某鐵路專用線跨越唐包鐵路立交橋方案研究
——唐曹鐵路小集物流有限公司專用線跨越唐包鐵路立交橋方案研究

陳廣賀

中鐵工程設計咨詢集團有限公司 濟南設計院 山東 濟南 250022

近年來，隨著經濟飛速發展，大型企業運量迅猛增長，以及貫徹落實黨中央“持續實施大氣污染防治行動，打贏藍天保衛戰”，積極踐行“公轉鐵”戰略部署和要求的具體實踐，鐵路專用線項目如雨后春筍般涌現，其中部分專用線上跨既有鐵路，“鐵跨鐵”項目的建設會對既有鐵路運營安全造成較大影響，因此，在項目方案研究階段，應把保證既有鐵路安全放在首要位置，在此前提下，確定合理可行的橋梁方案。

1 工程概況

唐山唐曹鐵路小集物流有限公司鐵路專用線工程位于唐山市豐南區，專用線線路起自唐曹鐵路預留的豐南西站，至瑞豐鋼鐵西南側設小集裝卸站Ⅰ場（瑞豐場），新建線路長度24.373km[1]。新建東華鋼鐵支線，新建線路長度2.455km，如圖1所示。本線的建設有利于降低運輸成本、提高企業經濟效益、滿足企業長遠發展的需要。

圖1 跨越處既有唐包鐵路現狀

2 建設條件

2.1 橋位處既有唐包鐵路現狀

交叉位置位于唐包鐵路唐山西站至豐南南站區間，專用線與唐包鐵路夾角為18°，唐包鐵路運營速度為80km/h，雙線，線間距4.0m，電氣化鐵路，路基高度約5.5m，交叉處路基面寬度約為13.3m。

2.2 專用線建設標準

（1）鐵路等級：Ⅲ級。（2）正線數目：單線。（3）設計速度80km/h。（4）最小曲線半徑：一般600m，困難500m。（5）限制坡度：6‰。（6）牽引種類：電力。（7）抗震設防烈度：Ⅷ度（0.2g）。

3 建設方案依據

根據國家鐵路集團有限公司和中國鐵路北京局集團有限公司相關規定，無砟軌道區段的路基和有可能破壞地基加固效果的有砟軌道區段路基及各種過渡段，禁止框構頂進、管涵下穿。交叉處既有唐包鐵路已進行地基加固處理，因此只能選擇上跨唐包鐵路方案，為減小對既有唐包鐵路運輸及設備的影響，進行橋式方案研究。

3.1 橋下凈空

按照《鐵路技術管理規程（普速鐵路部分）》（TG/01-2014）規定執行。

橋下凈高（既有唐包鐵路軌面距離專用線梁底）H≥8.85m，其構成為6.45（接觸網導高）+1.4m（接觸弓結構高度）+0.5m（靜態間隙）+0.5m（中心錨節富余量）。

4 橋梁設計方案

跨越鐵路立交橋應滿足鐵路部門相關要求，橋墩外緣距離接觸網正饋線距離L≥4.5m=3.0m（橋墩外緣距離帶電體安全距離）+1.5m（導線最大風偏值）。綜合考慮工程投資、橋梁跨度、結構體系、施工方案等因素，主要研究了3個方案：

①門式墩+16m簡支梁方案；②門式墩+32m簡支梁方案；③2×120m轉體T型剛構方案。

4.1 方案一：主跨16m簡支T梁+門式墩

（1）橋型布置。為降低線路縱斷標高，主跨采用16m簡支T梁+門式墩方案。上跨唐包鐵路采用6×16m簡支T梁，采用3孔門式框架墩、鋼橫梁；2孔鋼筋混凝土門式框架懸臂墩[2]。簡支T梁采用預制架設施工，框架墩鋼橫梁采用預制吊裝施工，橋址平面圖如圖2所示。

圖2 方案一 橋址平面圖

（2）橋梁橫斷面?？蚣芏张c既有唐包鐵路相對位置關系詳見圖3、圖4。

圖3 方案一 95#、96#、97#框架墩標準橫斷面示意圖（單位：cm）

圖4 方案一 94#、98#框架墩標準橫斷面示意圖（單位：cm）

（3）橋墩、基礎。上跨唐包鐵路處采用框架墩、鋼橫梁。根據墩臺處的地質情況采用鉆孔灌注樁基礎，樁徑為1.0m。

跨越唐包鐵路節點，為減小對既有路基的開挖影響，既有路基局部幫寬，5孔框架墩承臺均上抬置于自然地面之上，砌筑漿砌片石護砌外露承臺；其中94#、98# 2孔鋼筋混凝土門式框架懸臂墩整體置于唐包線外側。

（4）施工工藝?？缭教瓢F路節點，橋墩及基礎現澆施工，鋼橫梁預制吊裝，吊裝時接觸網停電、要點施工[3]。

簡支T梁采用預制架設施工。在制梁場預制簡支T梁，采用架橋機架設，跨鐵路孔架設時接觸網停電、要點施工。

具體施工步驟詳見圖5。

圖5 方案一 施工工序圖

4.2 方案二：主跨采用32m簡支T梁+門式墩

（1）橋型布置。上跨唐包鐵路采用主跨采用3×32m簡支T梁+門式墩，采用2孔門式框架墩、鋼橫梁；1孔鋼筋混凝土懸臂墩。簡支T梁采用預制架設施工，框架墩鋼橫梁采用預制吊裝施工，橋址平面圖詳見圖6。

圖6 方案二 橋址平面圖

（2）橋梁橫斷面?？蚣芏张c既有唐包鐵路相對位置關系詳見圖7、圖8。

圖7 方案二 94#、95#框架墩橫斷面示意圖（單位：cm）

圖8 方案二 93#鋼筋混凝土懸臂墩橫斷面示意圖（單位：cm）

（3）橋墩、基礎。上跨唐包鐵路處采用框架墩、鋼橫梁。根據墩臺處的地質情況采用鉆孔灌注樁基礎，樁徑為1.0m?？缭教瓢F路節點處，為減小對既有路基的開挖影響，路基夯填幫寬，2孔框架墩承臺上抬，砌筑漿砌片石護砌外露承臺[4]。

（4）施工工藝。施工工藝采用預制架設施工。在梁場預制T梁，采用架橋機架設，跨鐵路孔架設時接觸網停電、要點施工。橋墩及基礎現澆施，鋼橫梁預制吊裝，吊裝時接觸網停電、要點施工。施工工序同方案一，具體施工步驟詳見圖5。

4.3 方案三：主跨2×120mT構橋

（1）橋型布置。采用2×120 m預應力混凝土單線T型剛構梁跨越唐包線，采用掛藍懸臂現澆、轉體施工。橋址位于R=600m曲線上，梁體采用單箱單室、直腹板結構。

圖9 方案三 橋址平面圖

（2）總體布置圖

圖10 方案三 總體布置圖

（3）橋墩、基礎。主墩采用鋼筋混凝土實體墩。墩身縱橫向尺寸為9.45m×5m；邊墩采用實體橋墩，其上設異性頂帽。

橋墩基礎采用群樁基礎。主墩承臺厚7.1m，基礎采用16根直徑2.0m鉆孔灌注樁基礎；邊墩承臺厚4.0m，基礎采用10根直徑1.25m鉆孔灌注樁基礎[5]。

（4）施工工藝。施工工藝采用轉體法施工。先平行鐵路方向掛藍懸臂法現澆梁體，通過主墩轉盤將梁體轉體就位后成橋。

5 方案比較

對以上三個方案做進一步比較，綜合考慮施工方案、工程投資、風險分析等因素。

5.1 方案一：主跨采用16mT梁+框架墩

優點：（1）縱斷面標高較低，全橋投資較少。（2）結構受力明確，均為常規結構，結構安全質量可控，施工難度小。（3）采用框架墩，施工簡單，無深基坑開挖，對鐵路影響小。（4）鋼橫梁自重較小，便于吊裝施工。（5）簡支梁自重較小，采用架橋機架設安全可靠性大。（6）現澆濕接縫、橋面系等在梁體架設時可同步實施。（7）位于半徑R=600m曲線上，采用小跨度簡支梁利于架梁作業和橋梁布置。

缺點：（1）跨鐵路框架墩為3孔，鋼筋混凝土門式框架懸臂墩2孔，施工期間對唐包鐵路影響稍大。（2）由于梁體孔數、片數較多，停電要點施工時間較長。

5.2 方案二：主跨采用32mT梁+框架墩

優點：（1）跨鐵路框架墩為2孔，鋼筋混凝土門式框架懸臂墩1孔，施工期間對唐包鐵路影響稍小。（2）結構受力明確，均為常規結構，結構安全質量可控，施工難度小。（3）采用框架墩，施工簡單，無深基坑開挖，對鐵路影響小。（4）梁采用架橋機架設安全可靠性大。（5）現澆濕接縫、橋面系等在梁體架設時可同步實施，由于梁體片數較少，停電要點施工時間較短。缺點：（1）縱斷面標高較高，全橋投資較高。（2）專用線為32m簡支梁，相應鋼橫梁需加大截面、自重較重，吊裝施工難度稍大。（3）位于半徑R=600m曲線上，采用32m簡支梁不利于架梁作業和橋梁布置。

5.3 方案三：主跨2×120mT構橋

優點：主跨采用轉體施工，要點施工時間短，對鐵路運營影響較小。缺點：（1）跨度較大、結構受力復雜，并位于半徑R=600m曲線上，轉體過程中期間偏心矩較大，設計、施工難度較高。（2）場地受限，實施難度大。

5.4 結論

綜合考慮施工方案、工程投資、風險分析等因素，新建專用線上跨既有線位于小半徑曲線上，方案一專用線縱斷面最低、投資最少，該方案可降低橋梁施工、運營、養護對鐵路的影響，故推薦方案一即主跨采用16mT梁+框架墩。