上海轨道交通3号线改造工程换梁方案研究

蔡 蔚

（上海轨道交通十三号线发展有限公司，200070，上海∥高级工程师）

上海轨道交通网络中绝大部分线路为放射线或割线，仅轨道交通4号线在宝山路站到虹桥路站区段与3号线接轨共线后构成网络中唯一的环线。从目前的高峰断面客流来看，共线段需开行26对列车才能满足现状客流需求。然而，由于共线段为简单接轨，导致单条线路非共线段和共线段运能分布不均。目前，共线段最大开行列车对数为22对/h，在同时满足3号线和4号线客流需求方面只能顾此失彼。随着2014年前后轨道交通12、13号线等逐步建成运营，预计4号线客流和共线段客流还将大幅度增长。因此，对轨道交通3号线进行改造，优化3、4号线的运营组织方式，释放更多共线段运能给4号线，已经是十分迫切的问题。

1 改造工程概况

根据客流分析和统计数据，目前上海火车站站——宝山路站为共线段客流高峰最大断面。考虑到确保既有线路运营和实施难度等因素，选择在上海火车站站——宝山路站区段增设线路，实现3、4号线分线运营。通过改造，3号线可在上海火车站站折返，实现与4号线在宝山路站和上海火车站站同向同台换乘。届时共线段内的环线运能将大大提高，也能为今后客流增长创造良好的运营条件。

改造工程新建线路全长约3km，其中区间高架线1.33km，地面线1.67km。如图1所示，在上海火车站站北侧增设地面线路，同时新建岛式站台和换乘大厅，改造车站东、西两侧道岔并新建牵引变电站；在宝山路站既有线两侧增设高架线路，改造辅助用房并增设站台，新建牵引变电站并改造车站道岔，然后与既有4号线连接。区间部分需改造大统路地道，新建高架线路，并对原有高架桥梁实施换梁和加宽改造。在此基础上同步完成3号线信号系统、供电系统以及相关机电设施的改造。为了最大限度地保证运营，各部分工作必须见缝插针地同步实施，待条件具备后中断运营，实施换梁并切换信号和供电系统。从施工筹划来看，将既有线路改造为道岔区并将既有梁体替换为新建异形梁体，在最短的时间窗口内中断运营并安全可靠地实施换梁，是改造工程成败的关键之一，也是本文要探讨的问题。

图1 上海轨道交通3号线改造工程示意图

2 换梁方案比选

换梁施工位于交通路南侧、轨道交通3号线宝山路站口西侧的既有高架区间段。如图2所示，需要在轨道交通3号线中断运营的封锁时间内将既有的5片等宽梁换为5片异形梁。

图2 换梁方案示意图

在换梁施工中，首先要确保轨道交通3号线的运营安全，梁体的预制、吊装、顶推等作业都必须精确计算、精心实施，以保证万无一失。其次，由于换梁施工区域要占用交通路和铁路客技站，而客技站内股道均具有检修或存车功能且作业繁忙，所以要尽可能减少影响交通路和客技站内既有股道的时间和范围。第三，宝山路北侧交通路为单行道，道路南侧居民楼密集，交通路是周围居民的唯一出行道路，在选择施工方案时要尽可能减少对周围居民正常生活的干扰，充分考虑社会稳定因素。综合以上原则，可采用四种方案进行施工。

方案一：吊老梁移新梁。即采用提梁机将既有梁体提运，落至既有线北侧预留空地后解体运出；在高空制梁平台上预制新梁，待梁体徐变完成后利用移梁轨道横移，分步到达设计位置。

方案二：提梁机换梁。即采用提梁机将既有梁体依次提运，落至制梁位东侧预留空地后解体运出；在地面错位预制新梁，待梁体徐变完成后采用提梁机依次提运架设至设计位置。

方案三：南侧制梁北侧落梁。即在既有线北侧（交通路侧）搭设落梁平台，将既有梁体横移至落梁平台后逐步落梁至地面解体运出；在既有线南侧（客技站内）搭设制梁平台预制新梁，待梁体徐变完成后通过横移轨道移入设计位置。

方案四：北侧制梁南侧落梁。即在既有线南侧（客技站内）搭设落梁平台，将既有梁横移至落梁平台后逐步落梁至地面解体运出；在既有线北侧（交通路侧）搭设制梁平台预制新梁，待梁体徐变完成后通过横移轨道移入设计位置。

四种方案的分析比较如表1所示。方案一对交通路影响较大，且施工难度也最大，基本上可以排除。方案三和方案四相对于方案二多占用铁路客技站三条股道，与铁路协调难度相对较大。经综合分析，推荐采用方案二，即提梁机换梁方案。

3 提梁机换梁方案

提梁机换梁施工方案如图3所示，主要包括施工准备、新梁预制、换梁施工等工作内容。

3.1 施工准备

首先要对铁路客技站16、17股道，以及管线和机电设备等进行拆除、迁改施工，为移梁做好准备。针对上海的软土地质条件，采用钻孔灌注桩由东向西加固提梁机轨道基础。客技站区域的地基处理应在股道拆除改迁后完成。换梁段桥梁下部结构施工可与提梁机轨道地基处理及客技站内股道拆除同时进行。

表1 换梁方案比较分析表

图3 提梁机换梁施工方案

3.2 新梁预制

在交通路设置预制梁台座，按2＃→3＃→1＃→4＃→5＃（见图2的梁体编号）的顺序逐跨预制梁体。梁体预制完成后，整体道床和桥面系在梁体吊装前施工安装到位。

3.3 提梁机组装调试

所选提梁机应为专业生产厂家根据现场施工条件专门设计，跨径36m，净高28m，并确保吊钩与接触网门架有2m的安全距离。提梁机的组装在制梁期间进行，其客技站内的支腿拟采用25t汽车吊配合液压顶升进行组装。为了减少对客技站股道的影响，客技站内柔性支腿安装时，横桥向采用刚性支撑，纵桥向采用拉绳进行固定。提梁机横梁共4片，每片83t，在夜间封锁时段采用400t汽车吊起吊安装。

3.4 换梁施工

换梁施工需在中断运营期间完成。首先拆除既有线路上的管线，并将既有钢轨于每片梁端切割断开；然后用提梁机按1＃→2＃→3＃→4＃→5＃的顺序逐片将老梁提至准备好的存梁处。旧梁吊离时需要垂直将梁体提起3.68m（既有梁梁高2m，加上既有梁混凝土侧板高1.68m）后方可横移至新梁预制场地上方，再纵移至落梁处。因为提梁机吊钩距接触网门架只有2m的安全距离，所以吊1＃梁体时必须将其上的接触网门架割除。其余旧梁起吊适当高度即可纵横移，所以可带接触网门架起吊。接下来进行支座改造，将旧有支座按设计改造或者替换，以满足新梁要求。然后用提梁机按5＃→4＃→3＃→2＃→1＃的顺序逐片将新梁吊装至设计位置。与1＃旧梁同样道理，1＃新梁最后就位，接触网门架必须吊装到位后安装。其余新梁可吊装前安装到位。最后精确调整新梁水平及高程至设计位置。

3.5 轨道施工

新梁就位后，安排4个班组铺设道岔并连接两端线路（采用有缝线路临时过渡），整修后达到开通要求。线路开通大封锁后，利用夜间停运时间，要点进行移梁段的无缝线路施工至轨道改造完成。

3.6 旧梁拆除

移出的旧梁落至地面预留位置后即可使用墙锯切割机依次分块切割，从交通路运出。在对旧梁切割时，首先切割梁片两翼缘板，再对梁箱体进行分块切割。

4 施工难点及措施

4.1 梁体标高和水平位置的精度控制

由于在换梁工作完成后要立即进行轨道接驳以满足列车运行的要求，而轨道交通结构又是混凝土整体道床，所以施工中对于换梁和轨道结构的精度要求非常高。首先，要加强制梁过程的精度控制，使用优质木胶板做外模，并在木模板内侧贴设白铁皮衬里，使得梁体外形光滑顺直，从而精确保证梁体的外形尺寸。其次，在梁体的顶面四角打设4个钢筋控制点以控制移梁过程中的标高，并在其轴线的两端及中央打设3个轴线对中控制点；在移梁和落梁就位时使用2台自动安平水准仪和1台全站仪控制标高和轴线对位，使用1台经纬仪消除测量误差。此外，在梁体静置徐变期间进行24h监测，掌握相关数据以供分析。通过上述措施并利用先进的同步顶升系统，可控制顶升和落梁过程中的施工误差小于4mm，最终将标高误差控制在15mm、轴线误差控制在9mm范围内。

4.2 各专业单位的协同作业

城市轨道交通运营是一项综合性工作，在换梁的过程中涉及到运营、工务、电务、通号、资产等多个专业单位，因此，对换梁过程中的各项工作进行精密筹划并建立有效的协调指挥体系，确保各专业单位在施工过程中紧密合作，是确保轨道交通3号线按计划开通的关键。首先，要建立协调联动工作机制，由一定层次的领导负责，通盘指挥各相关作业单位。其次，要编制详尽的换梁工作计划，并召集各专业单位推敲论证，直至各项工作的责任单位和工作周期落实。第三，要对各项工作接口进行专项管理，施工前充分论证相关工作的接口部位和内容，制定相应的安全质量预防措施和应急预案，并落实专人负责接口管理。第四，由于各专业队伍都集中在同一个工作面上，必须做好施工便道、施工场地、用水用电、起吊安装等方面的协调管理工作，以确保各项工作有条不紊。

［1］郭晋.浅谈桥梁拆、换梁施工技术［J］.知识经济，2009（7）：118.

［2］李彦军.北京东三环主路下京秦铁路2＃桥换梁施工设计［J］.铁道建筑，2007（4）：35.

［3］刘文斌.横向移梁法架梁在既有铁路换梁施工中的应用［J］.铁道建设，2005（2）：12.

［4］张健.郑徐铁路响河中桥换梁施工技术［J］.铁道标准设计，2005（10）：45.

［5］徐惠纯.铁路桥梁施工技术研究［J］.铁道建筑技术，2008（12）：42.