跨铁路城市立交桥拆除还建工程经济性分析及方案优化

李先业

摘 要：结合兰州市东岗立交桥拆除还建工程，分析了旧桥拆除工程的特点，从安全性、经济性、工期等方面进行了分析，提出了合理的拆除方案，分析了新建跨铁路线桥梁的特点和周边环境，将跨线叠合梁桥优化为钢桁梁顶推技术，优质高效的完成了建设任务，取得了良好的经济效益。

关键词：城市跨铁路桥;拆除还建;优化方案;经济性分析

0 引言

随着经济的快速发展，城市道路与铁路的立交工程越来越多[1]。目前的立交工程分为三类[2]，一是通过下穿隧道的方式通过铁路，二是建设跨线立交桥工程跨越铁道，三是通过平面交叉道口的方式跨越铁路，从安全和交通工程角度考虑，用的最多的为跨线桥梁和下穿隧道工程，由于铁路的交通属性和特点，跨线工程施工不能造成铁路营业线的中断，这对跨越铁路桥梁工程的施工带來了很高的要求，造成施工成本大，安全风险要求高，虽然部分技术人员研究了跨铁路桥梁建造的方案和成本问题[2-6]，也提出了好多的方案，但是工程背景不一样，设计和施工方案要因地制宜，切合实际。因此，合理的设计和施工方案是跨铁路线建设的核心问题，既要保证安全和质量，又要降低建设成本。本文结合兰州市东岗立交桥拆除还建工程，对方案如何分析选择进行了简单介绍，为类似工程提供参考经验。

1 工程概况

兰州市东岗立交桥位于兰州东岗东路，西起甸子街，东至南山公路，全长约1 000 m，桥梁地处黄河南岸Ⅱ级阶地，跨越既有的陇海铁路和包兰铁路，由于建设年代久，设计标准低，在近些年大吨位和大流量车流的运营过程出现桥墩下沉，梁板开裂等质量问题，不能满足运营的要求，也对既有铁路安全运营造成威胁，需要拆除重建，消除安全隐患的同时，解决兰州东大门交通拥堵问题。

新建的兰州市东岗立交桥工程为双向六车道，全长595 m，桥面宽度35 m，桥跨结构分为6联，第一、二、三、五联跨径为3×30 m预应力混凝土等截面单箱多室直腹板箱梁，第四联为3×35 m预应力混凝土等截面单箱多室直腹板箱梁，梁顶板设置横坡，底板水平，梁顶宽25 m，挑臂端部厚度0.25 m，箱顶板厚度0.25 m，底板厚度0.25 m，腹板厚度0.4 m～0.6 m;第六联采用23+42+35+30 m连续钢箱梁上跨既有陇海铁路和包兰铁路，钢箱梁梁高1.8 m，外形与连续箱梁基本保持一致，顶、底板钢板厚度均为16 mm，腹板厚度为14 mm。全桥基础为钻孔灌注桩，其中跨铁路桥桩径为2.5 m，其余部分桩径为1.5 m;立柱采用矩形截面独柱墩，截面尺寸2 m×2 m。跨越铁路既有线拆除和新建工程是本项目施工的难点，也是本项目成本控制的重点。

2 工程经济性分析

2.1 拆除工程经济性分析

拆除的东岗立交桥为多跨简支梁结构，上跨既有包兰和陇海铁路，拆除过程中封闭交通，确保铁路的安全运营和铁路轨道及电力电气化设施是拆除工程的最大安全风险，在拆桥过程中如何维持桥梁整体和局部稳定性，如何利用短暂的铁路天窗点完成跨线段结构拆除是拆除工程的核心问题。结合立交桥特点，参照国内同类工程的施工方法，征求铁路运营单位意见，分析切割吊装法、原位破碎法和爆破法拆除施工的安全性、经济性、工期和对环境的影响程度，选择最合理的施工方案，在保证安全的同时取得良好的经济效益。

2.2 新建工程的经济性分析

上跨既有铁路桥梁施工主要受到铁路高敏感区域安全施工影响较大，经过排查对比发现，跨既有线梁体存在设计不合理的情况，设计院的设计理念主要考虑城市立交桥设计方案和施工技术，对跨越既有铁路线设计经验不足，采用了叠合梁设计方案，施工难度倍增。没有从经济角度、施工风险方面考虑，对铁路天窗点施工人员、设备、技术的成熟度、安全风险、工期考虑欠佳，需要结合现场情况，进行设计和施工方案的优化，降低安全风险和建造成本。

3 工程经济性优化

3.1 拆除方案优化

结合拆除工程的实际情况，综合分析[7]切割吊装法、原位破碎法和爆破法拆除施工的安全性、经济性、工期和对环境的影响程度，如表1所示。

原位破碎法在经济上优于切割吊装法，主要原因是吊车使用时间短、减少人工切割时间及费用。如：切割吊装法需两台50 t吊车，每台月租赁价格9万元左右，两个月需要36万元。人工使用神锯将梁体一片一片切割需要360个工日，需花费10万元，工期长，安全性低。而原位破碎法将整个梁体与桥墩分割后落地，破碎锤进行原地面破碎，不需将梁体分解吊落，施工工艺相对简单，安全性较高，主要经济指标见表2所示。

综合比选中，优先考虑安全风险低且对铁路影响小的方案，兼顾其它指标后，认为原位破碎法的指标比较均衡，铁路运营部门也同意临近既有线部分采用原位破碎法施工。

3.2 新建工程的经济性分析

新建东岗立交桥跨越陇海铁路和包兰铁路段设计为简支叠合梁，大跨度跨线叠合梁桥的施工难点如下：（1）基础采用Φ1.5 m钻孔灌注桩，临近既有铁路线，场地受限，大型机械无法开展工作;（2）陇海铁路和包兰铁路行车量较大，天窗点不足，叠合梁桥工期较长，不能满足天窗点要求;（3）因东岗立交桥为城市道路桥梁，连接城市主干道，同时也是兰州的东大门，周边施工场地有限，没有条件设置制梁场，建设成本非常高;（4）叠合梁跨越既有干线铁路吊装只能在天窗点施工，铁路天窗为2小时，不能满足施工需要，且机械作业半径大，会影响铁路电气化设备，安全风险极大;（5）现浇梁板仍然为既有铁路天窗点施工，施工功效太低。

经过分析设计方案，综合考虑技术难度、施工效率、装备水平及安全风险，采用钢箱梁顶推施工，可以很大程度上避免叠合梁桥施工的种种弊端。钢箱梁施工方案特点如下：（1）钢箱梁采用节段拼装，可在既有铁路影响范围外施工，安全风险低，质量有保障;（2）该方案施工时，仅在天窗点内施工导梁，施工工序简单，安全风险低，成本较低;（3）顶推技术成熟，使用千斤顶顶推，避免大型机械干扰铁路电气化设备，施工工期较短，相对较为经济;（4）该方案施工避免建设制梁场，节省临时用地，能够满足市政工程绿色施工要求。

经过两种方案的对比分析，钢箱梁施工方案的安全风险更低，可以节约制梁场临时用地2亩，节约工期7个月，减少铁路天窗点施工180小时，节约直接建设成本98万元，间接成本约240万元，安全措施费约60万元，主要经济指标对比如下表3所示。

以上论述不难看出，叠合梁与钢箱梁建设成本的优劣。叠合梁从桩基、支墩及梁体浇筑所花费直接费成本较钢箱梁高;叠合梁比钢箱梁施工工期长，间接费用相对增加;由于叠合梁既有线施工，安全措施成本高于钢箱梁施工。

4 结论

通过对工程实际情况，结合安全、对交通影响程度、既有铁路影响因素、施工技术水平、方案的合理性、工期、建设成本等因素的综合分析，优化了原有的设计和施工方案，优质高效的完成兰州市东岗立交桥拆除还建工程，取得了良好的经济和社会效益，总结出了以下结论：

（1）跨越铁路等高风险桥梁工程的拆除工程，首先要考虑安全风险因素，采用原位破碎法拆除桥梁的方法更适合铁路跨线桥拆除施工需要，节约建设成本约210万元。

（2）跨越既有铁路线桥梁建设中，要尽量采用钢箱梁+顶推的方案，能够保证铁路安全的同时，降低施工风险，降低建设成本，本项目采用钢箱梁顶推方案代替叠合梁方案，節约综合成本约400万，节约工期约7个月，取得了最大效益。

（3）在激烈的建筑市场环境中，要重视技术手段，充分发挥专业优势，综合分析设计方案的合理性和经济性，在确保安全的条件下，尽量采用成熟的施工方案，降低建设成本，使得建设工程项目效益最大化。

参考文献：

[1]陶涛.城市道路下穿铁路设计方案的比选[J].国防交通工程与技术，2017（5）：20-23+24.

[2]邓健儿.城市立体交叉规划与选型方案评价研究[D].成都：西南交通大学，2007.

[3]刘东.跨越既有高速铁路桥梁施工方案及防护设计研究[J].桥梁建设，2010（6）：70-72+76.

[4]古兰玉.上跨铁路营业线桥梁施工技术与施工方案比选方法研究[D].北京：清华大学，2017.

[5]刘彦明.跨越既有铁路桥梁方案设计研究[J].铁道标准设计，2016（2）：57-61.

[6]王玉喜.上跨电气化铁路连续梁支架拆除施工技术[J].铁道建筑技术，2014（2）：23-26.

[7]刘新忠，王森林，陈宇.城市立交桥拆除方案比选[J].发展与创新，2019（2）：179-180.