石太线上行160号桥换梁方案优化及实施

韩文璋

(太原铁路局工务处，山西太原 030013)

0 引言

既有石太线是国家铁路网中重要干线，随着客货运输的逐步分离，石太线将朝着重载方向发展。但部分薄弱的基础设施对运能的提升产生瓶颈阻碍，地处山区、上跨公路的上行线160号桥钢梁存在病害，工务部门对该桥实施换梁大修改造，以满足运输需要。

1 工程概况

石太线上行160号桥，建于1951年，位于测石—芹泉间，中心里程为136 km+340 m，全长45．2 m，由3孔上承式钢板梁组成，电气化牵引。3孔梁跨度不等，旧梁跨度分别为:9．8 m，20 m，10 m，桥梁主跨跨越307国道及常年流水的河沟。经过多年运营钢梁出现裂纹，梁体局部锈蚀严重，振幅超标，构成行车安全隐患。为消除桥梁病害，太原铁路局决定更换为等跨混凝土梁。设计完成后，经过多方面调查论证，公路、河道、梁下穿越的3根输电及通信电缆;平行梁跨左侧有7根信号、通信光电缆，轨面以上8 m范围的接触网设施等均对该桥的改造工程形成很大的阻力，因此解决各方面的难题才能顺利换梁。

2 方案介绍

2．1 大修设计方案

此次改造要将钢梁更换为预应力混凝土梁，支座支承垫石形式随之改变，桥墩台增设托盘、接扩顶帽，根据桥跨尺寸，3孔梁均为非标跨度(9．85+19．9+10．05)m。

2．2 影响换梁施工实施条件

1)桥下公路、河道及狭窄地形的影响。

2)接触网、电力、通信、信号电缆的影响。

3)铁路封闭时间对方案的影响。

2．3 换梁的方案比选

根据条件，有架桥机换梁和汽车吊换梁两种方案可供选择。

架桥机需沿铁路线跨局长距离运行，在大坡道及小半径曲线上运行困难，换梁需封锁三次，每次封锁时间320 min，对铁路运输影响较大。而汽车吊换梁需封锁线路两次，每次封锁时间300 min以内，旧钢桥可整体拆除，新梁可带人行道整体吊装就位，桥上作业人员安全可靠，对运输影响相对较小。经过综合论证后，选择汽车吊换梁方案。

汽车吊换梁要求桥下有足够的停车位置和存梁场地，场地应具备足够的承载能力，施工时需对接触网进行拨移并跨越接触网吊装梁体。

2．4 确定施工方案

1)根据条件确定吊车型号、布置施工场地，其施工平面图如图1所示。

图1 施工平面图

由于河流下游的可用空间有限，所以只能将吊车放置在河上游即线路右侧，接触网塔架也在线路右侧，配合时只能向右侧拨移(下锚地段不可拆除)，这样就无法避免接触网换梁吊车的冲突，吊车只能跨过拨边后接触网线路进行换梁，选择吊车型号就从跨越接触网的高度进行计算，要跨越接触网，新梁的起吊高度将增加10 m，大跨度新梁单片带少量的附加设施重量将在80 t左右，所选用的吊车型号与存梁位置确定非常重要，核实吊车吊装能力后对水平距离即作业半径进行精确调整，以满足安全需要。由于场地限制，大跨度新梁从运梁车上直接吊装。确定条件后，根据各种型号吊车的工况表计算确定型号，300 t的两台同时作业较经济合理，小跨度梁每台吊车单独作业，大跨度的两台吊车协同作业各控制一端进行更换。

2)根据制定方案与相关设备单位一起协商确定配合事宜。

a．桥梁构件就近选具备施工能力的铁三局播明桥梁厂进行预制。

b．换梁时需要公路交管管理的配合，并对桥址处公路禁行进行管制。

c．接触网设施换梁时必须拨移至线路中心2 m以外，换后恢复。

d．桥下穿行的电缆提前移走，与桥平行的电缆在换梁时需要移设至不影响吊装的空间位置。

由于施工需要要点作业、梁体到达的时间(超限货物)、路局运输处下达的换梁时间、公路配合的核准日期都要经过审批，各部门审批的结果如果不一致就无法实施方案，几个条件中不可预知的因素很多，特别是公路部门经常临时任务，影响到施工配合，这是本次换梁施工组织的最大难点，只有做好各方面的协调方可顺利施工。

3)确定要点方案。

确定封锁铁路计划综合考虑铁路运输、配合单位和公路管理部门的意见，决定分两次封锁完成。首次要点更换两孔边跨，第二次要点更换主跨。

分两次要点换梁需要公路交管部门和供电接触网配合两次(重复作业)，且根据孔跨结构与钢轨接头的相对位置需要对轨道进行预调。

2．5 方案细化优化

制定作业流程见图2。

图2 施工作业流程图

针对流程中的各个环节关系，从减少对铁路和公路的影响上做文章，首先压缩吊车占用公路时间，梁体就位后，2号吊车收腿，在不影响公路开通的情况下吊装轨排;接触网的拨移配合根据实际情况与拆除恢复轨道结构平行作业，人工梯车作业，轨道车作业应急;桥墩处理垫石经过预先演练，在封闭时间与拆旧梁、吊新梁的时间大部分平行，不让新梁在空中停留等待。优化后共压缩封锁点90 min，两次270 min更换3孔梁最为合理。

2．6 关键项目及环节

1)吊车吊装安全系数确定。

根据现场吊车平面布置和选用型号，对照工况表对吊车实际吊装能力进行分析，得出300 t吊车在该工况下的吊装能力为57 t，两台吊车协同作业核减20%后为45．6 t，每台吊车实际承载为39 t，绝对安全系数为1．2，是可靠经济的选择。由于吊车吊装是高空作业，受天气影响的控制，申请要点时对换梁日的天气无法掌握，审批计划时与当地气象部门取得联系，开始掌握天气变化对换梁的影响，如果不符合作业条件，果断停止。

2)场地填筑要求。

施工场地要满足施工需要，主要是面积、平整度、地基承载力的要求，布置完成后，将吊车支点用C20混凝土进行硬化，采用管道排水措施，确保两台吊车作业半径内不受干扰;吊装作业稳定不倾覆。

3)轨道过渡方案。

针对两次换梁的方案对桥上所覆盖的25 m钢轨的尺寸重新进行排布，尽量减少封锁时间以及轨道作业的工作量，少占用封锁点，还要考虑钢轨尽量采用标准长度。经过测量研究，将覆盖在桥上的3根25 m钢轨，在换梁前配置成6．25+18．75+12．5+12．5+6．25+18．75的形式，以利于换梁作业。首次架梁恢复线路时配置成 6．25+12．5+12．5+12．5+12．5+18．75。第二次更换完毕恢复为 6．25+12．5+25+12．5+18．75。换梁后再要点恢复原状。

4)架梁的技术要求。

对新梁架设的空间位置做精密细致的测量放线，复核新梁尺寸后，现场测量标高，平面位置，精确计算在换梁季节温度下，活动支座的状态等，根据规范要求进行施工。最终达到梁的中心线与设计位置的偏差不大于10 mm，支座四角高差不应大于2 mm等要求。

3 方案实施

在方案实施时，应按照审批后的设计以及施工方案和施工计划进行。

3．1 桥墩台托盘顶帽

对桥墩台顶帽托盘进行接扩加固，设计采用钢筋混凝土套箍，接扩后满足混凝土梁的空间及检查作业要求。

3．2 场地

对梁体及吊车存放作业的场地，按照方案进行填筑。排水采用暗埋混凝土管，进口和接口做防渗漏处理，场地震动碾压，吊车支点提前定好位置，模注混凝土不低于C20级。

3．3 预制工作

预制件和需要前期准备好的物资有桥梁、人行道配件、支座、线上料、护轨等。

3．4 技术测量

对新梁的标高和水平位置进行精确定位，即测量放线;然后根据放线提前钻锚栓孔。

3．5 点前准备

吊车调遣，桥梁运输;桥上线路钢轨作调整，适应两次换梁的方案;桥台胸墙改造成碎石道床型;电务铁通移电缆。

3．6 封锁换梁

封锁换梁，拆线路，拆旧梁，处理垫石，埋设锚栓，架新梁，恢复线路;供电配合拨移恢复接触网;公路需要封闭禁行。

施工被安排在冬季，施工时所有的工作均按照既定的方案严密进行，安全可控，各项措施到位，工序衔接紧密，各单位密切配合，封锁点内在各方组织合理，平行作业率有比较高的提升，主要工序两次要点分别比计划缩短了30 min和25 min，方案成功进行实施。

4 安全保证措施

4．1 铁路运输及公路交通安全

在营业线施工按照《铁路工务安全规则》进行防护，制定防护措施;在公路上得到交管部门的配合后对过往车辆限速20 km/h管制，封锁吊装时设置两道封锁线，禁止车辆通行，防止车辆冒进，封锁区段由交警把关，确保施工时的运输安全。

4．2 人身安全

施工时将墩台上的作业平台用安全网围堵，吊栏具备安全功能，高空作业人员均系好安全绳，吊车作业时除专业吊装工外，不得有闲杂人员。每一个参加作业的人员都有编号，如有违章或情况，指挥人员随时用通讯工具提醒。

4．3 吊装梁体的安全

除了合理布置吊车位置，提高安全系数外，钢丝绳的安全因素是关键，施工中对钢丝绳的把关必须严密，并对可能发生的不利情况作出预案，还设备用吊车，保证在吊装不成功的情况下，以最快的速度完成公路和铁路的运输。

4．4 其他事项

恢复线路时道碴掉落伤及桥下开通的公路车辆;整体吊装对安设的临时人行道负荷不得超过脚手板的负荷，也不得使新梁在抗倾覆性比较差的情况下放置重物，还要用方木对梁体外侧进行临时支护。

5 结语

换梁工程对施工组织要求很高，在保正点、保安全中体现出运营线上施工的特点。在山区铁路线上使用大型机械换梁，拆旧钢梁整体吊装、新梁带人行道吊装、电气化配合简单、封闭时间短为本次施工的特点，为同类型、同条件的换梁施工提供可借鉴的经验。