弱風(fēng)化安山巖。其中，素填土：褐黃色，粉土混中砂，稍密，潮濕，層厚2.2m；全風(fēng)化安山巖：黃褐色，主要礦物為斜長(zhǎng)石，云母，石英，巖芯呈砂土狀，層厚6.5m；強(qiáng)風(fēng)化安山巖：灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理很發(fā)育，巖芯呈塊狀，層厚14m；弱風(fēng)化安山巖：節(jié)理發(fā)育，巖芯呈柱狀，柱長(zhǎng)20mm左右，石質(zhì)堅(jiān)硬，層厚4m。穩(wěn)定地下水位深度1.5m。橋位所在地區(qū)地震基本烈度為6度，地震動(dòng)峰值A(chǔ)g=0.05g，特征周期Tg=0.35s，凍結(jié)深度1.17m。

4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鐵路：鐵路等級(jí)：國(guó)鐵Ⅰ級(jí)；設(shè)計(jì)荷載：中—活載；公路：道路等級(jí)：一級(jí)公路；設(shè)計(jì)行車速度：80km/h；設(shè)計(jì)荷載：公路—I級(jí)；路面寬度：凈寬32m；凈空高度：>5.00m；

5 改造方案選擇

整群抽取我校同一大班上課的2個(gè)四年制大學(xué)三年級(jí)護(hù)理本科生班101名學(xué)生作為研究對(duì)象。采用前瞻性隊(duì)列研究方法，分別將2小班設(shè)為觀察組和對(duì)照組。觀察組50人，其中女生45人，男生5人；年齡(19.64±0.91)歲；批判性思維能力評(píng)分(283.84±24.07)分。對(duì)照組51人，其中女生42人，男生9人；年齡(19.75±1.04)歲，批判性思維能力評(píng)分(282.41±25.16)分。兩組護(hù)生性別、年齡、批判性思維能力評(píng)分等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

根據(jù)收集到的既有橋設(shè)計(jì)、竣工資料、地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，擬定如下方案：

5.1 借助便線做過(guò)渡，拆除既有橋，新建梁式橋。

5.1.1 簡(jiǎn)支梁橋方案。道路南擴(kuò)，新建2-24m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋三座，橋全長(zhǎng)均為63.3m，全橋立面如圖2所示。其中大鄭線K11+632處設(shè)雙線橋，牽出線及白泥礦專用線均設(shè)單線橋。

優(yōu)點(diǎn)：既有線路無(wú)需抬道；公路平面線形較順適；標(biāo)準(zhǔn)化跨徑便于養(yǎng)護(hù)維修。

缺點(diǎn)：除專用線外，其余各線間距均不超過(guò)14m，而路基填土高度卻在10m以上，故施工過(guò)程中須對(duì)大鄭線、牽出線、便線進(jìn)行嚴(yán)格的打樁防護(hù)，防護(hù)范圍總長(zhǎng)85m。便線施工中斷公路運(yùn)輸，需組織行人車輛繞行。橋墩設(shè)于公路中間帶位置，中間帶寬度達(dá)到3m，占地面積稍大。

圖2

5.1.2 非標(biāo)簡(jiǎn)支梁方案。道路南擴(kuò)，新建1-40m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋三座。其中大鄭線設(shè)雙線橋，牽出線及白泥礦專用線均設(shè)單線橋。

優(yōu)點(diǎn)：公路平面線形順適，與城鎮(zhèn)規(guī)劃和諧統(tǒng)一。

缺點(diǎn)：非標(biāo)準(zhǔn)化跨徑設(shè)計(jì)、施工復(fù)雜，養(yǎng)護(hù)維修不便。除專用線外，其余各線均需防護(hù)。既有線抬道量達(dá)到2.2m，因臨近黑山車站，抬道方案難以實(shí)施。

5.1.3 連續(xù)梁橋方案。道路南擴(kuò)，新建32+48+32m連續(xù)梁橋三座，橋全長(zhǎng)均為128.8m，全橋立面如圖3。其中大鄭線設(shè)置雙線橋，牽出線及專用線設(shè)置單線橋。

優(yōu)點(diǎn)：公路平面線形順適；跨越公路一孔采用48m，保證公路整體式斷面形式；改擴(kuò)建預(yù)留空間充足；既有線路無(wú)需抬道。

缺點(diǎn)：線路防護(hù)范圍總長(zhǎng)294m，投資大。

圖3

5.2 不需過(guò)渡，直接頂進(jìn)框構(gòu)橋

5.2.1 雙孔框構(gòu)橋方案。道路南擴(kuò)，頂進(jìn)2-16m框構(gòu)橋兩座，其中正線及牽出線框構(gòu)橋全長(zhǎng)36.12m，專用線框構(gòu)橋全長(zhǎng)39.68m。既有橋拆除。

優(yōu)點(diǎn)：既有線無(wú)需抬道；結(jié)構(gòu)自身對(duì)地基允許承載力要求不高，可采用擴(kuò)大基礎(chǔ)；橋梁正立面（如圖4）更為美觀；公路平面線形順暢，通視效果好。

缺點(diǎn)：采用縱橫梁與D梁相結(jié)合的方法加固既有線路，邊鑿邊頂。

圖4

5.2.2 單孔框構(gòu)橋方案。頂進(jìn)1-16m框構(gòu)橋兩座，其中大鄭雙線及牽出線一座，橋全長(zhǎng)18.6m；專用線一座，橋全長(zhǎng)20.41m。牽出線跨越既有公路按原大鄭四期階段設(shè)計(jì)施工。

優(yōu)點(diǎn)：施工作業(yè)對(duì)既有公路干擾?。患扔芯€路無(wú)需抬道。施工期間不影響公路運(yùn)輸。

缺點(diǎn)：公路左右兩幅路間距15m，不美觀；占地面積大，動(dòng)拆遷量大。

圖5

5.3 改造方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

除非標(biāo)梁方案難以實(shí)施外，其余各方案均具有施工技術(shù)可行，養(yǎng)護(hù)維修方便的特點(diǎn)。通過(guò)表1的對(duì)比分析，雙孔框構(gòu)橋方案不僅不影響公路鐵路的運(yùn)營(yíng)，而且公路線形合理，投資較少。故將雙孔框構(gòu)橋方案作為推薦方案。

表1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表

結(jié)語(yǔ)

既有立交橋改擴(kuò)建方案的確定，需秉承確保鐵路、公路運(yùn)輸安全的原則，充分考慮對(duì)既有鐵路、公路的影響，對(duì)周圍人群及建筑的影響以及與城鎮(zhèn)整體規(guī)劃的和諧統(tǒng)一，才能形成完善的設(shè)計(jì)方案。

[1]武喜，李娟，喬婧.基于壽命周期成本的公鐵立交橋改造方案研究.物流科技，2010年10期.