| 标题 | 铁路增建二线工程中的桥涵设计 |
| 范文 | 庞国文 摘要:既有线增建二线工程越来越来,其设计和施工相对较为复杂,通过对大郑线增建二线工程的设计,可以对增建二线桥或既有桥改造的设计和施工及对既有线的防护都有一个初步了解。 关键词:大郑线;桥梁;预留复线条件;增二线;病害;冲刷;基础埋深;排水失效 随着铁路跨越式发展,单线既有铁路越来越不能满足繁忙的运输现状,铁路增建二线工程或既有线改建工程也越来越多。大郑线(大虎山至郑家屯)大虎山至通辽段是东北西部齐齐哈尔至大虎山第二南北大通道的主要组成部分,是平行于哈大线、纵贯东北西部地区的重要铁路干线,也是中俄贸易的后方通道,在东北路网中具有十分重要的作用。大郑线新立屯至通辽段已完成增建二线设计,正处在施工阶段,大虎山至新立屯段现为单线,随着大齐线铁路通道的全面实施,大虎山至新立屯段的单线通过能力已经制约运输发展的需要,急需增二线改建。 大虎山至新立屯段,线路全长为58.4km,共有大中小桥25座,涵洞32座,因增建二线工程引起的二线桥涵再所难免。因大郑线工程工期较紧,三阶段设计将连续进行,因此本次可研设计在设计深度上已达到了初步设计的精度,在总结前几期大郑线增二线工程的设计与施工中的经验,本次可研桥涵设计可归纳如下: 1 大中桥水文勘测方法及计算说明 大郑线铁路于1922年至1927年间修建,至今已运营了80多年,该期间历史洪水记载清晰,该段内既有桥梁历史洪水位记录齐全,所以本次大中桥水文计算以形态法为主,并以三院一法为辅进行校核,这也是前几期大郑线增建二线工程水文计算方法。若桥位上游有水库且对桥梁有影响之工点,桥梁设计流量采用水库百年下泄量加区间的汇水量的办法予以确定。 2 桥涵的设计方案 2.1 大中桥:增建单线桥 既有大郑线现在运营桥梁多建于五六十年代,虽运营了四五十年,但大部分桥梁并没有产生较大病害,稍加整治仍可正常运营,本着以最少的投资达到最大效益的宗旨,并综合考虑运营、施工、交通、经济、技术等条件及线路、站场的要求,增建单线桥最为经济合理,所以,本次大中桥的增二线多为增加单线桥。若既有桥存在较大病害不能利用时,可以采用便桥过渡,原位修建双线桥。 2.2 小桥:顶进框构桥 既有大郑线小桥多为低高度板(梁),轨底到梁低的高度只有1m左右,而现形跨度最小的12m梁,其轨底到梁底高度为1.95m。对于增二线来说,为了保证二线桥不低于既有桥(二线桥梁底不低于既有梁底),这就要求增二线轨面标高要高于既有线的轨面标高1m左右,对线路专业拉坡同时为了减少二线桥施工时对既有线安全的影响,应保证二线桥与既有桥的线间距,一般在10m以上,小桥多时,对线路大方案影响较大。而小桥采用接框构桥来增建二线桥,既可保证以既有线的运营安全,也可以将增二线的线间距控制在4.0m。 2.3 涵洞多为圆涵及盖板涵接长 涵洞接长采用圆涵接圆涵,盖板涵接盖板涵,矩形涵和拱涵考虑到设计施工的难易程度,可采用盖板涵接长。施工时采用吊轨梁和打拔钢轨桩对既有路进行安全防护。 3 既有桥涵存在病害: 3.1 孔径不足: 水文计算:该段桥涵有多处桥涵存在着既有桥涵孔径下足的情况,本次可研的水文计算采用形态法与三院一法互相印证,因大郑线绝大部分桥涵都有历史洪水位,所发用形态法计算既有桥涵的流量会较为准确。部分没有历史洪水位的桥涵,利用印证后的三院一法进行水文计算。 桥涵结构形式的选择及孔跨布置:该段孔径不足的桥涵多为小桥及涵洞,为了减少对既有线及增二线的抬道,本次多采用框构桥及框架涵,孔径可根据流量来确定,若流量较大,可采用多孔。 基础埋深不足:既有桥基础埋深不足的情况,多被工务部门列为A类病害,大部分桥墩台的基础埋深都在2m以内,有个别的埋深不足1m,且地质多为粘土或细砂,易冲刷。根据桥梁的现场实际情况,流量不大,冲刷较小的桥梁,可采用浆砌片石铺砌河底,防止桥墩台基础不再继续冲刷。对流量较大,冲刷严重的桥梁,本次考虑将既有桥一并进行改造。 桥梁排水失效:主要体现在既有桥泄水孔附近长期湿润;圬工梁上道碴槽积水,翻浆冒泥;梁片漏水等。本次可研掌握的基本原则是A类病害进行整治,B类病害由工务部门自已维修。整治的方案主要是在增二线全线开通前,利用二线作便线,既有线转至二线行车,将既有桥病害治理完后,再转至既有线行车。 存在其它A类病害的桥涵:混凝土梁裂缝超限;梁体不能自由伸缩;铸钢支座移位超限;桥面道碴厚度不足;桥渡护锥损坏;栏杆人行道安检设备应设未设等,可结合现场实际情况和治理方案的条件进行处理。 4 既有桥涵预留复线条件: 4.1 黑山立交桥: 既有桥概况:该桥建于1966年,结构形式为1-16mπ形简支梁,桥台高约11m,预留二线条件,线间距为5.0m。该桥位于在黑山县城内,为跨越交通繁忙的省道S102而设,且路基两侧居民较多。该桥没有病害。 利用理由:一是该桥无病害;二是预留复线线间距满足增二线4.0m要求;三是现使用的16m简支梁(通桥(2005)2101)与既有16mπ梁相比,长度与高度均相近,二线桥梁横向联结可操作的情况下,可以利用既有桥的复线条件,而且可以减少大量的排迁工程造价。 4.2 百谷河大桥: 既有桥概况:该桥建于1973年,结构形式为8-16mπ形简支梁,预留二线条件,线间距为4.0m,该桥没有无病害。该桥为跨越百谷河而设,百年流量:1977m3/s,流速:3.95m/s。 建单线桥的理由:一是该桥基础全部为沉井基础,沉井基础埋深约为5m,现场部分沉井基础冲刷严重,并且经冲刷计算,沉井基础已不能满足冲刷要求;二是复线线间距为4.0m要求,单线架梁设计时,新旧梁无法结合,横向预应力也无法施工;三是桥墩台也不满足新的设计标准。 4.3 牛蹄洼河中桥: 既有桥概况:该桥建于1961年,结构形式为4-16mπ形简支梁,桥台预留二线条件,线间距为4.0m,台身为浆砌片石,托盘及以上为混凝土,桥墩为单线墩,墩身为浆砌片石,托盘及顶帽为混凝土。该桥梁的排水部分失效,无其它病害。该桥为跨越牛蹄洼河而设,百年流量:171.6m3/s,流速:2.01m/s。 建单线桥的理由:一是该桥墩台身材料标准过低;二是桥墩为单线墩,且墩台较高(约为10m)无法进行包墩;三是线间距4.0m,新旧梁无法结合。 4.4 王屯庄中桥: 既有桥概况:该桥建于1961年,结构形式为2-10mπ形简支梁,桥台预留二线条件,线间距为4.0m,该桥无病害。 建单线桥的理由:现行标准梁没有12m梁,无法与旧梁结合。 5 施工方案: 大中桥的二线桥线间距在10~15m之间,保证施工时既有桥不受影响。小桥接框构桥可采用空顶施工方案,可减小对既有线运输及安全的影响。既有孔径不足的小桥涵,采用施工便梁加固既有线路进行接长,框构桥或框架涵。既有大中桥需改造的,多采用施工便线过渡,原位修建双线桥或框构桥。涵洞接长可采用打拔钢轨桩或采用吊轨进行线路防护,条件允许可在既有桥涵外侧直接现浇或拼装。草袋堆码防护既有路基过坡。 6 其它事项 既有桥涵调查必须仔细,可收集既有桥涵的竣工图或设计图纸、工务台帐、既有桥涵的劣化表。现场调查时,要特别注意有的既有线涵洞在路肩位置有1m长的非承重板,涵洞接长设计时,必须拆除非承重板后进行接长。 7 平改立工程: 本次增二线工程为全线封闭,这就要求该段所有平交道口将全部改成立交道口,方案有三种,一是頂进式下穿框构桥;二是公路上跨铁路立交桥;三是站内可采用人行天桥。 结束语 总结前三期增二线工程的设计施工经验,本次大郑四期可研做的较为详细,为下一阶段的初步设计或施工图奠定了较好的基础。随着铁路的快速发展,增二线或既有线改造工程会逐渐增加,在设计施工中不可避免地会遇到各种各样的问题,但随着工作的深入与延伸,这些问题会迎刃而解。 参考文献 [1]铁道部第三工程局.铁路桥涵施工技术手册.桥涵[K].北京:中国铁道出版社,1999. [2]铁道第三勘察设计院.铁路桥涵设计基本规范[S]. 北京:中国铁道出版社,1991. [3]铁道部.铁路技术管理规程[S].北京:中国铁道出版社,1999. |
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