铁路桥涵设计安全风险评估

肖奇宁

(中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)

成昆铁路是我国铁路网中的重要干线，国家规划的纵向综合运输大通道——临河至防城港运输大通道的重要组成部分，是西南、西北、川西、川北地区至云南、东盟、南亚地区的客货主通道。线路北起四川成都，南至云南昆明，全长1 083.3 km。

成昆铁路成都至峨眉段，是成昆铁路接入成都市的重要路段。本段线路位于四川省成都市与乐山市所辖的峨眉山市之间，线路自成昆铁路成都南站引出后，向南经成都市的双流县、新津县、眉山市的彭山县、东坡区、乐山市的夹江县至成昆铁路的峨眉站，线路左线全长132.928 km，右线全长132.627 km。本段线路北端通过成都枢纽，与宝成、达成、成渝铁路、成(都)绵(阳)客专、西(安)成(都)客专、成渝客专、成灌客专以及成蒲、川青、成兰等多条铁路相接；南端自峨眉南延至昆明，与广(通)大(理)铁路、大(理)瑞(丽)铁路等出境铁路相通，是国家《综合交通网中长期发展规划》中区域内规划的纵向综合运输线，是成都、昆明二个省会城市和二个大型铁路枢纽之间的联结通道，是川西、西北部分地区与滇、黔以及东南亚地区国际客货交流的新大陆桥。成峨段是这条大通道中的咽喉要道，修建意义重大。

1 风险因素识别

成昆铁路成都至峨眉段线路经过地域地势总体特征为北高南低、西高东低，可分为冲积平原区、浅丘台地区、低山丘陵区。其中线路由北向南，双流至青龙场为多浅丘地貌；青龙场至眉山为冰水堆积扇状平原区；眉山至峨眉属浅丘地貌，地势开阔。沿线分布地层较简单，上覆第四系(Q)人工填筑土、人工弃土及冲积层、洪积层、坡积层、残积层、风积层、冰水-流水堆积层广泛分布，厚度大，局部分布滑坡堆积层；下伏地层为白垩系(K)地层。桥梁设计主要受地形、通航河流、高速公路、既有铁路影响，因此风险因素主要存在于：高墩大跨桥梁设计及施工、桥梁深水基础施工、桥涵结构耐久性设计、临近既有铁路施工、不良地质(陡坡、危岩落石、滑坡、顺层、岩溶和岩堆)地段桥梁设计以及桥梁跨越公路、航道、既有铁路施工安全防护措施。桥梁风险源、风险及应对措施详见桥梁专业风险检查表。涉及工程主要有：

(1)铁路桥梁。铁路桥梁有王家埝左线特大桥、新岷江大桥、新梅林河四线中桥、新江渔湃双线中桥、新西来埝双线中桥、新礼泉河大桥、新思蒙河大桥、新五涂河大桥、新张场河双线特大桥、新八角庙双线特大桥、金牛河双线特大桥、新青衣江特大桥、新凤山双线中桥、新双福河大桥、新峨眉河大桥等。

(2)跨越既有铁路的改建和增建的跨线建筑物。

(3)既有铁路增建、改建以及接长桥涵。

2 主要桥梁风险、应对风险措施和评估

2.1 桥梁深水基础施工

全线主要有新岷江大桥、新青衣江特大桥主墩施工时存在施工水深超过5 m，承台嵌入砂卵石或灰岩3 m以上，主要存在施工风险。采取尽量抬高水中承台，减少基础开挖工程量方法，同时采取双壁钢围堰等施工措施以及枯水期施工等水上施工组织降低施工风险。

2.2 不良地质地段桥梁设计

桥梁范围内存在有陡坡、滑坡、河岸冲刷、砂土液化及风化剥落等不良地质。位于河岸冲刷地段的桥梁共有29座、位于陡坡地段12座、位于砂土液化地段6座。对桥梁结构和施工安全有影响的主要是陡坡、滑坡、河岸冲刷、砂土液化等不良地质现象。

(1)陡坡地段桥梁设计：尽量采用高桩承台以减少开挖量，一般均按地质提供稳定边坡率对山体刷坡处理，对高边坡采用挡墙、锚杆框架梁或桩间土钉墙等措施进行支档和防护；陡坡地段典型桥梁有CK119+558金牛河双线特大桥、CK117+540铁匠沟双线特大桥。

(2)河岸冲刷地段桥梁设计：跨河桥梁由于建桥后河流行洪对桥梁基础及河岸的冲刷将加剧，结合地质条件全段范围内覆土及卵石层较厚桥梁基础均采用桩基础；跨河桥梁由于增建二线桥后改变水力条件，河流行洪对既有桥梁基础的冲刷影响将加剧，为保证既有桥梁安全，增建二线桥梁线间距应结合河流水文情况、既有桥基础型式及埋置深度、河床冲刷深度影响等因素综合考虑适当加大线间距。河岸冲刷地段典型桥梁有CK63+026新岷江大桥、CK139+347新青衣江特大桥。

(3)砂土液化地段桥梁设计：对有液化段均采用桩基础穿过液化层，并考虑采用钢护筒跟进。砂土液化桥梁主要有CK73+800新彭湃溪大桥、CK82+973新眉州河中桥。

2.3 桥梁结构耐久性设计

钢结构桥梁有新岷江大桥，大跨钢结构桥梁养护维修措施对于铁路而言，是非常重要的环节。本次设计借鉴已建成桥梁的防护涂装和检修措施，依据《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》进行防腐设计以及专门检修措施的设计。根据地质专业提供的侵蚀环境等级，依据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》规定，调整混凝土结构梁部及墩台、基础的抗侵蚀性设计。

2.4 跨越公路立交安全防护

全线主要跨越成乐高速、成都、眉山、乐山境内的部分省道、县道以及城市道路；下阶段通过与公路和道路主管单位协商签订立交协议。对跨线公路桥采用加高防撞墙、加强防撞墙设计，并设置防抛网及水平监测网，防止公路车辆冲逸危及铁路安全。对于仅考虑行人通过的人行天桥、渡槽，在栏杆外侧设置防护网，防止抛物落入铁路范围。施工期间，基础开挖采用钢轨桩或挖孔桩防护以及梁底设置棚架的防护方案，与铁路、公路、道路管理单位签订施工安全协议，可降低或避免基础开挖和梁部悬灌混凝土时可能危及公路行车安全的风险。

2.5 跨越航道安全防护

全线通航河流共有2条，其中岷江规划为Ⅴ级航道，青衣江为规划的VII级航道。待补充可研文件修编审查、线路方案稳定后，须按有关规定开展航道通航论证工作。施工期间编制通航安全保障措施，设置必要的助航、引航设施，办理水上施工许可，可降低或避免建设期间的安全风险。

2.6 上跨既有铁路施工安全防护

王家埝左线特大桥在成昆左线CK46+990处采用门式桥墩上跨既有货车外绕线以及跨越既有铁路的跨线建筑物，施工期间设置防护网、绝缘隔电板、行车信号，并预留安全距离，确保既有线运营安全，并且在梁部架桥机架设或拆除、吊装过程中临时封锁线路以确保铁路行车安全。施工前与运营部门密切配合，应严格按照既有线施工管理办法执行，并加强对既有线相关设施的保护，各段施工应有详细的施工组织、要点计划安排，报与运营部门审批，严格按计划进行施工。确保不影响既有列车通行。

2.7 临近既有铁路施工安全防护

临近既有线的桥梁在设计时桥梁孔跨、桥梁基础均避让既有线的墩台基础及路基挡护结构，设计时通过提高承台标高，以减小基坑开挖对既有线的影响，位于既有线路基上方或既有桥墩台上方的桥涵基础施工时，在既有线上方设置牢固的防护措施、防护网、安全棚架等，以确保既有线结构安全及运营安全，设计说明要附上详细施工注意事项及相关要求。既有线路基边坡开挖采用钢轨桩、钢筋混凝土桩、钢筋混凝土围堰等边坡防护以及列车慢行通过等措施。

2.8 既有铁路改建和增建桥涵工程施工安全防护

既有铁路改建和增建桥涵工程重点就是施工过程中需保证铁路运营的安全。为保证既有线行车运营安全须对既有线线路进行加固以及对既有线路基边坡进行防护。既有线采用钢筋混凝土支墩、D便梁进行线路加固，既有路基边坡开挖采用钢轨桩、钢筋混凝土桩等防护措施，以及临时封锁线路、列车慢行通过等措施。

2.9 公路下穿立交防护措施

对于涵洞、框架涵及桥梁梁下净空高度小于5.0 m时道路设置限高架，避免桥下车辆冲撞铁路桥涵结构，危及铁路安全。涵洞出入口均于帽石设置防护网，以防止异物落入公路。

3 评估意见及建议

3.1 评估意见

遵照国家法律、法规和行业规范、规定，执行国家发改委和铁道部可行性研究批复意见，按照国家和行业标准进行设计，完成了可研及可研修编。对陡坡、河岸冲刷、砂土液化不良地质桥梁设计采取了相应的工程处理措施，降低了结构和施工风险；对跨线建筑物采取了防护棚架、防抛网、钢筋混凝土桩等防护措施，降低了施工和行车的安全风险；对临近既有线以及既有线增建、改建桥涵工程采取了钢筋混凝土桩、钢轨桩等既有路基边坡防护措施以及采用D便梁对既有线进行线路加固等措施，保障了施工和行车的安全；对钢结构桥梁借鉴已建成桥梁的防护涂装和检修经验，依据《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》，进行钢梁防腐涂装和检修设施设计。下阶段将进一步完成涉河桥梁的防洪评价、通航河流的通航论证、重要桥梁的场地地震安全性评价等工作。

综上所述，依据国家法律、法规、行业规范、各级审批意见进行桥涵结构设计，对遇到的设计风险分别采取了防范风险的措施。桥涵结构设计风险可控。

3.2 建议

(1)对不良地质，尤其是陡坡、河岸冲刷、砂土液化等在本线沿线较多的不良地质重点收集资料。

(2)因地方经济发展较快，新建道路较多，本线勘测设计时间较长，从勘测到设计中间的时间段新建道路及规划道路已出现多处，需在设计过程中与参建多方及时沟通。山区人行通道设置建议进行动态设计。

(3)新梅林河四线中桥、新江渔湃双线中桥、新西来埝双线中桥、新凤山双线中桥由于受既有站场布置影响，增建二线桥与既有桥因线间距太小无法拉开，增建二线桥对既有桥影响较大，无法保证既有桥的结构、基础安全，经充分论证比选后按既有桥拆除改建为小跨度的钢筋混凝土刚构连续梁桥，施工时对既有线线路采用了多孔D便梁连续架空既有线线路加固方案，施工难度相对较大，建议下阶段增加临时便线方案作为施工过渡或进一步优化线路和桥式方案。