既有線改造橋涵勘察問題探討

顧澤滋

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，決定了技術(shù)改造的范圍、使用能力及工程造價。因此，一個合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是進(jìn)行工作的前提。下面針對既有線擴(kuò)能改造橋涵的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討。

(1)我國以貨運(yùn)為主的既有鐵路橋涵設(shè)計活載基本上為“中—活載”。以煤炭運(yùn)輸為典型代表的大秦鐵路，將既有鐵路擴(kuò)能改造為重載鐵路，設(shè)計開行2萬t重載列車，其中車輛采用的C80車輛為25 t軸重;通過對既有鐵路的勘察，針對大秦線橋涵跨度均不大于32 m的情況，在擴(kuò)能改造的橋梁設(shè)計中，按實際運(yùn)行2萬t列車(牽引機(jī)車和C80車輛)的軸重及軸距，對跨度≤32 m橋梁進(jìn)行了檢算，其影響不超過“中—活載”;得出設(shè)計荷載仍采用“中—活載”的結(jié)果，該標(biāo)準(zhǔn)的確定給既有橋涵設(shè)備的利用提供了設(shè)計依據(jù)。

(2)我國鐵路一般橋涵采用的洪水頻率:橋梁為1/100，涵洞由“85”規(guī)范的1/50提高到現(xiàn)在的1/100;鐵路擴(kuò)能改造中的既有鐵路通常都有幾十年的歷史，經(jīng)受了洪水檢驗，既有線無水害的新建橋涵一般對應(yīng)既有橋涵的凈空修建，且不低于既有標(biāo)準(zhǔn)。

(3)我國現(xiàn)狀鐵路運(yùn)輸基本上采用電氣化機(jī)車，橋梁建筑的限界采用“建限—1”，滿足電化要求;對有開行雙層集裝箱列車要求的線路需根據(jù)設(shè)計行車速度滿足雙層集裝箱的凈高要求。實際設(shè)計中，考慮沉降及維修養(yǎng)護(hù)的影響，應(yīng)酌留余量。

2 既有鐵路現(xiàn)狀調(diào)查

在既有鐵路擴(kuò)能改造的初期，首先要收集相關(guān)既有線橋涵竣工圖及養(yǎng)護(hù)維修臺賬等資料，了解既有鐵路橋涵的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備使用情況，并對相關(guān)的既有鐵路橋涵進(jìn)行現(xiàn)場勘察核對，為改建橋涵的設(shè)計提供依據(jù)。調(diào)查既有橋涵在使用過程中發(fā)生的病害及水害的基本狀況，分析其成因，結(jié)合既有線的改建及擴(kuò)能方案，提出橋涵改建、新建方案。如在北同蒲鐵路開行2萬t重載列車的擴(kuò)能改造中，通過勘察，需對不滿足要求的既有小橋涵進(jìn)行改建，設(shè)計結(jié)合了車站改建方案，充分利用新增股道作為便線，永臨結(jié)合，克服了施工與既有線運(yùn)營的緊張矛盾，降低了既有橋涵改建的投資，可為今后類似的既有橋涵改擴(kuò)建工程借鑒。

3 既有結(jié)構(gòu)利用研究

在既有線改擴(kuò)建工程中，一般對無水害和病害不嚴(yán)重橋涵予以現(xiàn)狀利用。從節(jié)省投資和減少對既有鐵路運(yùn)營干擾的角度上，改建既有鐵路橋涵應(yīng)在最大限度利用既有橋涵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，因此要求對既有橋涵進(jìn)行更加詳盡細(xì)致的勘察，作為既有結(jié)構(gòu)利用及改建設(shè)計的依據(jù)，以便于對不滿足設(shè)計要求和病害嚴(yán)重的既有設(shè)備進(jìn)行加固后利用或者改建。

我國2000年前修建的鐵路橋梁主要采用了標(biāo)準(zhǔn)跨度的簡支T梁，其中兩片梁橫向采用焊接聯(lián)結(jié)，開裂嚴(yán)重，整體剛度差，表現(xiàn)在運(yùn)行提速列車時橋梁的橫向振幅超限，改建時應(yīng)對其橫向采取預(yù)應(yīng)力筋加固措施后利用。

在上世紀(jì)80年代中期建設(shè)的鐵路橋梁，雙線采用了大量的單圓柱鋼筋混凝土輕型橋墩，在提速改造中發(fā)現(xiàn)橋墩剛度偏弱，改擴(kuò)建時針對檢測橫向振幅超限的橋梁，采取將兩單線墩頂帽相連接的措施，避免單獨(dú)橋墩加固引起的荷載大幅度增大，取得了較好的效果。

因受地形限制，對于無覆土的既有板涵，調(diào)查發(fā)現(xiàn)實際使用中涵頂幾乎無道碴(小于0.2 m)，軌枕直接作用在蓋板上;在列車沖擊作用下，蓋板撓度較大，變形開裂較嚴(yán)重，需進(jìn)行加固或改造。因此，涵洞接長設(shè)計的涵洞軌底至板頂不應(yīng)小于0.60 m。

斜交梯形蓋板較好的解決了大孔徑斜交涵洞的平臺突出問題，同時正洞身加斜蓋板出入口的設(shè)計組合也較使用斜框涵經(jīng)濟(jì);當(dāng)改擴(kuò)建接長的既有涵采用早期“叁橋5009”《斜交鋼筋混凝土蓋板涵洞》(1983)通用圖設(shè)計時，因其梯形節(jié)蓋板頂恒載及活載均按滿布荷載控制設(shè)計，故采取反拼梯形節(jié)更換正蓋板(不能壓在沉降縫上)的接長措施，避免拆除既有梯形節(jié)及防護(hù)樁施工對運(yùn)營的影響，不僅合理利用了既有梯形節(jié)邊墻及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也節(jié)省了投資。

既有線改造在非結(jié)構(gòu)要求控制時，小橋涵改建和接長工點(diǎn)設(shè)計一般不增大線間距，這就需要對既有線采取相應(yīng)的防護(hù)樁及扣軌等施工防護(hù)措施，在減少占地的同時，確保施工期間既有線列車運(yùn)營的安全。

4 擴(kuò)建、改建、新建基本原則

(1)根據(jù)線路改線方案和站場股道延長及增加，新建和改建的橋涵則比照既有橋涵孔徑修建;無水害的橋涵設(shè)計流量采用既有橋涵設(shè)計成果，橋涵孔徑結(jié)合水流方向與既有橋涵孔徑對應(yīng)。當(dāng)水文控制橋梁底高程時，改建后的橋梁梁底不應(yīng)低于既有橋梁底高程。跨越公路及城市道路的橋涵凈空按與公路管理部門的協(xié)議要求辦理或參照既有橋設(shè)計，其橋下凈空不小于既有橋。

(2)對擴(kuò)能改造設(shè)計開行2萬t列車，采用機(jī)車和C80車輛，25 t軸重，在設(shè)計中按2萬t列車(機(jī)車和C80車輛)靜活載對跨度大于32 m的橋梁進(jìn)行檢算。

(3)新建橋涵一般采用混凝土結(jié)構(gòu)。橋梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁，簡支梁采用符合現(xiàn)行規(guī)范的部頒標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計，采用鋼支座，并視線間距采取施工防護(hù)措施，以確保既有橋涵上列車運(yùn)營的安全。

(4)橋墩以重力式實體墩為主，控制時對應(yīng)既有橋采用鋼筋混凝土墩;橋臺采用T形橋臺。曲線實體橋墩應(yīng)考慮設(shè)置橫向預(yù)偏心，墩臺頂設(shè)置相應(yīng)的防震落梁措施。

采用樁基時，樁的樁橫向間距適當(dāng)加大，一般不小于3 m(樁徑為1 m者，雙線橋控制除外)，同一座橋不宜采用兩種不同樁徑。樁基設(shè)計應(yīng)考慮對既有橋的影響，樁間距應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

(5)鋼筋混凝土框構(gòu)橋涵的混凝土強(qiáng)度等級不小于C35，立交凈高小于5 m時要設(shè)置防撞架;立交框構(gòu)橋涵接長時應(yīng)考慮道路的施工過渡措施。

(6)新建小橋涵與既有小橋涵對孔設(shè)置，不小于既有橋涵孔徑，以滿足排灌、立交和養(yǎng)護(hù)維修的要求。

涵洞設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)孔徑框涵或板涵，條件適用的斜交涵洞采用斜蓋板出入口設(shè)計。

新建涵洞涵頂面至軌底高度按標(biāo)準(zhǔn)圖的要求設(shè)計，且不小于0.6 m。

(7)對于改建橋涵，應(yīng)視線間距采取施工防護(hù)措施，以確保既有橋涵上列車運(yùn)營的安全。

(8)既有橋梁現(xiàn)存的一般病害應(yīng)由鐵路局在養(yǎng)護(hù)維修中逐步解決。

5 結(jié)論

改擴(kuò)建鐵路工程因涉及既有橋涵的利用、加固及改建對既有線運(yùn)營的影響，對橋涵的勘察設(shè)計增加了難度，也提出了更高的要求。新建鐵路的橋涵設(shè)計應(yīng)結(jié)合其規(guī)劃發(fā)展，如站內(nèi)的框構(gòu)橋不設(shè)或少設(shè)人行道懸臂及邊墻延伸，涵洞出入口盡量不做梯形蓋板節(jié)，肋板涵全程設(shè)置等，可避免或減少在以后車站的改擴(kuò)建中發(fā)生廢棄工程。

［1］ TB10002.1—2005 鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范［S］

［2］ TB10002.3—2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］

［3］ TB10002.4—2005 鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］

［4］ TB10002.5—2005 鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)規(guī)范［S］

［5］ TB10005—2010 鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范［S］

［6］ TB10017—99 鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范［S］

［7］ TZ203—2008 客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］