薛 杰

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

隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長，國家基礎(chǔ)設(shè)施的大力建設(shè)，高速鐵路在中國有了快速的發(fā)展。在高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)中，合理的橋梁孔跨布置起著相當(dāng)重要的作用。結(jié)合沈丹客運(yùn)專線的設(shè)計(jì)，淺析客運(yùn)專線橋梁孔跨布置。

1 沈丹客運(yùn)專線工程概況

沈丹客運(yùn)專線地處遼寧省東南部沈陽市、本溪市和丹東市境內(nèi)，自新建的沈陽南站引出，經(jīng)本溪、南芬、通遠(yuǎn)堡、鳳凰城、五龍背引入丹東站。線路全長205.70 km。目前已經(jīng)開工建設(shè)。

線路區(qū)域內(nèi)河流主要屬遼河水系、鴨綠江水系。沿線發(fā)育河流較多，主要河流有北沙河、太子河、細(xì)河、草河、五龍河、叆河，沿線大部分河流一般常年流水，河水流量受季節(jié)影響明顯，夏秋季河水暴漲，冬春季水量較小，局部甚至斷流。

沿線所經(jīng)地區(qū)的主要山脈有長白山山脈西南延伸部分和千山山脈。從地形及成因上劃分，沿線可分為渾河及遼河沖洪積平原、遼東中低山區(qū)和丘陵區(qū)，鴨綠江沖洪積平原。地勢兩端低緩，相對平坦;中部地形起伏變化較大，地勢高峻，溝谷縱橫。

沈丹客運(yùn)專線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

①設(shè)計(jì)行車速度:250 km/h，按照ZK活載進(jìn)行設(shè)計(jì)。

②正線數(shù)目:一次雙線(無砟軌道)，區(qū)間正線線間距4.6m。

③最小曲線半徑:5 500m。

④最大坡度:20‰。

2 橋梁孔跨布置

2.1 一般橋梁孔跨布置

客運(yùn)專線橋梁，一般無控制工點(diǎn)時(shí)，盡量按等跨布置，以采用32m箱梁為主，24m以下梁跨主要用于調(diào)跨，16m及以下跨度可考慮采用剛構(gòu)-連續(xù)梁或其他結(jié)構(gòu)形式。一座橋盡量以同一梁跨布置。

特長橋梁必須采用兩種及以上常用跨度梁時(shí)，相同梁跨應(yīng)盡量集中布置。

2.2 跨越河流和渠道的橋梁孔跨布置

(1)跨越一條河流時(shí)，以設(shè)置一座橋?yàn)樵瓌t。

(2)通航河流上，橋址中線應(yīng)與航線正交。當(dāng)不能避免斜交時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大通航凈孔。對變遷性河道，應(yīng)考慮其對通航孔的影響。

(3)斜交跨越河流時(shí)，盡量采用較大跨度通過，并可通過調(diào)整控制工點(diǎn)跨度，使控制工點(diǎn)以外的孔跨一致。

(4)跨越河堤的橋孔應(yīng)盡量一孔跨越，堤上及邊坡上盡量不設(shè)墩，如確有困難，橋墩應(yīng)設(shè)在背水坡。

(5)若新建線與既有線并行，孔跨布置時(shí)應(yīng)盡量使兩橋的墩臺中心線相對應(yīng)，大致與水流方向平行。

(6)跨越渠道時(shí)，盡量一孔跨越，減少中墩。

客運(yùn)專線跨越河流時(shí)，應(yīng)根據(jù)河流的流量、通航等級、防洪要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、施工條件等，采用合理的橋式橋跨。等級較高的河流可采用大跨度剛構(gòu)連續(xù)梁、大跨度連續(xù)鋼桁梁、大跨度連續(xù)拱橋等橋梁孔跨樣式。等級較低的河流可采用大跨度混凝土連續(xù)梁、簡支梁等橋梁孔跨樣式。沈丹客運(yùn)專線全線所經(jīng)過河流，均無通航要求，跨越時(shí)采用常規(guī)32m簡支箱梁形式。

2.3 跨越深溝及傍山橋梁孔跨布置

橋梁跨越水流較急的深溝時(shí)，盡量一孔跨越，不宜將橋墩設(shè)在溝谷中心處。當(dāng)橋梁高度達(dá)到幾十米，甚至上百米時(shí)，在無立交、河流等控制工點(diǎn)情況下，不宜再簡單采用32m等常規(guī)簡支梁孔跨，應(yīng)從工程造價(jià)、施工條件等多方面進(jìn)行考慮，對簡支梁、大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、大跨度連續(xù)剛構(gòu)等多種孔跨布置方案進(jìn)行綜合比較，合理確定橋式橋跨。

傍山橋梁:當(dāng)?shù)孛鏅M坡陡、地質(zhì)條件較差，導(dǎo)致橋臺一側(cè)錐體較大時(shí)，橋跨布置宜適當(dāng)加長。橋梁跨越深溝，地質(zhì)復(fù)雜及陡坡地段，為避免設(shè)置高橋臺大錐體，宜適當(dāng)延長橋孔，按照“矮橋臺、小錐體”原則。

沈丹客運(yùn)專線沿線地形復(fù)雜，山勢陡峭，溝谷縱橫，一般均將橋頭延伸至挖填交界處，采用矮橋臺、小錐體，或?qū)⑴_尾伸入挖方或隧道口，達(dá)到破壞山體少、橋臺穩(wěn)定、現(xiàn)場圬工量少的目的。

2.4 跨越陡坎的橋梁孔跨布置

客運(yùn)專線經(jīng)過山區(qū)時(shí)，由于山體陡峭，跨越陡坎的現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)。在跨越陡坎時(shí)，采用合理的橋式橋跨尤其重要。

沈丹客運(yùn)專線跨沈丹高速3號特大橋，在小里程方向起橋處山體陡峭，橋高約48m，線位左側(cè)37m處為沈丹高速公路隧道洞口，右側(cè)25m處為既有沈丹線隧道洞口。若采用簡支箱梁的孔跨形式，需在陡坎上設(shè)置橋墩，由于山體非常陡峭，基礎(chǔ)施工時(shí)挖基數(shù)量很大，基坑刷坡過高，破壞山體平衡，有可能會導(dǎo)致塌方、滑坡等病害，同時(shí)會對右側(cè)既有沈丹線及沈丹高速公路的運(yùn)營安全造成影響。針對這種情況，跨越此處陡坎采用70m+70m T形剛構(gòu)的孔跨形式，一跨將陡坎跨越，同時(shí)將起橋處橋臺基礎(chǔ)及梁的一部分伸入路塹地段，以保證橋臺基礎(chǔ)的穩(wěn)定性(如圖1)。

圖1 70m+70m T型剛構(gòu)孔跨布置立面

客運(yùn)專線跨越陡坎時(shí)，兩跨T形剛構(gòu)往往會成為較佳的橋式橋跨。當(dāng)有其他因素控制時(shí)，可考慮采用大跨度連續(xù)剛構(gòu)及大跨度連續(xù)梁等孔跨形式?？卓绮贾脮r(shí)應(yīng)從多方面考慮，避免陡坎設(shè)墩，減少對山體的破壞，保證墩臺基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

2.5 跨越公路和鐵路的橋梁孔跨布置

跨越高速公路、主要公(道)路、鐵路，如標(biāo)準(zhǔn)跨度不能滿足要求時(shí)，可采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁跨越。當(dāng)跨越處控制工點(diǎn)較多，采用常規(guī)大跨連續(xù)梁無法滿足立交要求時(shí)，可考慮采用其他特殊橋式橋跨，孔跨布置時(shí)應(yīng)多方面考慮，合理確定橋式橋跨。

沈丹客運(yùn)專線跨沈丹高速3號特大橋，在道扎子村莊附近跨越沈丹高速公路，沈丹高速公路在此處為分幅公路橋，公路橋面寬12m，跨點(diǎn)處公路橋橋高分別為30m 和20m，交叉角度分別為25°12'和36°33'。由于此處地勢陡峭，橋高約50m，高速公路分幅通過，上下行距離較近，且與客運(yùn)專線交叉角度較小，對線路跨越沈丹高速造成一定的困難。

在前期勘測設(shè)計(jì)過程中，考慮采用兩聯(lián)大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁分別跨越沈丹高速上下行公路橋，由于橋墩及基礎(chǔ)距離公路橋較近，施工較困難，且對高速公路運(yùn)營造成一定影響?？紤]多方面的控制影響，經(jīng)研究采用44m+3×88m+44m剛構(gòu)連續(xù)梁的孔跨形式跨越分幅公路橋，滿足了高速公路立交要求(如圖2)。

圖2 44m+3×88m+44m剛構(gòu)連續(xù)梁孔跨布置立面

跨越公、鐵路立交，線路縱斷面高程較低，由于某些原因無法抬高，采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁無法滿足凈空要求時(shí)，可考慮采用簡支鋼桁梁、簡支系桿拱橋等梁高相對較低的橋式橋跨，以滿足公、鐵路立交要求。沈丹客運(yùn)專線的改沈丹乙線太子河特大橋跨越太子河邊上的濱河南路時(shí)，由于跨越點(diǎn)位于本溪站附近，縱斷面高程受站內(nèi)控制，采用大跨度混凝土連續(xù)梁不能滿足立交凈空要求，最終采用96m簡支系桿拱橋的橋式橋跨(如圖3)。

圖3 96m簡支系桿拱孔跨布置立面

新建客運(yùn)專線跨越既有鐵路時(shí)，當(dāng)線位與立交工點(diǎn)交叉角度較小，采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁等橋式橋跨無法跨越時(shí)，可采用框架墩等孔跨布置方案。

2.6 車站內(nèi)橋梁孔跨布置

沈丹客運(yùn)專線的部分車站位于山坡上，需建站內(nèi)多線橋梁。站內(nèi)多線橋跨越公路、鐵路等控制工點(diǎn)時(shí)，若斜交很大，可調(diào)整各線梁跨橋墩錯(cuò)開布置。

站內(nèi)橋梁范圍內(nèi)存在道岔時(shí)，需考慮各方面要求，合理確定道岔連續(xù)梁長度，結(jié)合其他控制因素進(jìn)行橋梁孔跨布置。沈丹客運(yùn)專線存在道岔連續(xù)梁橋梁工點(diǎn)共計(jì)4處，采用的道岔連續(xù)梁特殊孔跨形式如表1所示。

表1 沈丹客運(yùn)專線道岔連續(xù)梁統(tǒng)計(jì)

2.7 橋隧相連時(shí)的橋梁孔跨布置

山區(qū)客運(yùn)專線橋隧相接地段，橋臺尾多緊接隧道洞門，甚至橋臺或梁的一部分伸入洞內(nèi)，以確保位于陡峭山體上的橋臺及其基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

沈丹客運(yùn)專線全線存在多處橋隧相連的情況，橋梁孔跨布置時(shí)，在考慮跨越控制工點(diǎn)以及其他因素影響的同時(shí)，橋梁與隧道缺口里程之間需保持3 cm的縫隙。橋隧之間的排水系統(tǒng)應(yīng)注意良好的銜接，所留縫隙間需采取有效的防水措施。

3 結(jié)束語

橋梁孔跨布置在客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)中具有重要作用，對降低工程造價(jià)起著關(guān)鍵性作用。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮公鐵立交、河流、地形地貌、地質(zhì)、施工條件等情況，結(jié)合具體橋梁工點(diǎn)合理確定孔跨布置形式，在保證鐵路橋梁安全的同時(shí)，有效的控制工程投資。

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

［2］TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)［S］

［3］《鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊》編委會．鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(橋渡水文)［M］．北京:中國鐵道出版社，1999

［4］孫樹禮．高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)與實(shí)踐［M］．北京:中國鐵道出版社，2011

［5］成昆鐵路技術(shù)總結(jié)委員會．成昆鐵路:第四冊橋梁［M］．北京:人民鐵道出版社，1980