谈既有铁路线某震害桥梁改扩建设计与施工

张美锋 高利艳 张 勇

1 概述

某既有线桥梁为一座跨径10m的钢筋混凝土π梁小桥，全长13.8m，实体桥台、扩大基础，桥高约5m，桥下净高3.5m左右。该桥位于两座隧道之间，东端距离隧道出口12m，西端距离隧道入口80m，平面位于半径R=351m圆曲线上。该桥始建于1953年，为跨越沟谷排洪而设，1981年进行电气化改造，设计流量15.6m3/s。

该桥跨越一冲沟，长约150m，最宽处约25m，相对高差约100m，冲沟主槽上游山坡植被稀少，山沟为土夹石质边坡，自然沟谷内堆积有破碎土夹石等堆积物，主槽东侧边坡为自重湿陷性黄土，沟谷内破碎土夹石堆积物较多，暴雨时雨水顺流夹杂、携裹破碎土夹石等堆积物，易形成泥石流。历史上该桥曾发生多次泥石流，多次出现河床淤积严重，下游吊沟冲毁、冲空，桥梁人行道被掀起的病害。2008年“5·12”汶川特大地震后，坡面大部分表土松动，一旦遭遇强降雨，产生的泥石流将会危及桥梁的安全。为确保铁路桥梁安全，加大泄洪流量，预防泥石流次生灾害的发生，对既有桥梁进行改扩建是非常必要的。

2 方案比选

围绕彻底根治病害、在不中断既有线路运营和确保运营安全这一条件下，确定了两个重点方案:

1)方案一，移位扩建为梁桥:新建扩孔桥梁中心拟设在原桥中心西侧22m处，采用便梁或大工字钢架空线路，拆除原既有1-10m钢筋混凝土π梁小桥，在既有桥梁西侧桥台外，重新修建1-24m预应力混凝土T梁，改移既有冲沟，使桥梁与既有冲沟正交。

2)方案二，移位扩建为框架桥:移位在原桥中心西侧22m处，在既有桥梁天水台外，采用便梁或大工字钢架空线路，重新修建1-20m钢筋混凝土框架桥，改移既有冲沟，使桥梁与既有冲沟正交。

方案比选:方案一的优点是改移既有冲沟后的走向，其冲沟主流方向顺直，与新建桥梁正交，桥下净空大，基础为桩基础，抗冲刷能力强，桥梁稳定性大，施工期间既有桥下线路架空，可兼作排洪;缺点是新桥桥台侵入既有桥梁西侧桥台，施工时，应架空线路，先拆除既有桥梁，同时在新设桥梁位置架空线路，开展新设桥梁的施工，增加了一次线路架空设备用量、增加了一次线路架空长度，需要架空便梁多，不利于线路架空设备的倒用和周转，线路架空时间长，对既有线运营干扰大。

方案二的优点是改移既有冲沟走向，使其主流方向顺直，与新建桥梁正交，新桥施工期间，框架桥在既有线路外侧预制，仅在框架桥顶进时架空线路，不用先拆除既有桥梁，线路架空时间短，减少了施工难度，缩短了线路架空和列车慢行时间，如果雨季施工，还可利用既有桥梁泄洪;缺点是相对梁桥而言，桥下净空较梁桥小，基础埋深浅，洪水对基础冲刷严重，会影响框架桥安全。

经对以上两个重点方案进行经济技术比选后，推荐采用将原桥移位改建为1-24m预应力混凝土T梁方案开展设计和施工。

3 改扩建设计

1)改建方案。

既有1-10m钢筋混凝土π梁小桥移位改建为1-24m预应力钢筋混凝土T梁中桥，扩大既有桥孔，并对既有泄洪渠进行改建，使其顺直，便于泄洪。

2)桥型布置。

改建桥梁采用1-24m预应力混凝土T梁，桥梁采用《专桥2059 C》修编版，为排洪而设，桥梁高度不受水文控制。全桥位于半径R-351m的曲线上。桥梁两侧设人行道，人行道宽度1.55m。按照《桥规》规定，桥上设置免拆式护轮轨，桥台设围栏和吊篮。

3)墩台及基础类型。

桥台采用曲线T形桥台;考虑地质承载力低及冲刷，桥台基础采用钻孔灌注桩基础，按柱桩设计，挖孔施工。承台厚2.5m，挖孔桩桩径1.25m，桩基础嵌入新鲜岩面不小于2.0m。

4)线路架空。

施工改建桥梁桥台时对既有桥梁有干扰，需采用钢便梁架空线路，先拆除既有桥梁，待改建桥梁施工完毕后转换架空，架设改建桥T梁。

5)泄洪渠改建。

将上游松动的土体上方卸载，并将既有泄洪渠裁弯取直，开挖后采用C15片石混凝土梯形槽铺砌，铺砌高5m，铺砌底厚35cm，梯形槽墙体与铺砌底面分离设置，墙体基础埋深不小于1.0m。铺砌下设10cm厚碎石垫层，梯形槽墙身3m～5m梅花状设置泄水孔，墙后泄水孔入口处设砂夹碎石反滤层。

6)桥台防护与检查。

桥梁两桥台铺砌采用片石混凝土梯形槽进行防护，并在桥梁铺砌上下游各设简易检查台阶一座。

7)桥台与路基本体连接处设置级配碎石过渡段，桥台后基坑采用级配碎石填筑，并对路基注浆加固防护。台后过渡段施工，路基表层以下2.5m深度范围内采用级配碎石分层夯填，其密实度应符合地基系数(K30)不小于150mPa/m或孔隙率(n)不大于20%的要求。桥台后基坑级配碎石填筑应分层夯填密实，桥台其余填土和桥头锥体渗水土填筑均应严格分层填筑密实。

4 施工组织设计

1)预应力混凝土T梁梁部施工采用梁厂预制、架构，人工横向推拉架设。

2)施工步骤分为两步:第一步先分别采用两孔24m便梁架空既有线，拆除既有桥梁和既有桥梁西侧桥台，施工新桥东侧和西侧桥台。便梁采用直径1.4m的挖孔桩支撑。架空既有线路后，在既有桥下游搭设排架，先横向将既有梁移出，然后拆除既有桥梁西侧桥台，修建新桥东侧和西侧桥台。此后一直保持既有桥梁下的线路架空状态。第二步重新调整架空线路，架设新梁。新桥东侧和西侧桥台混凝土达到设计强度后，路基填土恢复新桥西侧桥台后线路，采用24m便梁架空新桥两桥台之间线路，便梁支撑于两桥台上;采用16m便梁架空既有桥梁处线路，16m便梁一端支撑于挖孔桩上，另一端支撑于新桥东侧桥台上。在新桥上下游分别搭设排架和滑道，拆除新桥桥孔处挖孔桩，要点封闭线路，将24m便梁架空整体横向移出，拆除架空，将1-24m预应力混凝土梁连同枕木和钢轨一起横向移进架设到新桥台上。既有泄洪渠修建好后，上游改沟，将既有桥梁下采用片石混凝土回填为路基，彻底拆除线路架空，恢复线路。

3)线路架空采用挖孔桩支撑便梁，采用人工开挖，护壁厚25cm。挖孔桩采用C20混凝土，护壁采用C25钢筋混凝土。

4)施工顺序为:先架空线路、拆除既有桥梁和西侧桥台，修建新桥桥台;恢复线路，转换线路架空，架设新梁;改移泄洪沟，既有桥回填为路基;拆除架空，彻底恢复线路。

5)桥台。桩基础设计为灌注桩，按柱桩设计，挖孔桩施工;桥台基础采用现浇施工。施工完成后，回填土要分层夯实。

6)线路架空工字钢便梁之间采用钢枕连接，连接件可确保其可靠性，以保证行车安全，施工时列车限速45 km/h。

5 结语

既有线病害桥梁的改扩建设计应根据桥梁所处的位置进行合理的方案设计，本文震害桥梁的改扩建设计受桥位处东西两侧隧道及桥下冲沟的影响较大，设计单位在充分考虑上述因素的情况下进行了多方案比选，最终提出了桥梁移位改扩建设计方案。根据改扩建方案的特点提出了针对性较强的施工组织方案指导施工单位施工。目前施工单位根据改扩建设计及施工组织顺利完成了该桥的改扩建。设计方案确保了施工过程中既有铁路的正常运营，又彻底根治了桥梁病害，竣工后列车运营平稳。该桥梁的改扩建设计和成功实施对其他既有线病害桥梁的改扩建设计与施工具有积极的借鉴意义。

[1]刘 菠.岩洞湾大桥加固处治设计[J］.山西建筑，2011，37(12):187-188.