連鎮(zhèn)高鐵揚(yáng)州地區(qū)橋群設(shè)計(jì)

陳 杰

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

0 概述

國(guó)內(nèi)對(duì)鐵路橋群設(shè)計(jì)的研究論文較少，陳裕民對(duì)京滬高速鐵路上海段橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行研究[1]，曹健等對(duì)京沈客運(yùn)專線引入沈陽(yáng)鐵路樞紐橋梁方案進(jìn)行研究[2-3]，杜偉對(duì)蒙華鐵路老灌河特大橋橋群設(shè)計(jì)進(jìn)行研究[4]，由于鐵路橋群一般要接入鐵路樞紐，跨越既有及新建鐵路、道路、河流、航道、管線等結(jié)構(gòu)或地物，還受城區(qū)房屋、廠區(qū)等因素影響，橋群設(shè)計(jì)控制因素多、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、專業(yè)接口繁多。

連云港至鎮(zhèn)江鐵路在揚(yáng)州地區(qū)與寧啟鐵路十字交叉，設(shè)淮揚(yáng)聯(lián)絡(luò)線連通寧啟鐵路與連鎮(zhèn)鐵路南京方向與蘇北方向，設(shè)淮泰聯(lián)絡(luò)線連通寧啟鐵路與連鎮(zhèn)鐵路南通方向與蘇北方向，如圖1。在揚(yáng)溧高速公路至寧啟鐵路段范圍內(nèi)，連鎮(zhèn)鐵路共新建了5座特大橋，該文對(duì)此段范圍內(nèi)橋群設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

圖1 連鎮(zhèn)鐵路揚(yáng)州地區(qū)線路平面示意圖

1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。（1）設(shè)計(jì)速度：正線250km/h，聯(lián)絡(luò)線160km/h。（2）線路情況：有砟軌道，正線線間距4.6m。（3）設(shè)計(jì)使用年限100年。（4）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100。（5）地震動(dòng)峰值加速度0.15g，7度區(qū)。

2 揚(yáng)州地區(qū)橋梁特點(diǎn)

連鎮(zhèn)鐵路揚(yáng)州地區(qū)橋梁跨越鐵路、公路、河流等節(jié)點(diǎn)多、平立面關(guān)系復(fù)雜、鄰近既有線施工安全風(fēng)險(xiǎn)大、橋梁特殊結(jié)構(gòu)多，橋表如表1。

表1 連鎮(zhèn)鐵路揚(yáng)州地區(qū)特大橋表

2.1 疏解區(qū)平立面關(guān)系復(fù)雜

連鎮(zhèn)鐵路跨過(guò)揚(yáng)溧高速公路之后設(shè)置了邵伯線路所，淮揚(yáng)左線、淮揚(yáng)右線從正線上接出，左線采用24.95‰的縱坡上跨寧啟鐵路后，與右線平行寧啟鐵路，跨過(guò)邵仙河、高水河、金灣河，在金灣河與太平河之間盡快接入既有寧啟鐵路，新建泰安鎮(zhèn)站?；刺┳缶€、淮泰右線從淮揚(yáng)左右線上接出，淮泰右線下穿正線和淮揚(yáng)左線后上跨寧啟鐵路，與淮泰左線并行接入既有江都站?；刺┯揖€位于地面以上第1層、淮揚(yáng)左線位于第2層、正線位于最上層。如圖2~圖4。

圖2 揚(yáng)州地區(qū)橋群現(xiàn)場(chǎng)照片

圖4 揚(yáng)州地區(qū)5座橋并行段通車照片

圖3 揚(yáng)州地區(qū)橋群成橋鳥瞰圖

2.2 鄰近既有線施工安全風(fēng)險(xiǎn)大

連鎮(zhèn)鐵路新建工程淮揚(yáng)淮泰聯(lián)絡(luò)線橋梁并行寧啟鐵路上下行線路30m范圍內(nèi)長(zhǎng)度合計(jì)4km，3次上跨寧啟鐵路，并行既有線3條河水中橋墩最高通航水位以下承臺(tái)底基坑深度9m~14m，鄰近既有線施工安全風(fēng)險(xiǎn)很大。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)類型多設(shè)計(jì)復(fù)雜

揚(yáng)溧高速公路至寧啟鐵路段范圍內(nèi)上跨寧啟鐵路路基及橋梁共3次，上跨新建鐵路3次，上跨高速公路1次，省道3次。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)體橋梁2座，設(shè)計(jì)道岔梁及變寬梁6聯(lián)，異形連續(xù)梁1聯(lián)，鋼蓋梁門式墩6個(gè)，雙層混凝土門式墩4個(gè)，單層混凝土門式墩4個(gè)，連續(xù)梁7聯(lián)，大跨連續(xù)剛構(gòu)1聯(lián)，簡(jiǎn)支梁調(diào)跨橋墩6個(gè)。

3 特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 轉(zhuǎn)體橋梁

淮揚(yáng)左線單線（68+128+68）m連續(xù)梁跨越寧啟鐵路處[5]，受城區(qū)線路平面影響，橋梁位于圓曲線半徑700m的緩和曲線及圓曲線段，線路縱坡24.95‰，轉(zhuǎn)體前T構(gòu)懸澆梁邊與寧啟鐵路線路中心最小距離僅3.6m，施工前把回流線及貫通線落地改移，掛籃外側(cè)采用防護(hù)棚防護(hù)施工 。轉(zhuǎn)體角度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)19.5°，采用鋼盒合龍段代替掛籃施工[5]，成橋照片如圖5。

圖5 淮揚(yáng)左線主跨128m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁跨寧啟鐵路

正線雙線（40+72+40）m連續(xù)梁跨越寧啟鐵路處，橋梁位于圓曲線半徑3500m的曲線段，轉(zhuǎn)體角度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)59°。采用鋼盒在寧啟鐵路上下行線之間合龍，由于雙線橋面較寬，兩鋼殼間相距40cm，采取不同速度進(jìn)行轉(zhuǎn)體，確保施工過(guò)程安全。

3.2 道岔梁及異型連續(xù)梁

淮揚(yáng)左線、淮揚(yáng)右線從正線出岔采用42號(hào)道岔，淮泰左線從淮揚(yáng)左線出岔采用42號(hào)道岔，淮泰右線從淮揚(yáng)右線出岔采用42號(hào)道岔?；磽P(yáng)右線外側(cè)設(shè)兩處安全線采用12號(hào)道岔?；刺┯揖€下穿正線門式墩后，再下穿淮揚(yáng)左線。上層的淮揚(yáng)左線及淮泰左線從道岔梁接出后平層等高，線間距由34號(hào)墩處5.4m逐步加大到38號(hào)墩處的18.8m，采用4孔33.5m異形連續(xù)梁上跨淮泰右線[6]，如圖6。道岔梁及變寬連續(xù)梁情況如表2，道岔梁布設(shè)原則及變形滿足無(wú)縫線路道岔設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

圖6 淮揚(yáng)左線4-33.5m異型連續(xù)梁上跨淮泰右線

表2 揚(yáng)州道岔梁及變寬連續(xù)梁

3.3 門式墩

淮泰右線跨越寧啟鐵路處寧啟鐵路上下行線間距12.3m~13.1m，路基高3m~4m，經(jīng)比較混凝土門式墩+施工便線與大跨度鋼蓋梁門式墩2種方案[7]，采用37.5m長(zhǎng)的鋼蓋梁上跨鐵路，雖然橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更復(fù)雜，但可以取消寧啟鐵路施工便線1.3km，大大減少了對(duì)既有線的影響，縮短工期[7]，建成后現(xiàn)場(chǎng)照片如圖7。

圖7 淮泰右線上跨寧啟鐵路鋼蓋梁門式墩

正線跨越淮泰右線特大橋采用4個(gè)雙層門式墩，2個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土門式墩，如圖8，正線跨越淮揚(yáng)左線特大橋采用2個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土門式墩。

圖8 正線上跨淮泰右線門式墩

3.4 跨河連續(xù)梁及連續(xù)剛構(gòu)

淮揚(yáng)聯(lián)絡(luò)線左右線并行寧啟鐵路上下行線跨越金灣河、高水河、邵仙河，金灣河是淮河入江水道的主要泄洪通道，高水河是南水北調(diào)東線抽引長(zhǎng)江水的主體骨干河道，三級(jí)航道，金灣河與邵仙河是地方等外級(jí)航道。防洪評(píng)價(jià)和通航論證對(duì)新建聯(lián)絡(luò)線上跨河道提出了更高的要求，要求盡可能地加大鐵路橋梁跨度，減少對(duì)河道的影響并實(shí)施河道的規(guī)劃斷面。

高水河因聯(lián)絡(luò)線及既有寧啟共4座橋梁集中跨越航道，如圖9，橋之間距離較近，且中間既有寧啟鐵路橋梁跨度小于上下游橋梁的跨徑，防撞設(shè)計(jì)復(fù)雜，橋墩及水中按航道部門意見設(shè)置防撞設(shè)施和助航設(shè)施。

圖9 4條鐵路并行上跨高水河施工期間照片

根據(jù)洪評(píng)要求將淮河入江水道的河道補(bǔ)償集中到金灣河補(bǔ)償，按照河道規(guī)劃標(biāo)高進(jìn)行擴(kuò)挖疏浚。由于既有寧啟鐵路上下行建橋時(shí)未考慮橋址處的河道規(guī)劃，為確保補(bǔ)償斷面能夠開挖到位，護(hù)坡護(hù)底質(zhì)量有保證，同時(shí)不影響既有橋墩安全，施工期間通過(guò)上游金灣閘斷流，并在既有鐵路兩側(cè)筑島圍堰干地施工鐵路段補(bǔ)償工程，成橋后如圖10。

圖10 淮揚(yáng)聯(lián)絡(luò)線跨金灣河現(xiàn)場(chǎng)照片

表3 高水河、金灣河航道上四座鐵路橋梁概況表

3.5 簡(jiǎn)支梁調(diào)跨橋墩

鐵路橋簡(jiǎn)支梁上部結(jié)構(gòu)已實(shí)現(xiàn)預(yù)制化，常用標(biāo)準(zhǔn)跨度為32m、24m[8]，但遇到沿線道路、河流等控制節(jié)點(diǎn)較多的長(zhǎng)橋，標(biāo)準(zhǔn)跨度簡(jiǎn)支梁可能出現(xiàn)調(diào)跨十分困難，采用連續(xù)梁或現(xiàn)澆簡(jiǎn)支梁調(diào)跨不經(jīng)濟(jì)的情況。連鎮(zhèn)高鐵創(chuàng)新設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)支梁調(diào)跨橋墩，如圖11，在橋墩頂設(shè)置2m左右的梁段，外形輪廓與兩側(cè)簡(jiǎn)支箱梁保持一致，并與箱梁內(nèi)部對(duì)齊滿足貫通走行條件，方便24 m~32 m的孔跨搭配調(diào)節(jié)，消除非標(biāo)跨度預(yù)制簡(jiǎn)支箱梁，墩身尺寸注重景觀設(shè)計(jì)，盡量與鄰近橋墩協(xié)調(diào)，靈活有效地解決了長(zhǎng)大橋梁復(fù)雜節(jié)點(diǎn)孔跨布置的難題。

雙線簡(jiǎn)支梁調(diào)跨橋墩的主要尺寸：墩身縱橋向2.8m，橫橋向5.8m，標(biāo)準(zhǔn)橋墩墩身縱橫向尺寸為2m×5.8m；墩頂帽縱橋向5.1m，橫橋向9.6m，標(biāo)準(zhǔn)橋墩頂帽縱橫向尺寸為3m×7.6m。如圖11。

圖11 簡(jiǎn)支梁調(diào)跨橋墩立面?zhèn)让媸疽鈭D

4 結(jié)語(yǔ)

連鎮(zhèn)鐵路受高速公路、省道、河流、寧啟鐵路、江都城區(qū)等外部條件控制，揚(yáng)州地區(qū)橋群是全線重難點(diǎn)工程。通過(guò)取得涉河涉路重要節(jié)點(diǎn)評(píng)估批復(fù)，理清立體交叉平縱關(guān)系，深入比較交叉點(diǎn)和小間距段方案，加強(qiáng)鄰近既有線安全防護(hù)設(shè)計(jì)，綜合考慮線路、站場(chǎng)、軌道、四電等專業(yè)接口對(duì)接等方面研究，形成如下關(guān)鍵技術(shù)成果：1）通過(guò)確定合理的橋跨布置、合龍段預(yù)留鋼盒減少既有線上方作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究、曲線梁不平衡配重、加強(qiáng)鄰近既有線安全防護(hù)設(shè)計(jì)等措施，使2座轉(zhuǎn)體橋梁順利施工?；磽P(yáng)左線特大橋是國(guó)內(nèi)單線鐵路跨度最大、曲線半徑最小、距離既有線最近、坡度最大的轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋。2）淮揚(yáng)左線、淮泰左線采用異型連續(xù)梁跨越淮泰右線，采用梁格法、實(shí)體模型、空間梁?jiǎn)卧M(jìn)行對(duì)比分析，解決了空間異型梁的設(shè)計(jì)難題。3）采用大跨度鋼蓋梁門式墩與臨時(shí)改移既有線施工便線對(duì)比分析研究，減少了對(duì)既有線的施工干擾、大跨度鋼蓋梁門式墩方案有利于加快施工進(jìn)程和減少鄰營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)。4）結(jié)合防洪評(píng)價(jià)和通航論證要求，對(duì)跨越高水河、金灣河的橋梁結(jié)構(gòu)、河道補(bǔ)償、水中橋墩防撞設(shè)計(jì)等進(jìn)行深入研究，科學(xué)合理地完成了鄰營(yíng)業(yè)線近距離不等跨四線鐵路河中橋梁的設(shè)計(jì)，寬約100m的金灣河采用斷流干法施工河道補(bǔ)償工程，有效確保了既有線的安全并滿足水利規(guī)劃要求。5）在高鐵橋梁設(shè)計(jì)中創(chuàng)新應(yīng)用簡(jiǎn)支梁調(diào)跨橋墩，靈活有效地解決了長(zhǎng)大橋梁復(fù)雜節(jié)點(diǎn)孔跨布置的難題。連鎮(zhèn)鐵路于2020年12月11日全線通車運(yùn)營(yíng)，揚(yáng)州地區(qū)橋群設(shè)計(jì)研究成果取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，豐富了橋群工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。