湘桂铁路东江桥病害综合整治方案设计

章继树

（中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司，高级工程师，广西 南宁 530003）

东江桥位于湘桂线永福站至葡萄站之间，始建于1939年，由4孔上承式钢钣梁组成，抗日战争时期该桥受到较大破坏。后经1948年墩台拆除重建、1949年更换被破坏的钢梁后，该桥由4孔变为3孔，上部结构仍为上承式钢钣梁。1961年第三孔上承式钢钣梁更换为由同等跨度中承式钢桁梁改制而成的DLG军用上承式钢桁梁，并于1965年3月增设了下平纵联成为上承式钢桁梁。该桥0号桥台为U形桥台明挖扩大基础、1 号桥墩为圆端型桥墩明挖扩大基础、2 号桥墩为圆端型桥墩木制沉箱基础、3 号桥台为T形桥台明挖扩大基础。1982年该桥由于不满足洪水位要求而将全桥原位抬高2.5 m，当时仅在墩台上部垫高混凝土而未对墩台身进行加固。目前，该桥中心里程为k404+745.36，全长77.15 m，第1、2、3孔桥梁梁长分别为20.52 m、19.87 m和21.80 m，跨度分别为20.00 m、19.40 m 和21.40 m，轨底至支承垫石顶面高度分别为2.25 m、2.25 m 和2.39 m（实测），梁高分别为1.85 m、1.81 m 和1.98 m，主梁中心距分别为1.98 m、1.98 m 和1.58 m。桥上线路为单线、平坡、直线，铺60 kg/m钢轨，无缝线路，设双侧人行道。

1 病害特点及整治难度

2003年工务部门反映该桥横向振动摆动异常，2004年3月桥梁检测部门对该桥第2、3孔梁跨中及1、2 号桥墩墩顶进行了横向振动测试，测试结果及根据《铁路桥梁检定规范》〔1〕计算的限值结果和超限幅度见表1。

表1 东江桥2、3孔梁跨中及1、2号桥墩墩顶横向振动测试结果

1.1 病害特点 测试结果与限值计算表明，梁部结构横向振动幅值和横向振动频率在客、货列车通过时均超限，桥墩墩顶通过货车时横向振动幅值超限，1号桥墩墩顶横向振动频率超限。鉴于该桥以上病害特点，为保证行车安全和旅客行车舒适，该桥桥梁应进行加固或更换，桥墩及基础需进行改建或加固。

1.2 整治难度 该桥的整治难度主要表现在以下四个方面：一是在不能中断运输生产的干线铁路上更换桥梁和桥梁支座；二是在水深近8 m 的河中实施水中桥墩地基、基础和墩身加固；三是墩台基础埋深浅、冲刷严重，桥梁地基加固需确保其安全；四是桥下施工场地狭窄、净空受限，制约着施工机械和施工方法的选用。

2 既有桥梁病害及整治方案比选

目前湘桂铁路扩能改造复线工程正在建设之中，其双线特大桥位于既有东江桥下游约30 m，复线建成后，既有湘桂线仍保留使用。针对目前状况，在对该桥进行整治方案设计的过程中，作了3个方案进行比选。

方案一：待下游扩能改造工程的新建桥梁建成后，改线至新建桥梁，封闭该段既有线路，拆除既有桥梁后另建新桥。

方案二：将湘桂线改线至既有桥上游，待改线线路和桥梁建成经线路拨接开通后，废弃该段线路和桥梁。

方案三：对既有桥墩台地基、桥墩墩身分别进行加固并更换桥梁上部结构。

经铁路局有关部门多次论证，认为方案一由于新建桥梁短期内无法建成，既有桥病害急需整治而放弃。方案二由于征地拆迁困难、费用高而予以放弃。而方案三具有施工期间可保证铁路运输生产正常进行、保证桥梁病害能及时得到整治和投资较省等优点，确定采用方案三为实施方案。

3 整治方案的实施

方案三能保证桥梁病害能及时得到整治和投资较省等优点，但该方案同时具有更换桥梁及支座难度大、施工场地受限、确保铁路运输安全责任重大等困难，因此在制定加固桥梁地基、桥墩墩身及更换上部桥梁结构的具体整治方案时，必须根据具体情况，采用安全有效的新技术、新工艺进行处理，以满足列车常速正常通行的需要。

3.1 加固桥梁地基〔2〕

3.1.1 桥址概况 桥址所在地区属河谷地貌，桥梁跨越洛清江支流东江，河面宽约60 m，水深3.4～7.6 m。河床表层覆盖圆砾土，层厚3.9～5.3 m，其下为灰岩，承载力较高。

3.1.2 既有桥基础情况 根据该桥竣工资料及实测桥址中心纵断面，桥梁墩台基础均置于圆砾土层上，0～3#墩台基底分别位于河床面以下1 m、2.6 m、2 m和3 m，基础普遍埋置浅。同时根据2011年3月实测的桥梁中心线下游10 m处河床纵断面，发现部分河底标高已低于1#墩基底标高，冲刷明显。既有桥需进行地基防冲刷处理，以避免洪水冲空基底，导致桥梁倾覆。

3.1.3 既有桥墩地基防冲刷处理 由于墩台基底地基承载力较高，可满足承载力要求，但墩台均为浅基础，埋深浅，因此该桥地基加固处理的重点在于防冲刷处理。墩台防冲刷常采用墩周一定范围进行河床底面铺砌并在铺砌外缘设置垂裙至冲刷线以下一定深度的方法处理，因该桥桥下常年有水且河床覆盖透水性强的圆砾土，无法采用此法；也常采用的桩基等深基础置换浅基础的方法，又因该桥桥下净空受限，钻机无作业空间而无法实施。经多方案比选，本桥墩台防冲刷处理采用地质钻机钻孔后插入Φ32的锚固钢筋至微风化岩层不小于2 m，随后高压灌注水泥化学浆液，形成钢筋注浆土体，并在其顶部设置钢筋混凝土圈梁的新技术，加固平面范围为桥墩基础以外约2 m。

注浆钻孔以前，通过河流下游水坝放水以降低水深后，在河中筑岛形成施工便道及注浆作业工作场地。钻孔按基础外围各设4 排以梅花形方式布置，钻孔直径130 mm，钻孔外需安设有注浆孔外径为110 mm 的PVC 套管，便于安插钢筋。钢筋安插就位后高压灌注水泥和水玻璃双液浆，水泥浆中添加一定量的水玻璃可以调整浆液凝胶时间、控制浆液的扩散范围、提高结石体强度和加固体的结石率。通过试验，该项目水泥浆采用的水灰比为（0.5～1.0）：1，水玻璃模数2.4～3.4、波美度30～40，注浆压力0.5～2.5 MPa。注浆工艺采用渗入挤密和劈裂注浆工艺，注浆原则采用“先外后内、少量多次、动态施工”的原则，注浆结束标准采用注浆量和注浆压力综合控制。

3.2 加固桥墩墩身 由于该桥曾进行桥梁整体抬升2.5 m以满足洪水位要求的整治，但桥梁抬高后未加大墩身截面，造成桥墩刚度不足，因此需对墩身进行加固，以满足刚度要求。加固方法采用在墩身四周加设一层厚度为35 cm 的钢筋混凝土，加大墩身截面以满足桥墩刚度要求。

3.3 更换上部桥梁结构 既有孔跨布置20.0 m+19.40 m+21.40 m，桥梁全长分别为20.52 m、19.87 m和21.80 m、对应的轨底至支座底面（支承垫石顶面）高度分别为2.25 m、2.25 m和2.39 m（实测），更换后采用低高度普通钢筋混凝土简支T 梁，孔跨布置采用20.0 m+19.27 m+21.20 m，桥梁全长分别为20.60 m、19.87 m和21.80 m，可保证各孔桥梁支座中心在换梁前后保持一致，更换新梁后既有墩台支承垫石需加高0.23 m、0.23 m、0.32 m。

在不中断既有铁路运输的条件下，更换桥梁上部结构施工拟采用在桥梁北端线路左侧设置预制场进行简支T梁预制，并顺线路左侧铺设施工轨道，将T 梁逐片拖拉至相应的桥梁孔跨位置，移出既有桥梁后，顶推横移新梁就位。该施工方案施工难度大，在条件具备时仍应优先考虑采用断道法施工更换桥梁。

4 结束语

目前，该桥地基加固已完工，并于2012年12月通过竣工验收。在该桥墩台地基加固中采用了地质钻机钻孔、成孔后插入钢筋并经高压灌注水泥化学浆液后形成注浆钢筋土体用以抵抗水流冲刷作用的新技术新工艺，取得了预期的效果，并对今后类似桥梁病害整治具有借鉴意义。但该桥还需完成桥墩包箍和更换桥梁等工作后才能满足列车常速正常通行的需要。

〔1〕中华人民共和国铁道部，铁运函〔2004〕120 号发布 铁路桥梁检定规范〔S〕.北京：中国铁道出版社，2004.

〔2〕中华人民共和国铁道部，TB 10106-2010/J 1078-2010 铁路工程地基处理技术规程〔S〕.北京：中国铁道出版社，2010.