談既有鐵路線某震害橋梁改擴建設計與施工

張美鋒 高利艷 張 勇

1 概述

某既有線橋梁為一座跨徑10m的鋼筋混凝土π梁小橋，全長13.8m，實體橋臺、擴大基礎，橋高約5m，橋下凈高3.5m左右。該橋位于兩座隧道之間，東端距離隧道出口12m，西端距離隧道入口80m，平面位于半徑R=351m圓曲線上。該橋始建于1953年，為跨越溝谷排洪而設，1981年進行電氣化改造，設計流量15.6m3/s。

該橋跨越一沖溝，長約150m，最寬處約25m，相對高差約100m，沖溝主槽上游山坡植被稀少，山溝為土夾石質邊坡，自然溝谷內堆積有破碎土夾石等堆積物，主槽東側邊坡為自重濕陷性黃土，溝谷內破碎土夾石堆積物較多，暴雨時雨水順流夾雜、攜裹破碎土夾石等堆積物，易形成泥石流。歷史上該橋曾發生多次泥石流，多次出現河床淤積嚴重，下游吊溝沖毀、沖空，橋梁人行道被掀起的病害。2008年“5·12”汶川特大地震后，坡面大部分表土松動，一旦遭遇強降雨，產生的泥石流將會危及橋梁的安全。為確保鐵路橋梁安全，加大泄洪流量，預防泥石流次生災害的發生，對既有橋梁進行改擴建是非常必要的。

2 方案比選

圍繞徹底根治病害、在不中斷既有線路運營和確保運營安全這一條件下，確定了兩個重點方案:

1)方案一，移位擴建為梁橋:新建擴孔橋梁中心擬設在原橋中心西側22m處，采用便梁或大工字鋼架空線路，拆除原既有1-10m鋼筋混凝土π梁小橋，在既有橋梁西側橋臺外，重新修建1-24m預應力混凝土T梁，改移既有沖溝，使橋梁與既有沖溝正交。

2)方案二，移位擴建為框架橋:移位在原橋中心西側22m處，在既有橋梁天水臺外，采用便梁或大工字鋼架空線路，重新修建1-20m鋼筋混凝土框架橋，改移既有沖溝，使橋梁與既有沖溝正交。

方案比選:方案一的優點是改移既有沖溝后的走向，其沖溝主流方向順直，與新建橋梁正交，橋下凈空大，基礎為樁基礎，抗沖刷能力強，橋梁穩定性大，施工期間既有橋下線路架空，可兼作排洪;缺點是新橋橋臺侵入既有橋梁西側橋臺，施工時，應架空線路，先拆除既有橋梁，同時在新設橋梁位置架空線路，開展新設橋梁的施工，增加了一次線路架空設備用量、增加了一次線路架空長度，需要架空便梁多，不利于線路架空設備的倒用和周轉，線路架空時間長，對既有線運營干擾大。

方案二的優點是改移既有沖溝走向，使其主流方向順直，與新建橋梁正交，新橋施工期間，框架橋在既有線路外側預制，僅在框架橋頂進時架空線路，不用先拆除既有橋梁，線路架空時間短，減少了施工難度，縮短了線路架空和列車慢行時間，如果雨季施工，還可利用既有橋梁泄洪;缺點是相對梁橋而言，橋下凈空較梁橋小，基礎埋深淺，洪水對基礎沖刷嚴重，會影響框架橋安全。

經對以上兩個重點方案進行經濟技術比選后，推薦采用將原橋移位改建為1-24m預應力混凝土T梁方案開展設計和施工。

3 改擴建設計

1)改建方案。

既有1-10m鋼筋混凝土π梁小橋移位改建為1-24m預應力鋼筋混凝土T梁中橋，擴大既有橋孔，并對既有泄洪渠進行改建，使其順直，便于泄洪。

2)橋型布置。

改建橋梁采用1-24m預應力混凝土T梁，橋梁采用《專橋2059 C》修編版，為排洪而設，橋梁高度不受水文控制。全橋位于半徑R-351m的曲線上。橋梁兩側設人行道，人行道寬度1.55m。按照《橋規》規定，橋上設置免拆式護輪軌，橋臺設圍欄和吊籃。

3)墩臺及基礎類型。

橋臺采用曲線T形橋臺;考慮地質承載力低及沖刷，橋臺基礎采用鉆孔灌注樁基礎，按柱樁設計，挖孔施工。承臺厚2.5m，挖孔樁樁徑1.25m，樁基礎嵌入新鮮巖面不小于2.0m。

4)線路架空。

施工改建橋梁橋臺時對既有橋梁有干擾，需采用鋼便梁架空線路，先拆除既有橋梁，待改建橋梁施工完畢后轉換架空，架設改建橋T梁。

5)泄洪渠改建。

將上游松動的土體上方卸載，并將既有泄洪渠裁彎取直，開挖后采用C15片石混凝土梯形槽鋪砌，鋪砌高5m，鋪砌底厚35cm，梯形槽墻體與鋪砌底面分離設置，墻體基礎埋深不小于1.0m。鋪砌下設10cm厚碎石墊層，梯形槽墻身3m～5m梅花狀設置泄水孔，墻后泄水孔入口處設砂夾碎石反濾層。

6)橋臺防護與檢查。

橋梁兩橋臺鋪砌采用片石混凝土梯形槽進行防護，并在橋梁鋪砌上下游各設簡易檢查臺階一座。

7)橋臺與路基本體連接處設置級配碎石過渡段，橋臺后基坑采用級配碎石填筑，并對路基注漿加固防護。臺后過渡段施工，路基表層以下2.5m深度范圍內采用級配碎石分層夯填，其密實度應符合地基系數(K30)不小于150mPa/m或孔隙率(n)不大于20%的要求。橋臺后基坑級配碎石填筑應分層夯填密實，橋臺其余填土和橋頭錐體滲水土填筑均應嚴格分層填筑密實。

4 施工組織設計

1)預應力混凝土T梁梁部施工采用梁廠預制、架構，人工橫向推拉架設。

2)施工步驟分為兩步:第一步先分別采用兩孔24m便梁架空既有線，拆除既有橋梁和既有橋梁西側橋臺，施工新橋東側和西側橋臺。便梁采用直徑1.4m的挖孔樁支撐。架空既有線路后，在既有橋下游搭設排架，先橫向將既有梁移出，然后拆除既有橋梁西側橋臺，修建新橋東側和西側橋臺。此后一直保持既有橋梁下的線路架空狀態。第二步重新調整架空線路，架設新梁。新橋東側和西側橋臺混凝土達到設計強度后，路基填土恢復新橋西側橋臺后線路，采用24m便梁架空新橋兩橋臺之間線路，便梁支撐于兩橋臺上;采用16m便梁架空既有橋梁處線路，16m便梁一端支撐于挖孔樁上，另一端支撐于新橋東側橋臺上。在新橋上下游分別搭設排架和滑道，拆除新橋橋孔處挖孔樁，要點封閉線路，將24m便梁架空整體橫向移出，拆除架空，將1-24m預應力混凝土梁連同枕木和鋼軌一起橫向移進架設到新橋臺上。既有泄洪渠修建好后，上游改溝，將既有橋梁下采用片石混凝土回填為路基，徹底拆除線路架空，恢復線路。

3)線路架空采用挖孔樁支撐便梁，采用人工開挖，護壁厚25cm。挖孔樁采用C20混凝土，護壁采用C25鋼筋混凝土。

4)施工順序為:先架空線路、拆除既有橋梁和西側橋臺，修建新橋橋臺;恢復線路，轉換線路架空，架設新梁;改移泄洪溝，既有橋回填為路基;拆除架空，徹底恢復線路。

5)橋臺。樁基礎設計為灌注樁，按柱樁設計，挖孔樁施工;橋臺基礎采用現澆施工。施工完成后，回填土要分層夯實。

6)線路架空工字鋼便梁之間采用鋼枕連接，連接件可確保其可靠性，以保證行車安全，施工時列車限速45 km/h。

5 結語

既有線病害橋梁的改擴建設計應根據橋梁所處的位置進行合理的方案設計，本文震害橋梁的改擴建設計受橋位處東西兩側隧道及橋下沖溝的影響較大，設計單位在充分考慮上述因素的情況下進行了多方案比選，最終提出了橋梁移位改擴建設計方案。根據改擴建方案的特點提出了針對性較強的施工組織方案指導施工單位施工。目前施工單位根據改擴建設計及施工組織順利完成了該橋的改擴建。設計方案確保了施工過程中既有鐵路的正常運營，又徹底根治了橋梁病害，竣工后列車運營平穩。該橋梁的改擴建設計和成功實施對其他既有線病害橋梁的改擴建設計與施工具有積極的借鑒意義。

[1]劉 菠.巖洞灣大橋加固處治設計[J］.山西建筑，2011，37(12):187-188.