談既有鐵路線某震害橋梁改擴(kuò)建設(shè)計與施工

張美鋒 高利艷 張 勇

1 概述

某既有線橋梁為一座跨徑10m的鋼筋混凝土π梁小橋，全長13.8m，實(shí)體橋臺、擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋高約5m，橋下凈高3.5m左右。該橋位于兩座隧道之間，東端距離隧道出口12m，西端距離隧道入口80m，平面位于半徑R=351m圓曲線上。該橋始建于1953年，為跨越溝谷排洪而設(shè)，1981年進(jìn)行電氣化改造，設(shè)計流量15.6m3/s。

該橋跨越一沖溝，長約150m，最寬處約25m，相對高差約100m，沖溝主槽上游山坡植被稀少，山溝為土夾石質(zhì)邊坡，自然溝谷內(nèi)堆積有破碎土夾石等堆積物，主槽東側(cè)邊坡為自重濕陷性黃土，溝谷內(nèi)破碎土夾石堆積物較多，暴雨時雨水順流夾雜、攜裹破碎土夾石等堆積物，易形成泥石流。歷史上該橋曾發(fā)生多次泥石流，多次出現(xiàn)河床淤積嚴(yán)重，下游吊溝沖毀、沖空，橋梁人行道被掀起的病害。2008年“5·12”汶川特大地震后，坡面大部分表土松動，一旦遭遇強(qiáng)降雨，產(chǎn)生的泥石流將會危及橋梁的安全。為確保鐵路橋梁安全，加大泄洪流量，預(yù)防泥石流次生災(zāi)害的發(fā)生，對既有橋梁進(jìn)行改擴(kuò)建是非常必要的。

2 方案比選

圍繞徹底根治病害、在不中斷既有線路運(yùn)營和確保運(yùn)營安全這一條件下，確定了兩個重點(diǎn)方案:

1)方案一，移位擴(kuò)建為梁橋:新建擴(kuò)孔橋梁中心擬設(shè)在原橋中心西側(cè)22m處，采用便梁或大工字鋼架空線路，拆除原既有1-10m鋼筋混凝土π梁小橋，在既有橋梁西側(cè)橋臺外，重新修建1-24m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，改移既有沖溝，使橋梁與既有沖溝正交。

2)方案二，移位擴(kuò)建為框架橋:移位在原橋中心西側(cè)22m處，在既有橋梁天水臺外，采用便梁或大工字鋼架空線路，重新修建1-20m鋼筋混凝土框架橋，改移既有沖溝，使橋梁與既有沖溝正交。

方案比選:方案一的優(yōu)點(diǎn)是改移既有沖溝后的走向，其沖溝主流方向順直，與新建橋梁正交，橋下凈空大，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，抗沖刷能力強(qiáng)，橋梁穩(wěn)定性大，施工期間既有橋下線路架空，可兼作排洪;缺點(diǎn)是新橋橋臺侵入既有橋梁西側(cè)橋臺，施工時，應(yīng)架空線路，先拆除既有橋梁，同時在新設(shè)橋梁位置架空線路，開展新設(shè)橋梁的施工，增加了一次線路架空設(shè)備用量、增加了一次線路架空長度，需要架空便梁多，不利于線路架空設(shè)備的倒用和周轉(zhuǎn)，線路架空時間長，對既有線運(yùn)營干擾大。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是改移既有沖溝走向，使其主流方向順直，與新建橋梁正交，新橋施工期間，框架橋在既有線路外側(cè)預(yù)制，僅在框架橋頂進(jìn)時架空線路，不用先拆除既有橋梁，線路架空時間短，減少了施工難度，縮短了線路架空和列車慢行時間，如果雨季施工，還可利用既有橋梁泄洪;缺點(diǎn)是相對梁橋而言，橋下凈空較梁橋小，基礎(chǔ)埋深淺，洪水對基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重，會影響框架橋安全。

經(jīng)對以上兩個重點(diǎn)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選后，推薦采用將原橋移位改建為1-24m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁方案開展設(shè)計和施工。

3 改擴(kuò)建設(shè)計

1)改建方案。

既有1-10m鋼筋混凝土π梁小橋移位改建為1-24m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁中橋，擴(kuò)大既有橋孔，并對既有泄洪渠進(jìn)行改建，使其順直，便于泄洪。

2)橋型布置。

改建橋梁采用1-24m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橋梁采用《專橋2059 C》修編版，為排洪而設(shè)，橋梁高度不受水文控制。全橋位于半徑R-351m的曲線上。橋梁兩側(cè)設(shè)人行道，人行道寬度1.55m。按照《橋規(guī)》規(guī)定，橋上設(shè)置免拆式護(hù)輪軌，橋臺設(shè)圍欄和吊籃。

3)墩臺及基礎(chǔ)類型。

橋臺采用曲線T形橋臺;考慮地質(zhì)承載力低及沖刷，橋臺基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，按柱樁設(shè)計，挖孔施工。承臺厚2.5m，挖孔樁樁徑1.25m，樁基礎(chǔ)嵌入新鮮巖面不小于2.0m。

4)線路架空。

施工改建橋梁橋臺時對既有橋梁有干擾，需采用鋼便梁架空線路，先拆除既有橋梁，待改建橋梁施工完畢后轉(zhuǎn)換架空，架設(shè)改建橋T梁。

5)泄洪渠改建。

將上游松動的土體上方卸載，并將既有泄洪渠裁彎取直，開挖后采用C15片石混凝土梯形槽鋪砌，鋪砌高5m，鋪砌底厚35cm，梯形槽墻體與鋪砌底面分離設(shè)置，墻體基礎(chǔ)埋深不小于1.0m。鋪砌下設(shè)10cm厚碎石墊層，梯形槽墻身3m～5m梅花狀設(shè)置泄水孔，墻后泄水孔入口處設(shè)砂夾碎石反濾層。

6)橋臺防護(hù)與檢查。

橋梁兩橋臺鋪砌采用片石混凝土梯形槽進(jìn)行防護(hù)，并在橋梁鋪砌上下游各設(shè)簡易檢查臺階一座。

7)橋臺與路基本體連接處設(shè)置級配碎石過渡段，橋臺后基坑采用級配碎石填筑，并對路基注漿加固防護(hù)。臺后過渡段施工，路基表層以下2.5m深度范圍內(nèi)采用級配碎石分層夯填，其密實(shí)度應(yīng)符合地基系數(shù)(K30)不小于150mPa/m或孔隙率(n)不大于20%的要求。橋臺后基坑級配碎石填筑應(yīng)分層夯填密實(shí)，橋臺其余填土和橋頭錐體滲水土填筑均應(yīng)嚴(yán)格分層填筑密實(shí)。

4 施工組織設(shè)計

1)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁梁部施工采用梁廠預(yù)制、架構(gòu)，人工橫向推拉架設(shè)。

2)施工步驟分為兩步:第一步先分別采用兩孔24m便梁架空既有線，拆除既有橋梁和既有橋梁西側(cè)橋臺，施工新橋東側(cè)和西側(cè)橋臺。便梁采用直徑1.4m的挖孔樁支撐。架空既有線路后，在既有橋下游搭設(shè)排架，先橫向?qū)⒓扔辛阂瞥?，然后拆除既有橋梁西?cè)橋臺，修建新橋東側(cè)和西側(cè)橋臺。此后一直保持既有橋梁下的線路架空狀態(tài)。第二步重新調(diào)整架空線路，架設(shè)新梁。新橋東側(cè)和西側(cè)橋臺混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，路基填土恢復(fù)新橋西側(cè)橋臺后線路，采用24m便梁架空新橋兩橋臺之間線路，便梁支撐于兩橋臺上;采用16m便梁架空既有橋梁處線路，16m便梁一端支撐于挖孔樁上，另一端支撐于新橋東側(cè)橋臺上。在新橋上下游分別搭設(shè)排架和滑道，拆除新橋橋孔處挖孔樁，要點(diǎn)封閉線路，將24m便梁架空整體橫向移出，拆除架空，將1-24m預(yù)應(yīng)力混凝土梁連同枕木和鋼軌一起橫向移進(jìn)架設(shè)到新橋臺上。既有泄洪渠修建好后，上游改溝，將既有橋梁下采用片石混凝土回填為路基，徹底拆除線路架空，恢復(fù)線路。

3)線路架空采用挖孔樁支撐便梁，采用人工開挖，護(hù)壁厚25cm。挖孔樁采用C20混凝土，護(hù)壁采用C25鋼筋混凝土。

4)施工順序為:先架空線路、拆除既有橋梁和西側(cè)橋臺，修建新橋橋臺;恢復(fù)線路，轉(zhuǎn)換線路架空，架設(shè)新梁;改移泄洪溝，既有橋回填為路基;拆除架空，徹底恢復(fù)線路。

5)橋臺。樁基礎(chǔ)設(shè)計為灌注樁，按柱樁設(shè)計，挖孔樁施工;橋臺基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆施工。施工完成后，回填土要分層夯實(shí)。

6)線路架空工字鋼便梁之間采用鋼枕連接，連接件可確保其可靠性，以保證行車安全，施工時列車限速45 km/h。

5 結(jié)語

既有線病害橋梁的改擴(kuò)建設(shè)計應(yīng)根據(jù)橋梁所處的位置進(jìn)行合理的方案設(shè)計，本文震害橋梁的改擴(kuò)建設(shè)計受橋位處東西兩側(cè)隧道及橋下沖溝的影響較大，設(shè)計單位在充分考慮上述因素的情況下進(jìn)行了多方案比選，最終提出了橋梁移位改擴(kuò)建設(shè)計方案。根據(jù)改擴(kuò)建方案的特點(diǎn)提出了針對性較強(qiáng)的施工組織方案指導(dǎo)施工單位施工。目前施工單位根據(jù)改擴(kuò)建設(shè)計及施工組織順利完成了該橋的改擴(kuò)建。設(shè)計方案確保了施工過程中既有鐵路的正常運(yùn)營，又徹底根治了橋梁病害，竣工后列車運(yùn)營平穩(wěn)。該橋梁的改擴(kuò)建設(shè)計和成功實(shí)施對其他既有線病害橋梁的改擴(kuò)建設(shè)計與施工具有積極的借鑒意義。

[1]劉 菠.巖洞灣大橋加固處治設(shè)計[J］.山西建筑，2011，37(12):187-188.