既有雙線橋梁更換單線病害梁體施工技術研究

■ 王哲軍 龍志剛

1 病害概況

柘溪橋位于滬昆線橫陽山—團結山區段，中心里程K1357+068，為直線地段，線路坡度0.3%，1孔，梁長16.46 m。下行橋為普通鋼筋混凝土Π形梁，始建于1960年，梁高1.9 m、重160 t（含道砟與軌枕）；上行橋為預應力T形梁，1996年湘黔復線改造時修建，上下行線間距5.1 m，梁體擋砟墻間距1.2 m。下行橋梁體已使用52年，由于施工質量、自然環境等多方面因素影響，梁體腹板、底板處主筋嚴重銹蝕，主筋體積膨脹后擠裂保護層混凝土，導致多處混凝土剝落。針對梁體病害采用傳統的貼附鋼板或纖維布加固，不能徹底根除，后期的檢查、維修、保養成本支出較高。通過分析研究，決定更換為低高度預應力混凝土提速梁。

2 方案比選

柘溪橋上、下行橋梁間隔1.2 m，因受施工場地及天窗時間限制，換梁施工成為難題。舊梁及新梁必須在同側進出，以往更換病害梁體均為新舊梁整體平推，舊梁從一側出，新梁從另一側進。結合施工現場實際情況，提出3種換梁施工方案。

方案一：舊梁橫移出橋位，利用架橋機或龍門吊吊起，新梁從吊起的舊梁底部穿過橫移就位。

方案三：舊梁橫移至制梁平臺（橫移距離12 m），新梁自存梁平臺縱移至橫移位置后，拆除立體交叉龍口處桿件，連接橫移滑軌，橫移就位。

3種換梁施工方案相關指標對比見表1。

綜合分析比選3種換梁施工方案，確定采用方案三。

3 施工方案

根據施工現場實際情況，將新梁存梁平臺設置為新梁制梁平臺，新梁制好后直接放置移梁小車上，減少新梁從現制梁平臺橫移至移梁小車后縱移至存梁平臺的施工環節。由于制梁平臺寬度超過5 m，且立柱較多，對路基邊坡影響較大，并直接影響路肩接觸網立柱的安全。因此，直接設置為存梁平臺，減少對路基的影響。

3.1 施工工藝

施工工序流程：塔架基礎施工→搭設塔架→鋪設制梁、縱移梁平臺→預制新梁→新梁并置后橫移→拆除立體交叉龍口處桿件與滑軌→縱移移梁小車就位→新梁橫移移梁小車上→新梁縱移至存梁平臺→恢復立體交叉龍口處桿件與滑軌→松開扣件，抬升鋼軌→橫移舊梁至制梁平臺最外側→拆除立體交叉龍口處桿件與滑軌→新梁縱移到位→連接橫移滑道→新梁橫移就位→落鋼軌、安裝扣件螺栓→線路保養→開通線路。流程中“松開扣件，抬升鋼軌”之前的各項工序為天窗時間前的準備工作，之后的各項工序為天窗時間換梁施工。

3.2 施工重點與難點

（1）塔架平臺配置復雜。塔架平臺搭設需要解決橋下公路交通及河道軟基問題，縱橫移滑道存在立體交叉，存梁平臺需切除路基邊坡且跨越橋臺護錐。

（2）梁體縱橫移距離較長，移梁的精度控制要求較高，施工難度大。舊梁橫移距離12.3 m；新梁縱移距離18.5 m，橫移距離7.0 m。新梁縱移時的位置不能出現偏差，保證新梁下的滑軌與既有橫移滑軌（舊梁壓實，不能移動）采用魚尾板可正常聯結；新梁橫移至橋臺位置，梁體縱向位移不能大于1 cm，保證梁端與橋臺胸墻5 cm的施工梁縫（預設梁縫6 cm）。

（3）受營業線天窗時間限制。滬昆鐵路圖定施工天窗時間210 min，換梁施工工序較多，為流水作業，無法采用平行作業。施工作業必須在天窗時間內完成，否則影響鐵路運輸。

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（4）既有線首次換梁，施工安全風險較大，無類似施工經驗，且換梁施工后必須滿足45 km/h的行車條件。

4 施工關鍵技術

4.1 塔架與平臺工程

（1）塔架基礎。河道中塔架基礎采用拋填片石后施作混凝土條形墻，基礎承載力不得低于2 kg/cm2。橋臺護錐處采用破孔挖樁后制作支承墩，墩身0.8 m×0.8 m。

表1 3種換梁施工方案相關指標對比

（2）塔架。制梁塔架為C式塔架，塔架立柱由C1、C2及C3組成，立柱上橫向布置3片P30工字鋼，縱向每片梁底采用4片P30工字鋼，間距22 cm，與外側2片（每側1片，工作平臺支撐用）P30工字鋼組成制梁平臺，面積20 m×5.5 m； 縱拖塔架為C式塔架，塔架立柱由C1、C2及C3組成，立柱上橫向布置3片P30工字鋼，縱向設置12片P30工字鋼，分兩組集中在兩個走行輪下，縱拖平臺面積38 m×3 m。縱向工字鋼上鋪設D型梁橫梁，間距0.8 m，其上設置2根縱向走行軌，軌距1.8 m。

（3）存梁平臺。存梁平臺位于線路路基邊坡，邊坡最大切除深度2 m，為保證路基及接觸網立桿安全，接觸網立柱外側采用1 m×1 m×5 m的挖孔樁防護。存梁平臺采用6根1 m×2 m×4 m的挖孔樁，靠近路基方向設置鋼筋混凝土連續擋墻，連續擋墻比平臺挖孔樁低1 m，鋼筋與挖孔樁鋼筋連接。

4.2 縱橫移軌道與立體交叉龍口

（1）橫移滑軌。橫移滑軌采用2根P50鋼軌。鋼軌下部支撐采用3片P30工字鋼。滑道總長14 m，由橋臺、交叉龍口置換和制梁平臺組成。滑道間連接采用魚尾板接頭。滑軌軌腰按水平油頂頂程每80 cm進行鉆孔，插銷為φ32 mm圓鋼，將水平油頂底座固定在滑軌上，使梁體在滑軌上滑行。滑道接口處軌面設置10%楔形坡口，保證新舊梁橫移時平穩順利通過接頭。

（2）縱移軌道。縱移軌道采用D型梁橫梁支承P60鋼軌，軌距嚴格控制在1.8 m，移梁小車輪對踏面與鋼軌踏面之間的間隙小于5 mm，確保梁體縱移到位后橫移滑道的精準對接。

（3）立體交叉龍口。東西兩側縱移軌道上方設置2根50 cm鋼支墩，支墩上布置3片長3.3 m的Ⅰ30橫向滑道支承梁。支承梁設2根P50鋼軌橫向滑道，滑道長度與移梁小車的滑道等長（3.2 m）。縱橫移梁交替時，龍口拆除與橫移滑道對接時間控制在15 min內。

4.3 橫移油頂設備的選定

（1）油泵流量參數調整。新舊梁的橫移距離較長，保障橫移速度是施工關鍵。原有配套QYS60-1000型油頂及BZ50-15B型油泵的流量為6 L/min。經試驗一個頂程（80 cm）需用7 min，因受天窗時間限制，采用CY14-1B型油泵替代原有配套油泵，其流量10 L/min。在實際操作中，一個頂程控制在4 min內。舊梁橫移頂程12.3 m，新梁橫移頂程7.0 m，近20 m頂程橫移循環25次，橫移用時控制在100 min內。

（2）橫移梁體同步控制。新舊梁的橫移距離較長，新梁梁端與橋臺胸墻的梁縫為6 cm，梁體橫移時兩端必須同步，縱向偏移量不得大于1 cm。為確保安裝精度，對橫移油頂配套油泵流量進行精確檢校，通過加載試驗和調整，兩側油泵流量偏差應在5%以內；控制橫移滑道的安裝精度，兩側橫移滑道插銷孔眼與線路中心距離保持一致，且兩側滑道保持平行。

4.4 縱移梁小車

新梁及橋面道砟、軌枕總質量150 t。為保證縱移梁的安全及控制移梁小車速度，特定制了2臺由同步電機控制的移梁小車，其設計承重80 t，運行速度4 m/min。施工前對新梁移至移梁小車進行演練，移梁小車走行平穩，并能準確對位，從存梁平臺運行至新梁橫移位置（運行距離18.5 m）用時不到5 min。

存梁平臺

安裝在縱移軌道上的移梁小車

4.5 油頂通過接頭處理

橫移滑道分3節，有2處接頭。當水平油頂底座移至滑道接頭處時，在接頭處的魚尾板位置無法鉆固定油頂底座的插銷孔。因此，在油頂前端加設傳力頂鐵（1.0 m），使新舊梁繼續前移，直至通過接頭位置后，使用插銷固定油頂底座傳力頂繼續推移梁體。

4.6 提前解除支座，穿設滑軌

改變以往在天窗時間穿設舊梁滑軌模式，在天窗時間前，申請一個小天窗時間（90 min），梁體豎向頂升10 cm后，解除舊梁搖軸支座，穿設舊梁滑軌（舊梁支座高18 cm、P50滑軌15 cm，滑軌下墊3 cm硬木板），將滑軌與平臺上橫移滑道聯結成整體，滑道上涂黃油，落舊梁于滑道上。橋臺兩端梁縫采用楔形硬木頂死，防止梁體縱向位移；利用安裝在胸墻上的鋼支架約束舊梁橫向位移。支座解除后，24 h限速45 km/h。施工提前完成，為換梁施工節約天窗時間30 min。

4.7 新梁預鋪道砟與軌枕

為保證換梁后盡快恢復線路，新梁梁面道砟與軌枕在換梁施工天窗時間之前預鋪完成。軌枕按1 760根/km布置，位置與既有橋枕保持一致；預鋪道砟厚度按低于設計標高3 cm控制，減少新梁就位后補充道砟的工作量。

5 換梁施工

（1）換梁工序。架梁前準備工作→申請天窗時間慢行施工計劃→利用第一次小天窗時間進行舊梁試頂（調整梁縫）、穿設舊梁橫移滑軌→利用天窗時間進行換梁施工→利用換梁后的第二次小天窗時間進行支座墊砂漿→安裝2線之間蓋板、人行道支架→線路整修→恢復常速。

（2）天窗時間工序計劃與實際作業時間對比（見表2）。

（3）換梁注意事項。頂落梁時油頂擺放位置置于梁體重心處，應平穩牢固，頂梁時必須隨頂隨抄，設好保險；油頂頂面與鋼質或其他較滑物件接觸時，應使用木板防止滑動；落梁時應緩慢均勻下落；起落梁時應統一指揮、統一行動，兩端必須交錯起落，嚴禁同時起落。為防止新、舊梁在橫移時產生縱向移動，防止新、舊梁端與橋臺胸墻出現縱移造成相互“頂死”現象，根據設計的梁縫值安放導向軌或鋼管，并派專人觀察，發現縱向滑移及時糾偏，兩端的防偏設施在換梁施工完成后拆除。縱移梁時檢查移梁小車運行及走行軌情況，2臺移梁小車4人，站在前行方向，檢查移梁小車通過接頭情況，以及是否有爬軌現象。

表2 工序計劃與實際作業時間對比

[1] 鐵運［2012］280號 鐵路營業線施工安全管理辦法[S].

[2] 鐵運［2006］177號 鐵路工務安全規則[S].