跨越既有鐵路橋梁方案概述

李曉陽

（中國鐵路設計集團有限公司，天津300142）

1 引言

近年來，我國鐵路建設發展迅猛，鐵路網越來越密，新建線與既有鐵路交叉跨越情況越來越多。 另一方面，行車密度不斷加大，運營單位對既有線安全要求不斷提高，新建橋梁跨越既有線時如何減小對既有線運營的干擾是方案設計考慮的重點，也是方案是否能夠獲批的關鍵。 主要采用的方案有：框架墩方案、空間剛架方案、轉體施工方案、頂推施工方案等[1]。 采用哪種方案更優主要考慮兩線夾角、凈寬要求、凈空高度、既有線運營繁忙程度等因素。

2 框架墩方案

框架墩主要適用于線路交叉角度較小， 并且凈空高度不受限的條件下，在新線引入既有樞紐的方案中應用較多。 框架墩柱根據既有線的平面位置見縫插針布置在其兩側， 通過橫梁上支承墊石的橫向移動來滿足上部結構的布置需求。

框架墩的橫梁結構形式有預應力混凝土橫梁、鋼橫梁、預制拼裝組合橫梁等幾種形式。 預應力混凝土橫梁采用支架現澆施工簡單相對經濟， 但需要搭設支架工期較長對既有線影響較大，適用于跨越專用線等行車密度不大的鐵路工程。 鋼橫梁在工廠加工后運抵現場吊裝就位， 既節省工期又降低對既有線行車的干擾，但造價相對較高，是目前跨越既有線采用較多的方案。 預制拼裝組合橫梁是在橋下預制混凝土橫梁，吊裝至墩頂后澆筑連接部位混凝土并張拉預應力， 此方案能減小對既有線行車干擾，成本適中，相對鋼橫梁能夠減小后期運營單位養護維護難度。

框架墩方案設計過程中， 應盡量減小基礎的尺寸并在條件允許的情況下適當上抬承臺減小基坑開挖深度， 降低基礎施工對既有線的干擾。 墩身高度及橫向跨度需結合地質條件、地震烈度、凈空條件等多方面因素綜合考慮確定。梁部可采用預制架設的小跨簡支梁，但在跨越高鐵或運營繁忙的干線時多采用頂推或拖拉法施工的連續梁（ 見圖1）。

圖1 框架墩方案

3 空間剛架方案

空間剛架結構具有小角度跨越能力強、整體剛度大、建筑高度低、 橋跨布置容易等優點， 主要適用于兩線交叉角度較小，并且凈空高度受限的情況下。 它是一種無底板的門式剛架結構，通過橫梁與邊墻的剛性連接，邊墻承受負彎矩進一步降低了橫梁跨中正彎矩，從而降低橫梁截面的建筑高度，爭取較大的凈空。

空間剛架的邊墻、樁基與既有線平行且連續設置、邊墻的掏空處理及邊墻間無底板設計等措施減少了施工期間對既有線的干擾，并使既有線在成橋后獲得很好的采光，同時具有一定的景觀效果（ 見圖2）。

橫梁主要有鋼筋混凝土和鋼混組合橫梁的2 種結構形式。鋼筋混凝土橫梁適用于跨越行車密度較少的單線鐵路， 鋼混組合橫梁適用于跨越行車繁忙的多線鐵路，為保證橫梁的整體性，鋼結構需要做好縱橫連接及豎向橫向變形控制措施。 鋼混組合結構較鋼筋混凝土結構具有更大的跨越能力，對既有線影響更小的優點，但是也有運營養護難度較大的缺點。 邊墻可以采用外包鋼箱的方案，增加其結構強度和剛度的同時兼具施工期間模板，減小對既有線影響。 空間剛架方案應用較多，目前橫向最大跨度已經做到32.8m[2]。

圖2 空間剛架方案

4 轉體施工方案

轉體結構適用于兩線交叉角度較大的特殊結構， 考慮在既有線上方施工工期長、 風險高等不利因素而采用的一種方案。 它是指將橋梁結構在非設計軸線位置制作（ 澆筑或拼接）成形后，通過轉體就位的一種施工方法（ 見圖3）。 常采用的轉體結構形式有： 連續梁、T構、V 構、斜拉橋等。目前，轉體方案應用比較廣泛，對既有鐵路的運營影響可以降至最低。

轉體結構的核心是轉動球鉸裝置，根據球鉸裝置的位置可以分為墩底轉體、墩頂轉體2 種形式。 墩底轉體方案的轉體系統布置于地面上，施工較為方便并且具有較高的安全性， 是目前應用最廣泛的一種方案。 墩頂轉體方案適用于橋墩較高、橋墩體量較大或基礎地下水位埋深較淺時，可以大幅度減小轉體質量、轉盤和球鉸體量以及基礎尺寸和防護工程數量等， 相應還可適當減小主跨跨徑。 近年來，永臨結合的墩頂轉體方案應用也不斷增多，最大跨徑已達130m[3]。

為減小轉體結構在跨中合龍過程中對既有線的影響，方案設計階段盡量將合龍段投影位置優化至既有線安全距離之外，另外也可以在連續梁合龍段外側包鋼箱，轉體就位后在鋼箱之內進行合龍段施工，目前，已在較多項目中得到良好應用。

圖3 轉體施工方案

5 頂推施工方案

下承式鋼桁梁及鋼箱拱因其上建高度低、結構剛度大、質量輕等特點在跨越既有線的大跨結構中采用較多。 由于在既有線上方進行桿件拼裝施工周期長且安全風險高，因此，多采用在既有線旁拼裝完成后頂推就位的施工方案（ 見圖4）。 頂推施工方案具有機具設備簡單、 節省施工用地、工廠預制質量可控、不影響既有線運行安全性高等優點，但成本相對較高，后期運營維護費用相對較高。

圖4 頂推施工方案

6 結語

兩線交叉角度較小，可首先考慮框架墩結構，根據既有線的寬度和運營繁忙程度來選擇合理的橫梁類型。 如若凈空高度受限可考慮空間剛架結構， 行車密度較少的單線鐵路選用混凝土橫梁，運營繁忙的多線鐵路選用鋼混組合橫梁。 單跨跨越既有鐵路時，可首先考慮轉體T 構或連續梁方案，更易被運營單位接受。 如若凈空受限可采用下承式鋼桁梁或鋼箱拱頂推方案。

跨越既有線情況各有不同， 設計時應具體分析， 綜合考慮，詳細比較后確定施工安全，經濟合理，運營維護方便的橋梁方案。 期望本文能為跨越既有鐵路工程的方案設計提供一定參考。