湘桂鐵路東江橋病害綜合整治方案設計

章繼樹

（中鐵四院集團南寧勘察設計院有限公司，高級工程師，廣西 南寧 530003）

東江橋位于湘桂線永福站至葡萄站之間，始建于1939年，由4孔上承式鋼鈑梁組成，抗日戰爭時期該橋受到較大破壞。后經1948年墩臺拆除重建、1949年更換被破壞的鋼梁后，該橋由4孔變為3孔，上部結構仍為上承式鋼鈑梁。1961年第三孔上承式鋼鈑梁更換為由同等跨度中承式鋼桁梁改制而成的DLG軍用上承式鋼桁梁，并于1965年3月增設了下平縱聯成為上承式鋼桁梁。該橋0號橋臺為U形橋臺明挖擴大基礎、1 號橋墩為圓端型橋墩明挖擴大基礎、2 號橋墩為圓端型橋墩木制沉箱基礎、3 號橋臺為T形橋臺明挖擴大基礎。1982年該橋由于不滿足洪水位要求而將全橋原位抬高2.5 m，當時僅在墩臺上部墊高混凝土而未對墩臺身進行加固。目前，該橋中心里程為k404+745.36，全長77.15 m，第1、2、3孔橋梁梁長分別為20.52 m、19.87 m和21.80 m，跨度分別為20.00 m、19.40 m 和21.40 m，軌底至支承墊石頂面高度分別為2.25 m、2.25 m 和2.39 m（實測），梁高分別為1.85 m、1.81 m 和1.98 m，主梁中心距分別為1.98 m、1.98 m 和1.58 m。橋上線路為單線、平坡、直線，鋪60 kg/m鋼軌，無縫線路，設雙側人行道。

1 病害特點及整治難度

2003年工務部門反映該橋橫向振動擺動異常，2004年3月橋梁檢測部門對該橋第2、3孔梁跨中及1、2 號橋墩墩頂進行了橫向振動測試，測試結果及根據《鐵路橋梁檢定規范》〔1〕計算的限值結果和超限幅度見表1。

表1 東江橋2、3孔梁跨中及1、2號橋墩墩頂橫向振動測試結果

1.1 病害特點 測試結果與限值計算表明，梁部結構橫向振動幅值和橫向振動頻率在客、貨列車通過時均超限，橋墩墩頂通過貨車時橫向振動幅值超限，1號橋墩墩頂橫向振動頻率超限。鑒于該橋以上病害特點，為保證行車安全和旅客行車舒適，該橋橋梁應進行加固或更換，橋墩及基礎需進行改建或加固。

1.2 整治難度 該橋的整治難度主要表現在以下四個方面：一是在不能中斷運輸生產的干線鐵路上更換橋梁和橋梁支座；二是在水深近8 m 的河中實施水中橋墩地基、基礎和墩身加固；三是墩臺基礎埋深淺、沖刷嚴重，橋梁地基加固需確保其安全；四是橋下施工場地狹窄、凈空受限，制約著施工機械和施工方法的選用。

2 既有橋梁病害及整治方案比選

目前湘桂鐵路擴能改造復線工程正在建設之中，其雙線特大橋位于既有東江橋下游約30 m，復線建成后，既有湘桂線仍保留使用。針對目前狀況，在對該橋進行整治方案設計的過程中，作了3個方案進行比選。

方案一：待下游擴能改造工程的新建橋梁建成后，改線至新建橋梁，封閉該段既有線路，拆除既有橋梁后另建新橋。

方案二：將湘桂線改線至既有橋上游，待改線線路和橋梁建成經線路撥接開通后，廢棄該段線路和橋梁。

方案三：對既有橋墩臺地基、橋墩墩身分別進行加固并更換橋梁上部結構。

經鐵路局有關部門多次論證，認為方案一由于新建橋梁短期內無法建成，既有橋病害急需整治而放棄。方案二由于征地拆遷困難、費用高而予以放棄。而方案三具有施工期間可保證鐵路運輸生產正常進行、保證橋梁病害能及時得到整治和投資較省等優點，確定采用方案三為實施方案。

3 整治方案的實施

方案三能保證橋梁病害能及時得到整治和投資較省等優點，但該方案同時具有更換橋梁及支座難度大、施工場地受限、確保鐵路運輸安全責任重大等困難，因此在制定加固橋梁地基、橋墩墩身及更換上部橋梁結構的具體整治方案時，必須根據具體情況，采用安全有效的新技術、新工藝進行處理，以滿足列車常速正常通行的需要。

3.1 加固橋梁地基〔2〕

3.1.1 橋址概況 橋址所在地區屬河谷地貌，橋梁跨越洛清江支流東江，河面寬約60 m，水深3.4～7.6 m。河床表層覆蓋圓礫土，層厚3.9～5.3 m，其下為灰巖，承載力較高。

3.1.2 既有橋基礎情況 根據該橋竣工資料及實測橋址中心縱斷面，橋梁墩臺基礎均置于圓礫土層上，0～3#墩臺基底分別位于河床面以下1 m、2.6 m、2 m和3 m，基礎普遍埋置淺。同時根據2011年3月實測的橋梁中心線下游10 m處河床縱斷面，發現部分河底標高已低于1#墩基底標高，沖刷明顯。既有橋需進行地基防沖刷處理，以避免洪水沖空基底，導致橋梁傾覆。

3.1.3 既有橋墩地基防沖刷處理 由于墩臺基底地基承載力較高，可滿足承載力要求，但墩臺均為淺基礎，埋深淺，因此該橋地基加固處理的重點在于防沖刷處理。墩臺防沖刷常采用墩周一定范圍進行河床底面鋪砌并在鋪砌外緣設置垂裙至沖刷線以下一定深度的方法處理，因該橋橋下常年有水且河床覆蓋透水性強的圓礫土，無法采用此法；也常采用的樁基等深基礎置換淺基礎的方法，又因該橋橋下凈空受限，鉆機無作業空間而無法實施。經多方案比選，本橋墩臺防沖刷處理采用地質鉆機鉆孔后插入Φ32的錨固鋼筋至微風化巖層不小于2 m，隨后高壓灌注水泥化學漿液，形成鋼筋注漿土體，并在其頂部設置鋼筋混凝土圈梁的新技術，加固平面范圍為橋墩基礎以外約2 m。

注漿鉆孔以前，通過河流下游水壩放水以降低水深后，在河中筑島形成施工便道及注漿作業工作場地。鉆孔按基礎外圍各設4 排以梅花形方式布置，鉆孔直徑130 mm，鉆孔外需安設有注漿孔外徑為110 mm 的PVC 套管，便于安插鋼筋。鋼筋安插就位后高壓灌注水泥和水玻璃雙液漿，水泥漿中添加一定量的水玻璃可以調整漿液凝膠時間、控制漿液的擴散范圍、提高結石體強度和加固體的結石率。通過試驗，該項目水泥漿采用的水灰比為（0.5～1.0）：1，水玻璃模數2.4～3.4、波美度30～40，注漿壓力0.5～2.5 MPa。注漿工藝采用滲入擠密和劈裂注漿工藝，注漿原則采用“先外后內、少量多次、動態施工”的原則，注漿結束標準采用注漿量和注漿壓力綜合控制。

3.2 加固橋墩墩身 由于該橋曾進行橋梁整體抬升2.5 m以滿足洪水位要求的整治，但橋梁抬高后未加大墩身截面，造成橋墩剛度不足，因此需對墩身進行加固，以滿足剛度要求。加固方法采用在墩身四周加設一層厚度為35 cm 的鋼筋混凝土，加大墩身截面以滿足橋墩剛度要求。

3.3 更換上部橋梁結構 既有孔跨布置20.0 m+19.40 m+21.40 m，橋梁全長分別為20.52 m、19.87 m和21.80 m、對應的軌底至支座底面（支承墊石頂面）高度分別為2.25 m、2.25 m和2.39 m（實測），更換后采用低高度普通鋼筋混凝土簡支T 梁，孔跨布置采用20.0 m+19.27 m+21.20 m，橋梁全長分別為20.60 m、19.87 m和21.80 m，可保證各孔橋梁支座中心在換梁前后保持一致，更換新梁后既有墩臺支承墊石需加高0.23 m、0.23 m、0.32 m。

在不中斷既有鐵路運輸的條件下，更換橋梁上部結構施工擬采用在橋梁北端線路左側設置預制場進行簡支T梁預制，并順線路左側鋪設施工軌道，將T 梁逐片拖拉至相應的橋梁孔跨位置，移出既有橋梁后，頂推橫移新梁就位。該施工方案施工難度大，在條件具備時仍應優先考慮采用斷道法施工更換橋梁。

4 結束語

目前，該橋地基加固已完工，并于2012年12月通過竣工驗收。在該橋墩臺地基加固中采用了地質鉆機鉆孔、成孔后插入鋼筋并經高壓灌注水泥化學漿液后形成注漿鋼筋土體用以抵抗水流沖刷作用的新技術新工藝，取得了預期的效果，并對今后類似橋梁病害整治具有借鑒意義。但該橋還需完成橋墩包箍和更換橋梁等工作后才能滿足列車常速正常通行的需要。

〔1〕中華人民共和國鐵道部，鐵運函〔2004〕120 號發布 鐵路橋梁檢定規范〔S〕.北京：中國鐵道出版社，2004.

〔2〕中華人民共和國鐵道部，TB 10106-2010/J 1078-2010 鐵路工程地基處理技術規程〔S〕.北京：中國鐵道出版社，2010.