跨越既有線施工時幾種合攏形式的結構設計

杜駒

摘要：隨著鐵路客運專線建設的高速發展，新建客運專線的設計施工均臨近既有線以達到節約土地、節能減耗的目的。所以新建客運專線就有大量跨越既有鐵路修建的橋梁、臨近既有鐵路修建的路基，甚至部分線路涉及到改移既有鐵路，而確保施工過程中不對既有鐵路的運營產生危害。

關鍵詞：結構；既有線；支架；模板體系

1、引言

在既有線道路上進行橋梁建造，特別是現澆箱梁施工，則面臨著現狀道路繁重的交通壓力、車輛人行安全以及稀缺的作業空間的限制。這就給城市既有線改造現澆箱梁支架、模板體系設計提出了更高的要求——既要滿足經濟性、安全性、裝拆運輸便利性，又要與周邊環境相互協調，實現“友好型、節約型”的目的。本文結合永廣龍川河跨越既有線工程實例，就這一問題進行了簡要的探討，僅供參考。

2.幾種合攏段方案概述

2.1工程概況

因龍川河連續梁跨既有線鐵路線，與既有新長鐵路交角只有十八度，導致箱梁60m主跨與既有線交匯距離長，主墩又與既有線橋墩距離近。同實既有線屬于貨運線，每天上行.下行列車繁多。因此施工過程中對如何確保既有線行車安全，防止高空落物成為施工中的重點和難點。新建橋梁與既有線路平面關系圖，如圖1所示。

圖1、新建橋梁與既有線路平面關系圖

2.2合攏段方案

經現場勘查，最終決定龍川河大橋采用轉體結構施工，轉體合攏段正好位于既有線路上方，為使合攏段施工不對既有鐵路的運營產生危害，經研究決定采用三種方案比選：方案一、防護棚架；方案二、吊模法施工；方案三鋼殼法施工。

2.3采用防護棚架

采用棚架對連續梁兩墩柱間既有線進行整體全包防護。棚架防護的特點是：能有效防止高空落物。往常多采用棚架防護方案，但是棚架搭設增加了施工封鎖的次數，尤其是拆除防護棚架的拆除逢場困難。需要大量的封鎖時間，橋梁施工完成因拆除棚架后續工程量大。

2.4吊模施工

吊模法施工時對既有線上方兩個吊模采用鋼板進行全包封。吊模密封方案的特點：吊模地步采用鋼板全包密封，有效的防落物措施保證了既有線行車安全和施工安全：同時減少了對既有線的封鎖時間，降低工程造價，避免因安裝拆除棚架帶來的安全風險，縮短了施工工期。吊模全封閉的缺點就是吊模底模平臺和防護鋼板連接在一起，增加了吊模的重量，吊裝難度相當大。

2.5鋼殼法施工

鋼殼法施工是采用鋼筋混凝土與鋼結構的組合形式，在合攏段處外包一層專門設計的剛板，施工時可利用外包鋼板作為合攏段的外模板及施工平臺，減少了合攏段外模的加工、安裝等的工序，吊模法施工時，需對合攏段進行重新設計，施工時省去了模板安裝及既有線防護等的工序，具有施工效率高、安全風險小的特點。

3.幾種合攏段方案結構設計形式

3.1防護棚架結構形式

防護棚架由基礎、立柱、桁架、縱向聯接系、鋪板及防電板組成。總長60m，總寬14m。立柱縱向中心距5m。

基礎采用鉆孔灌注樁基礎，立柱采用300*6鋼管，間距5m。縱向主梁采用20工字鋼，橫向采用14槽鋼，間距為2.5米。立柱與基礎采用預埋錨栓連接。橫梁采用輕質鋼桁架，與立柱通過高強螺栓剛性連接。

為保證棚架整體穩定，立柱之間設置縱向聯接系。縱向聯接系由水平連系桿和剪刀撐構成。水平連系桿采用14槽鋼鋼，與立柱采用高強螺栓連接。剪刀撐設在棚架兩端和中間，以抵抗棚架所受縱向荷載。

防護棚架的計算模型如圖所示：

3.2吊模法結構形式

合攏段長度為2m，設計時按左右兩側各懸挑20cm考慮，吊模設計圖：吊模主橫梁采用40工字鋼，間距2.4m，橫向采用16槽鋼，間距底版為1.4m，腹板為0.5m。小吊桿選用φ32精軋螺紋鋼。

吊模結構的計算模型如圖所示：

3.3鋼殼法結構形式

鋼殼法即包鋼-混凝土組合梁就是在鋼筋混凝土或素混凝土構件外側包有角鋼或鋼板的橫向承重組合構件。傳統的外包鋼-混凝土組合梁屬于空腹式型鋼混凝土組合梁，是采用四周角鋼和橫向箍筋拼焊而成的骨架，內部填充混凝土與型鋼共同受力。我國水利電力部門于1978年開始研究這種組合結構，經過系統的試驗研究，已應用于電力、石油、冶金等部門二十多個工程中，并將其設計方法列入了《鋼-混凝土組合結構設計規程》（DL/T5085-1999）。

圖12、鋼殼法大樣圖

鋼與混凝土連續組合梁是一種合理、經濟的結構形式，它具有節約鋼材，降低造價，增加梁的剛度和提高承載力等優點。由于組合梁工字鋼梁的上翼緣受剛性很大的混凝土板的側向約束，在組合梁的負彎矩區域，鋼梁下翼緣在承受較大的可變荷載以及不利荷載分布時，呈受壓狀態而產生側向失穩，并伴隨鋼梁腹板的橫向變形。連續組合梁的另一種失穩是在其中間支承附近鋼梁腹板和下翼緣的局部失穩，這類失穩的特點是發生在鋼梁高度尺寸的局部范圍，是起源于中間支承附近受壓板的失穩。外包鋼-混凝土組合梁由于鋼梁內部填充混凝土，對鋼梁底板和側板都有約束作用，因此可以避免組合梁在負彎矩作用區下的失穩。

4.結語

根據反復討論最后采用方案三，即鋼殼法，該施工方案將既有線的影響降到最小，同時又約束了鋼梁底板和側板，提高了梁的剛度和承載力。在既有線施工中，應反復論證吊模安裝、前移、模板安裝、鋼筋安裝綁扎、混凝土澆筑及吊模操作平臺等的結構形式，確保施工過程中不對既有鐵路的運營產生危害。

參考文獻：

[1]南寧鐵路局營業線施工安全管理實施細則補充規定[R].2010.

[2]鐵路營業線施工安全管理辦法[R].2008

[3] 黃俊光. 緊鄰深基坑施工相互影響的模擬分析. 建筑結構. 2012（06）