高利艷

(西平鐵路有限責(zé)任公司，陜西咸陽 712046)

建設(shè)年代較早的既有鐵路橋梁，隨著時(shí)間的推移，混凝土出現(xiàn)開裂、剝落等病害，尤其是無碴無枕橋面，列車直接沖擊固定鋼軌的支撐塊，造成支撐塊開裂、松動，線路幾何尺寸難以保證，采取換梁的措施是解決既有梁體病害的有效途徑。但是，既有鐵路換梁施工難度極大，必須統(tǒng)籌考慮，研究合理可行的施工方案?，F(xiàn)結(jié)合工程實(shí)例，對魚腹式預(yù)應(yīng)力混凝土梁換梁工程施工方案進(jìn)行研究、比選。

1 橋梁基本情況

襄渝上行線K544+473．53龍殿寺1號大橋位于襄渝上行線宣漢—石柱槽區(qū)間，既有橋梁為4-24．0 m預(yù)應(yīng)力混凝土無碴無枕橋，上部結(jié)構(gòu)為魚腹梁，下部結(jié)構(gòu)為石砌墩臺，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。全橋位于縱坡為5．7‰的直線上。

經(jīng)多年運(yùn)營，此橋出現(xiàn)病害，主要表現(xiàn)在橋上鋼軌扣件、彈條、錨栓經(jīng)常松動折斷，線路幾何尺寸無法保持，經(jīng)常造成晃車和幾何尺寸超限。2006年1月～3月期間，該橋上彈條折斷多達(dá)110次，之后雖然經(jīng)過大力整治，該病害得以緩解，但在2006年12月～2007年2月期間，仍然發(fā)生彈條折斷17次。

2 病害原因分析

1)該橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土無碴無枕橋，橋梁減震效果不好，列車提速后通過時(shí)沖擊力較大，長時(shí)間對鋼軌扣件、支撐墊塊等造成沖擊，因此造成鋼軌扣件松動，彈條折斷，錨栓失效等問題，線路維修保養(yǎng)比較困難。2)橋上線路使用的膠墊較厚，設(shè)計(jì)膠墊厚度達(dá)到20 mm，直接導(dǎo)致扣件上亢，扣壓力不足，螺栓松動失效。3)橋梁減震不好，橋梁震動較強(qiáng)，導(dǎo)致支撐塊擋肩容易開裂失效，不能有效的保持軌距。4)橋臺與路基結(jié)合部銜接不好。橋梁兩端線路為有碴道床，而橋上線路為無碴明橋面線路，列車通過橋梁時(shí)，道床彈性不均勻，在橋梁與路基結(jié)合部病害集中發(fā)生，方向不良、幾何尺寸經(jīng)常超限，因此造成晃車。5)承軌臺支承塊開裂、破損、翻漿等問題嚴(yán)重，造成錨固螺栓失效達(dá)30%以上。

3 施工方案比選

針對襄渝線上行K544+473．53龍殿寺1號橋換梁工程的設(shè)計(jì)方案，局總工室、工務(wù)處多次組織有關(guān)單位討論、研究，形成以下方案:

1)不中斷列車運(yùn)行，利用天窗點(diǎn)人工換梁。

方案一:不中斷既有襄渝上行線行車，在慢行條件下利用天窗點(diǎn)將既有24 m魚腹式梁更換為24 m超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁。

既有橋梁形式為4孔24 m魚腹式鋼筋混凝土梁，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，既有軌底至墩臺頂2．02 m，超低高度梁軌底至梁底高度為1．75 m(圖號叁橋2005(A))，支座加墊石高0．3 m，更換超低高度梁后，既有線路軌面標(biāo)高保持不變。施工時(shí)，為錨固支座錨栓，墩頂鋪設(shè)錨固鋼筋網(wǎng)，需將墩頂向下鑿除17 cm，梁就位后再重新灌注15 cm厚鋼筋混凝土。根據(jù)設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場調(diào)查及基礎(chǔ)承載力的計(jì)算，既有橋梁石砌墩臺無需加固處理。方案二:不中斷既有襄渝上行線行車，在列車慢行條件下利用天窗點(diǎn)將既有24 m魚腹式梁更換為24 m普通高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁。

采用通橋(2005)2101普通高度混凝土梁更換既有魚腹梁，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為時(shí)速160 km客貨共線梁，軌底至梁底2．75 m，新梁梁頂寬 4．9 m，軌底到梁頂0．65 m，梁高2．1 m，梁重197．3 t，二期恒載重179．2 t，支座加墊石高度最小按0．3 m考慮，軌底至墩頂總高3．05 m，加上支座錨栓需將既有墩最少鑿除1．18 m。既有墩帽高1．5 m，墩帽鑿除1．18 m后，既有墩帽僅余32 cm，無法保證安全，因此需將墩帽全部鑿除重做，現(xiàn)行通橋2101標(biāo)準(zhǔn)圖墩帽高2 m，軌底至新墩帽底高5．05 m，共需鑿除既有橋墩、臺3．03 m。

該橋既有石砌橋墩最高28 m，將既有石砌橋墩臺向下鑿除3．03 m，在不中斷既有線行車條件下鑿除墩帽施工，穩(wěn)定既有梁體維持正常行車難度極大，安全風(fēng)險(xiǎn)很高;另外，既有橋墩為漿砌塊石，鑿除施工極有可能會對鑿除部位以下的石砌橋墩產(chǎn)生較大的振動損傷，威脅行車安全。

綜合考慮以上因素，不中斷行車的條件下，將既有24 m魚腹式梁更換為24 m普通高度混凝土梁方案施工難度極大，安全風(fēng)險(xiǎn)很高，很難保證行車及人身安全。

另外，更換為24 m普通高度混凝土梁后，橋墩及基礎(chǔ)承受荷載較既有橋設(shè)計(jì)荷載增加165 t，原墩臺為石砌墩臺，地基設(shè)計(jì)承載力為586 kPa，基礎(chǔ)承載力720 kPa，墩頂尺寸為3．6 m×2．3 m，小于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)墩帽尺寸，需對既有石砌橋墩進(jìn)行加固處理，墩身包箍后還要增加荷載約280 t，基底應(yīng)力增加147 kPa，需對既有墩臺基礎(chǔ)進(jìn)行包箍處理，施工期間對既有基礎(chǔ)擾動較大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。

2)封閉襄渝上行線，采用架橋機(jī)換梁。

方案一:封閉襄渝上行線路，原位更換24 m梁方案。采用該方案根據(jù)上面計(jì)算需加固橋墩，施工工序繁瑣，對行車安全影響較大，加固三個(gè)橋墩估算費(fèi)用約150萬元，更換梁體費(fèi)用約450萬元，總計(jì)工程直接費(fèi)用約600萬元(未包括增設(shè)線路所、電化改造等費(fèi)用)。工期估算:拆除四孔舊梁4 d，鑿除兩側(cè)部分橋臺15 d，現(xiàn)澆臺帽及養(yǎng)生約30 d，架設(shè)新梁3 d，恢復(fù)線路8 d，封閉襄渝上行線原位更換24 m普通鋼筋混凝土梁，總工期約60 d。方案二:拆除舊橋，新建3-32 m梁方案。將既有4-24 m魚腹式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土無碴無枕橋改建為3-32 m預(yù)應(yīng)力混凝土梁，新建2個(gè)混凝土實(shí)體墩。為避免墩身基礎(chǔ)施工危及相鄰既有橋墩，設(shè)計(jì)采用6根1．25 m鉆孔樁基礎(chǔ)。新設(shè)橋墩距既有橋墩中心8．3 m，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)外緣凈距2．7 m，新作橋墩基礎(chǔ)施工與既有石砌橋墩基礎(chǔ)互不干擾?？缍?2 m梁體高度較高，軌底至墩頂3．45 m，墩頂在既有24 m魚腹式梁底以下，施工時(shí)，不需封閉線路可完成新墩的施工。新墩施工完畢后封閉線路，采用架橋機(jī)將既有24 m梁拆除，再將舊墩及兩側(cè)橋臺拆除至新設(shè)橋設(shè)計(jì)標(biāo)高，預(yù)制橋臺頂帽及埋設(shè)支座，養(yǎng)生至齡期后架設(shè)新梁，架梁完畢后恢復(fù)線路。新梁及舊梁考慮在上行線右側(cè)設(shè)臨時(shí)存梁平臺，架設(shè)臨時(shí)移梁龍門吊喂梁，架梁完成后拆除設(shè)備恢復(fù)線路。工期估算:封閉線路拆除24 m梁4 d，鑿除兩側(cè)部分橋臺15 d，現(xiàn)澆橋臺帽及養(yǎng)生約30 d，架設(shè)新梁3 d，恢復(fù)線路8 d，封鎖上行線路共計(jì)約60 d。新設(shè)橋墩與下行線橋?qū)?yīng)設(shè)置，對橋下排水較為有利，工程直接費(fèi)用約550萬元。另外，采用架橋機(jī)換梁方案需在拆除舊梁及架設(shè)新梁期間封鎖襄渝上行線路，在龍殿寺一號橋兩側(cè)設(shè)線路所，將該段上行線臨時(shí)改移至襄渝下行線。下行線與上行線間距為14．9 m，設(shè)線路所單側(cè)改線長度約200 m，需避過龍殿寺2號橋。新設(shè)線路所需增設(shè)4組道岔，2條安全線，區(qū)間改為半自動閉塞區(qū)間，費(fèi)用約300萬元;接觸網(wǎng)需增設(shè)臨時(shí)桿約12根，費(fèi)用約100萬元;通信及電力臨時(shí)改移電纜，費(fèi)用約50萬元，以上各項(xiàng)合計(jì)約需要450萬元。因此，架橋機(jī)架設(shè)更換梁體方案需在工程直接費(fèi)用的基礎(chǔ)上增加過渡工程費(fèi)用約450萬元，亦即原位更換4-24 m梁方案工程估算總費(fèi)用約1 050萬元;改為3-32 m梁方案工程估算總費(fèi)用約1 000萬元。

綜合上述比較，既有梁體更換為24 m超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁方案運(yùn)輸干擾小，工程造價(jià)低，并且具有成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，安全風(fēng)險(xiǎn)小。因此，建議采用此種方案。

4 結(jié)語

通過以上論證，在既有鐵路進(jìn)行換梁設(shè)計(jì)時(shí)，由于既要保證列車的正常運(yùn)行，又要確保安全、快捷的施工，在大型機(jī)械無法實(shí)施的條件下，選用與既有橋梁形式相近、盡可能減少橋梁墩、臺改造工作量的梁體，應(yīng)該是最佳方案。