線橋偏心撥道整治方法探討

俞友強(qiáng) 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司金溫鐵路有限責(zé)任公司

1 問題及現(xiàn)狀

既有金溫貨線為單線鐵路，線路允許速度小于120 km/h，全長(zhǎng)225.032 km，共有橋梁130座，除1座鋼梁橋外，其余129座均為污工橋。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)共有26座橋梁（均為污工梁）存在線路偏心問題，最大偏心值達(dá)102 mm，位于K236+866處的112號(hào)牛山橋。

《普速鐵路工務(wù)安全規(guī)則》規(guī)定，線路允許速度小于120 km/h時(shí)，線路中心與污工梁中心的偏差不應(yīng)大于70 mm，超出該容許范圍，會(huì)造成墩臺(tái)間兩片梁體受力不均，對(duì)梁體的安全承載造成嚴(yán)重影響，給行車安全帶來安全隱患。因此需及時(shí)查明偏心原因，并開展偏心整治。

2 線橋偏心原因分析

造成線橋偏心的原因一般可以歸結(jié)為設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)三個(gè)方面：

（1）設(shè)計(jì)方面。受鋪設(shè)條件的限制，線路線形設(shè)計(jì)時(shí)曲線半徑設(shè)計(jì)偏小，線路開通運(yùn)營(yíng)后列車通過產(chǎn)生的橫向力加大，造成曲線上股橫移。這是曲線橋梁上線橋偏心總是偏向曲線上股的直接原因。

（2）施工方面。施工時(shí)，對(duì)線、橋中心控制不嚴(yán)，導(dǎo)致架梁時(shí)的梁體中心線偏差以及鋪設(shè)線路時(shí)線路中心線偏差，兩者疊加造成線橋中心偏差超限。施工誤差超限是造成線橋偏心的重要原因。

（3）養(yǎng)護(hù)方面。線路工區(qū)日常撥道時(shí)，一般采用簡(jiǎn)易法，僅憑經(jīng)驗(yàn)撥道，未考慮實(shí)際線橋偏心量，致使線橋偏心值超限。

3 現(xiàn)場(chǎng)概況及整治方案

3.1 設(shè)備臺(tái)賬資料

112號(hào)牛山橋K236+745.2～K236+986.8 m，橋中心里程K236+866，長(zhǎng)度241.6 m；金溫貨線K236+726.77 m～K236+865.65 m，曲線全長(zhǎng)138.88 m，左向曲線R=400 m，轉(zhuǎn)向角12°43′55.2"，緩和曲線長(zhǎng)50 m，超高100 mm。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料

為準(zhǔn)確掌握曲線正矢各測(cè)點(diǎn)處線橋偏心數(shù)據(jù)，測(cè)量橋梁偏心各測(cè)點(diǎn)與曲線上股正矢測(cè)點(diǎn)一致，由于該曲線為左向曲線，“+”號(hào)表示橋梁中心偏向右股（即上股），曲線需下壓；反之“-”號(hào)表示橋梁中心偏向左股（即下股），曲線需向上挑；線路、路橋?qū)I(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況見表1。

表1 曲線正矢各測(cè)點(diǎn)處線橋偏心檢測(cè)值

從表1可知，線橋偏心超限主要集中在圓曲線及附近，最大值位于6#點(diǎn)達(dá)102 mm，超容許偏心值32 mm。

3.3 整治方案

根據(jù)實(shí)際情況，存在兩種整治方案：

（1）橋梁和線路結(jié)合整治。即首先調(diào)整梁位置，把各片梁體的外側(cè)超高調(diào)整相同，使每片梁的傾斜角度都相同，然后再撥正橋上線路，使橋上各點(diǎn)都不超限。

（2）只撥正線路，不考慮梁的位置。即通過計(jì)算撥正曲線，使橋上各點(diǎn)的偏心不超限。一般情況下，如果控制梁端和跨中點(diǎn)的偏心不超限，則梁上任意測(cè)點(diǎn)的偏心都不會(huì)超限，反之，如果橋上各測(cè)點(diǎn)的偏心都不超限，則梁端和跨中的偏心也不會(huì)超限。

考慮到第一種方案實(shí)施難度較大，需要多次封鎖線路，且封鎖時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)行車干擾很大；而第二種方案工作量較小，只需一次封鎖，對(duì)行車干擾小，因此按照第二種方案實(shí)施。

4 現(xiàn)場(chǎng)整治

4.1 撥道量計(jì)算

由表1可知，緩和曲線正矢第2#、6#、14#點(diǎn)正矢差最大為4 mm，圓曲線正矢第8#點(diǎn)正矢差最大為5 mm，該曲線正矢達(dá)到作業(yè)驗(yàn)收容許偏差管理值標(biāo)準(zhǔn)。微調(diào)個(gè)別點(diǎn)的撥道量（如2#下壓4 mm）減少相鄰點(diǎn)正矢差之差，相鄰點(diǎn)曲線順接更圓順，起不到整治線橋偏心效果作用。

按既有曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)度不變的情況，各測(cè)點(diǎn)繩正法曲線撥道計(jì)算值見表2。

表2 各測(cè)點(diǎn)繩正法曲線撥道計(jì)算值

從表2中計(jì)算全撥量可以看出，除第2#下壓2 mm外，其余均為上挑，勢(shì)必增加線橋偏心，因此若不改變既有曲線狀態(tài)，無法解決偏心問題。

4.2 撥道量?jī)?yōu)化

（1）內(nèi)移量計(jì)算

式中：

Li——計(jì)算點(diǎn)至曲線頭的距離

L0——緩和曲線長(zhǎng)度

δ=P——內(nèi)移量

R——曲線半徑

從上述公式可知，曲線內(nèi)移量（下壓）與曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)度之間的關(guān)系，整治線橋向上股偏心問題，必須增加曲線內(nèi)移量。

（2）曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)度比選

①緩和曲線長(zhǎng)度不變，曲線半徑減小

既有曲線R=400 m，L緩=50 m，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=502/(24×400)=260.4 mm。

當(dāng)R=350 m，L緩=50 m，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=502/(24×350)=297.6 mm。若曲線半徑調(diào)整至350 m時(shí)，內(nèi)移量理論上增加297.6-260.4=37.2 mm，則圓曲線長(zhǎng)度為：L圓=Rɑ-L緩=350×12°43′55.2"×Π/180°-50=27.77.66m＞25 m，符合普速鐵路線路修理規(guī)則第3.1.5條的特殊困難地段不應(yīng)短于25 m的規(guī)定。

當(dāng)R=300 m，L緩=50 m，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=502/(24×300)=347.2 mm。雖然內(nèi)移量理論上增加347.2-260.4=86.8 mm，還是達(dá)不到預(yù)期。則圓曲線長(zhǎng)度為：L圓=Rɑ-L緩=300×12°43′55.2"×Π/180°-50=16.66m＜25 m，不符合修規(guī)要求。

由此可見，單一調(diào)整曲線半徑還是無法整治偏心問題。

②曲線半徑不變，緩和曲線長(zhǎng)度增長(zhǎng)

當(dāng)R=400 m，L緩=60 m時(shí)，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=602/(24×400)=375 mm。曲線下壓量p=375-260.4=114.58 mm，曲 線 全 長(zhǎng)L=Rɑ+L緩=400×12°43′55.2"×Π/180°+60=148.88 m，圓曲線長(zhǎng)度L圓=148.88-120=28.88 m＞25 m，符合修規(guī)要求。

當(dāng)R=400 m，L緩=70 m時(shí)，圓曲線部分內(nèi)移量p=L2/24R=702/(24x400)=510.4 mm。曲線下壓量p=510.4-260.4=250 mm，下壓量過大，造成橋梁中心偏心下股。曲線全長(zhǎng)L=Rɑ+L緩=400×12°43′55.2"×Π/180°+70=158.88 m，圓曲線長(zhǎng)度L圓=158.88-140=18.88 m＜25 m，不符合修規(guī)要求。

通過上述兩種思路四種方案計(jì)算，可知僅“R=350 m，L緩=50 m”和“R=400 m，L緩=60 m”兩種方案符合修規(guī)技術(shù)要求，且“R=400 m，L緩=60 m”方案明顯優(yōu)于第一種，主要表現(xiàn)在下壓量、曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)度（超高變化率）等方面。因此采用既有曲線半徑R=400 m不變的情況下，將緩和曲線長(zhǎng)度由50 m調(diào)整至60 m，曲線頭尾往兩側(cè)直線延長(zhǎng)5 m，即K236+721.77 m～K236+870.65 m，曲線全長(zhǎng)148.88 m。

4.3 曲線計(jì)劃正矢計(jì)算

緩和曲線始點(diǎn)附近測(cè)點(diǎn)正矢計(jì)算，如圖1所示。

圖1 緩和曲線始點(diǎn)附近測(cè)點(diǎn)

緩和曲線終點(diǎn)附近測(cè)點(diǎn)正矢計(jì)算，如圖2所示。

圖2 緩和曲線終點(diǎn)附近測(cè)點(diǎn)

為準(zhǔn)確掌握既有測(cè)點(diǎn)撥動(dòng)量及撥道后偏心變化情況，保持既有測(cè)點(diǎn)位置不變，根據(jù)上述公式計(jì)算調(diào)整后曲線的計(jì)劃正矢，撥道后線橋偏心值見表3。

表3 撥道后線橋偏心計(jì)算值

根據(jù)計(jì)算撥道量和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行線路撥道，最大撥道量為-72 mm，撥道起止點(diǎn)為K236+721.77-K236+870.65 m，全長(zhǎng)148.88 m，將計(jì)算數(shù)據(jù)再次核對(duì)確認(rèn)，主要包括撥道的起止點(diǎn)、撥道方向、曲線五大要素，對(duì)應(yīng)正矢點(diǎn)限界，在測(cè)點(diǎn)位置標(biāo)注撥道量及撥道方向。

4.4 整治實(shí)施

現(xiàn)場(chǎng)撥道過程中的注意事項(xiàng)，包括：

（1）施工前對(duì)相關(guān)軌旁設(shè)備限界進(jìn)行測(cè)量，特別要注意撥動(dòng)方向一側(cè)的設(shè)備限界情況。

（2）無縫線路區(qū)段，應(yīng)符合鎖定軌溫要求。

（3）電氣化區(qū)段還應(yīng)有接觸網(wǎng)工區(qū)派人配合實(shí)施。

（4）設(shè)置撥道觀測(cè)樁，調(diào)查標(biāo)注好各樁與測(cè)點(diǎn)間的距離與撥道量。

（5）當(dāng)撥道量大于30 mm時(shí)，應(yīng)扒開枕頭道砟，大于50 mm時(shí)，要搬掉盒內(nèi)道砟至枕底平（需同步起道時(shí)無須搬），撥道后回填道砟，并將枕端道砟拉整夯實(shí)。

（6）撥好后要對(duì)高低和水平全面檢查一遍，超限處所要立即消除，幾何尺寸到達(dá)放行列車條件后方可開通。

（7）有縫線路地段，連續(xù)向同一側(cè)撥道且撥道量大，應(yīng)事先松開接頭螺栓；撥道時(shí)回彈量大時(shí)應(yīng)擰松一股扣件。

（8）緩和曲線順坡率及水平變化率，夾直線長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)定。

（9）夾直線及圓曲線長(zhǎng)度不得小于規(guī)定要求。

5 結(jié)論

經(jīng)認(rèn)真復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，通過調(diào)整曲線半徑或緩和曲線長(zhǎng)度，可以達(dá)到預(yù)期目的。由于梁的平面位置仍然存在偏差，采用撥道整治線橋偏心病害時(shí)不排除整正后有個(gè)別點(diǎn)偏心接近超限或少量超限，但不會(huì)影響橋梁的整體穩(wěn)定。

從工作量大小、施工效率及施工對(duì)運(yùn)輸影響程度等方面考量，推薦先考慮撥正線路整治線橋偏心問題。