石太線上行160號橋換梁方案優化及實施

韓文璋

(太原鐵路局工務處，山西太原 030013)

0 引言

既有石太線是國家鐵路網中重要干線，隨著客貨運輸的逐步分離，石太線將朝著重載方向發展。但部分薄弱的基礎設施對運能的提升產生瓶頸阻礙，地處山區、上跨公路的上行線160號橋鋼梁存在病害，工務部門對該橋實施換梁大修改造，以滿足運輸需要。

1 工程概況

石太線上行160號橋，建于1951年，位于測石—芹泉間，中心里程為136 km+340 m，全長45．2 m，由3孔上承式鋼板梁組成，電氣化牽引。3孔梁跨度不等，舊梁跨度分別為:9．8 m，20 m，10 m，橋梁主跨跨越307國道及常年流水的河溝。經過多年運營鋼梁出現裂紋，梁體局部銹蝕嚴重，振幅超標，構成行車安全隱患。為消除橋梁病害，太原鐵路局決定更換為等跨混凝土梁。設計完成后，經過多方面調查論證，公路、河道、梁下穿越的3根輸電及通信電纜;平行梁跨左側有7根信號、通信光電纜，軌面以上8 m范圍的接觸網設施等均對該橋的改造工程形成很大的阻力，因此解決各方面的難題才能順利換梁。

2 方案介紹

2．1 大修設計方案

此次改造要將鋼梁更換為預應力混凝土梁，支座支承墊石形式隨之改變，橋墩臺增設托盤、接擴頂帽，根據橋跨尺寸，3孔梁均為非標跨度(9．85+19．9+10．05)m。

2．2 影響換梁施工實施條件

1)橋下公路、河道及狹窄地形的影響。

2)接觸網、電力、通信、信號電纜的影響。

3)鐵路封閉時間對方案的影響。

2．3 換梁的方案比選

根據條件，有架橋機換梁和汽車吊換梁兩種方案可供選擇。

架橋機需沿鐵路線跨局長距離運行，在大坡道及小半徑曲線上運行困難，換梁需封鎖三次，每次封鎖時間320 min，對鐵路運輸影響較大。而汽車吊換梁需封鎖線路兩次，每次封鎖時間300 min以內，舊鋼橋可整體拆除，新梁可帶人行道整體吊裝就位，橋上作業人員安全可靠，對運輸影響相對較小。經過綜合論證后，選擇汽車吊換梁方案。

汽車吊換梁要求橋下有足夠的停車位置和存梁場地，場地應具備足夠的承載能力，施工時需對接觸網進行撥移并跨越接觸網吊裝梁體。

2．4 確定施工方案

1)根據條件確定吊車型號、布置施工場地，其施工平面圖如圖1所示。

圖1 施工平面圖

由于河流下游的可用空間有限，所以只能將吊車放置在河上游即線路右側，接觸網塔架也在線路右側，配合時只能向右側撥移(下錨地段不可拆除)，這樣就無法避免接觸網換梁吊車的沖突，吊車只能跨過撥邊后接觸網線路進行換梁，選擇吊車型號就從跨越接觸網的高度進行計算，要跨越接觸網，新梁的起吊高度將增加10 m，大跨度新梁單片帶少量的附加設施重量將在80 t左右，所選用的吊車型號與存梁位置確定非常重要，核實吊車吊裝能力后對水平距離即作業半徑進行精確調整，以滿足安全需要。由于場地限制，大跨度新梁從運梁車上直接吊裝。確定條件后，根據各種型號吊車的工況表計算確定型號，300 t的兩臺同時作業較經濟合理，小跨度梁每臺吊車單獨作業，大跨度的兩臺吊車協同作業各控制一端進行更換。

2)根據制定方案與相關設備單位一起協商確定配合事宜。

a．橋梁構件就近選具備施工能力的鐵三局播明橋梁廠進行預制。

b．換梁時需要公路交管管理的配合，并對橋址處公路禁行進行管制。

c．接觸網設施換梁時必須撥移至線路中心2 m以外，換后恢復。

d．橋下穿行的電纜提前移走，與橋平行的電纜在換梁時需要移設至不影響吊裝的空間位置。

由于施工需要要點作業、梁體到達的時間(超限貨物)、路局運輸處下達的換梁時間、公路配合的核準日期都要經過審批，各部門審批的結果如果不一致就無法實施方案，幾個條件中不可預知的因素很多，特別是公路部門經常臨時任務，影響到施工配合，這是本次換梁施工組織的最大難點，只有做好各方面的協調方可順利施工。

3)確定要點方案。

確定封鎖鐵路計劃綜合考慮鐵路運輸、配合單位和公路管理部門的意見，決定分兩次封鎖完成。首次要點更換兩孔邊跨，第二次要點更換主跨。

分兩次要點換梁需要公路交管部門和供電接觸網配合兩次(重復作業)，且根據孔跨結構與鋼軌接頭的相對位置需要對軌道進行預調。

2．5 方案細化優化

制定作業流程見圖2。

圖2 施工作業流程圖

針對流程中的各個環節關系，從減少對鐵路和公路的影響上做文章，首先壓縮吊車占用公路時間，梁體就位后，2號吊車收腿，在不影響公路開通的情況下吊裝軌排;接觸網的撥移配合根據實際情況與拆除恢復軌道結構平行作業，人工梯車作業，軌道車作業應急;橋墩處理墊石經過預先演練，在封閉時間與拆舊梁、吊新梁的時間大部分平行，不讓新梁在空中停留等待。優化后共壓縮封鎖點90 min，兩次270 min更換3孔梁最為合理。

2．6 關鍵項目及環節

1)吊車吊裝安全系數確定。

根據現場吊車平面布置和選用型號，對照工況表對吊車實際吊裝能力進行分析，得出300 t吊車在該工況下的吊裝能力為57 t，兩臺吊車協同作業核減20%后為45．6 t，每臺吊車實際承載為39 t，絕對安全系數為1．2，是可靠經濟的選擇。由于吊車吊裝是高空作業，受天氣影響的控制，申請要點時對換梁日的天氣無法掌握，審批計劃時與當地氣象部門取得聯系，開始掌握天氣變化對換梁的影響，如果不符合作業條件，果斷停止。

2)場地填筑要求。

施工場地要滿足施工需要，主要是面積、平整度、地基承載力的要求，布置完成后，將吊車支點用C20混凝土進行硬化，采用管道排水措施，確保兩臺吊車作業半徑內不受干擾;吊裝作業穩定不傾覆。

3)軌道過渡方案。

針對兩次換梁的方案對橋上所覆蓋的25 m鋼軌的尺寸重新進行排布，盡量減少封鎖時間以及軌道作業的工作量，少占用封鎖點，還要考慮鋼軌盡量采用標準長度。經過測量研究，將覆蓋在橋上的3根25 m鋼軌，在換梁前配置成6．25+18．75+12．5+12．5+6．25+18．75的形式，以利于換梁作業。首次架梁恢復線路時配置成 6．25+12．5+12．5+12．5+12．5+18．75。第二次更換完畢恢復為 6．25+12．5+25+12．5+18．75。換梁后再要點恢復原狀。

4)架梁的技術要求。

對新梁架設的空間位置做精密細致的測量放線，復核新梁尺寸后，現場測量標高，平面位置，精確計算在換梁季節溫度下，活動支座的狀態等，根據規范要求進行施工。最終達到梁的中心線與設計位置的偏差不大于10 mm，支座四角高差不應大于2 mm等要求。

3 方案實施

在方案實施時，應按照審批后的設計以及施工方案和施工計劃進行。

3．1 橋墩臺托盤頂帽

對橋墩臺頂帽托盤進行接擴加固，設計采用鋼筋混凝土套箍，接擴后滿足混凝土梁的空間及檢查作業要求。

3．2 場地

對梁體及吊車存放作業的場地，按照方案進行填筑。排水采用暗埋混凝土管，進口和接口做防滲漏處理，場地震動碾壓，吊車支點提前定好位置，模注混凝土不低于C20級。

3．3 預制工作

預制件和需要前期準備好的物資有橋梁、人行道配件、支座、線上料、護軌等。

3．4 技術測量

對新梁的標高和水平位置進行精確定位，即測量放線;然后根據放線提前鉆錨栓孔。

3．5 點前準備

吊車調遣，橋梁運輸;橋上線路鋼軌作調整，適應兩次換梁的方案;橋臺胸墻改造成碎石道床型;電務鐵通移電纜。

3．6 封鎖換梁

封鎖換梁，拆線路，拆舊梁，處理墊石，埋設錨栓，架新梁，恢復線路;供電配合撥移恢復接觸網;公路需要封閉禁行。

施工被安排在冬季，施工時所有的工作均按照既定的方案嚴密進行，安全可控，各項措施到位，工序銜接緊密，各單位密切配合，封鎖點內在各方組織合理，平行作業率有比較高的提升，主要工序兩次要點分別比計劃縮短了30 min和25 min，方案成功進行實施。

4 安全保證措施

4．1 鐵路運輸及公路交通安全

在營業線施工按照《鐵路工務安全規則》進行防護，制定防護措施;在公路上得到交管部門的配合后對過往車輛限速20 km/h管制，封鎖吊裝時設置兩道封鎖線，禁止車輛通行，防止車輛冒進，封鎖區段由交警把關，確保施工時的運輸安全。

4．2 人身安全

施工時將墩臺上的作業平臺用安全網圍堵，吊欄具備安全功能，高空作業人員均系好安全繩，吊車作業時除專業吊裝工外，不得有閑雜人員。每一個參加作業的人員都有編號，如有違章或情況，指揮人員隨時用通訊工具提醒。

4．3 吊裝梁體的安全

除了合理布置吊車位置，提高安全系數外，鋼絲繩的安全因素是關鍵，施工中對鋼絲繩的把關必須嚴密，并對可能發生的不利情況作出預案，還設備用吊車，保證在吊裝不成功的情況下，以最快的速度完成公路和鐵路的運輸。

4．4 其他事項

恢復線路時道碴掉落傷及橋下開通的公路車輛;整體吊裝對安設的臨時人行道負荷不得超過腳手板的負荷，也不得使新梁在抗傾覆性比較差的情況下放置重物，還要用方木對梁體外側進行臨時支護。

5 結語

換梁工程對施工組織要求很高，在保正點、保安全中體現出運營線上施工的特點。在山區鐵路線上使用大型機械換梁，拆舊鋼梁整體吊裝、新梁帶人行道吊裝、電氣化配合簡單、封閉時間短為本次施工的特點，為同類型、同條件的換梁施工提供可借鑒的經驗。