既有线路架空拆旧桥现浇新框架桥施工技术

罗新文, 马忠武

(1. 武汉铁路局，湖北武汉 430071； 2. 中国市政工程中南设计研究总院有限公司， 湖北武汉 430010)



既有线路架空拆旧桥现浇新框架桥施工技术

罗新文1, 马忠武2

(1. 武汉铁路局，湖北武汉 430071； 2. 中国市政工程中南设计研究总院有限公司， 湖北武汉 430010)

对于大跨度框架桥，通过优化设计施工方案，采用D型便梁一次架空既有线路，既有梁体下搭设支架加固，成功解决拆除旧桥问题。检算支墩承载力，保证线路架空安全，利用混凝土现浇技术顺利完成全桥施工。

线路架空； 框架桥； 支墩； D型便梁； 施工

1 工程概况

湛南路为城市规划I级主干道，该道路原有1～10 m普通钢筋混凝土π形梁桥，下穿既有孟平线及舞钢专用线2股道，梁桥共4片π形梁，每片重40 t，桥全长21.6 m，受孔跨小及净空低的影响，需拆除既有梁桥原位新建框架桥。框架桥为孔跨(7+16+7) m的三孔连体式结构，框架桥除下穿既有孟平线及舞钢专用线2股道外，还需预留增建二线1股道，孟平线与舞钢专用线线间距4.0 m，设计框架桥与线路正交，线路位于直线和缓和曲线交接段，既有路堤高约5.0 m。

框架桥主体采用C35级钢筋混凝土，出入口挡墙采用C30混凝土，垂直线路方向长19 m，顺线路方向长33.8 m，桥身净空5.6 m，框架顶面距轨面1.04 m。

2 方案选定

2.1 原设计施工方案

框架桥原设计施工方案为工便梁纵横抬梁加固线路，预制顶进法施工。即采用16 m长100型工字钢纵梁及21.1 m与9.7 m长两种 Ⅰ 63a工字钢横抬梁分5跨架空线路，纵梁与横抬梁用U型螺栓连接，轨枕与横抬梁用U型螺栓连接，横抬梁间用短枕顶进。在线路北侧开挖基坑预制框架桥箱体并设置后背桩，箱体边顶进边挖土，每次顶进20 cm。在顶进至临时支墩处时，横抬梁一端支承在框架顶板上，拆除临时支墩，完成体系转换继续顶进，每次顶进后，按重新在合适位置加木楔的方法及时恢复线路标高和横抬梁与轨枕间间隙，同时检查箱顶横抬梁的位置，随时调整,以此完成全桥顶进施工。

2.2 方案优化

按照设计施工，首先需预制框架桥，现场调查，既有梁桥南侧20 m处有排污渠，北侧埋有自来水管且紧邻河堤，不具备开挖基坑预制箱体条件；其次工字钢便梁纵横抬梁施工工序较为繁琐，横抬梁、联接构件数量多，由于跨度小开挖临时支墩也多；由于工字钢纵梁刚度较D型便梁弱，框架桥顶进过程中，因横抬梁与箱顶混凝土之间的摩擦，易导致纵梁横向变形，要随时检查甚至反方向顶回横梁。根据现场实际情形，对设计方案进行优化，决定采用6组D16型和2组D12型乙式低位施工便梁一次架空线路。在便梁已具备承载线路的条件后，清除全部道砟，使线路与既有梁桥桥面脱离，拆除切割既有梁桥，原位开挖基坑现浇框架箱体。框架桥顶板、底板在支墩桩位处预留孔洞，孔洞在完成第二次支点体系转换(框架桥顶板支承线路)，拆除D型便梁破除支墩后进行现浇处理。

3 线路加固体系

3.1 支墩施工

支墩采用方形人工挖孔桩，线路外侧桩尺寸为2 m×2 m，股道间为避免轨枕头悬空，桩尺寸调整为1.6 m×2 m和1.6 m×2.5 m，桩底长1 m范围内进行扩孔，增加桩底支承面积，桩体最长14 m，具体支墩桩位平面布置如图1所示。挖孔桩施工过程中线路限速45 km/h。既有梁桥下的支墩分2次施工，路面以下部分人工挖孔成型，路面以上部分架立模板浇筑混凝土成型，为减小桩体自重且便于施工，路面以上桩尺寸减小，尺寸缩小处可堆码砂袋增加桩体稳定性，支墩顶端预埋Ⅰ20型钢对D型便梁进行限位。

图1 支墩桩位平面布置(单位：cm)

3.2 D型便梁架设

D型便梁架设安装前做好以下准备工作：(1)线路架空前后100 m范围内线路进行应力放散，委托设备管理单位施工；(2)对影响便梁安装的接触网立柱及相关既有设备应迁改完成，对线路间距及直、曲线交接段等技术条件进行计算；(3)采取隔六抽一的原则，每跨抽出4～5根轨枕，根据横梁位置对剩余轨枕按670 mm左右的间距进行调整；(4)搭设安装D型便梁施工平台，与既有梁桥拆除前搭设的加固支架体系一起完成。

D型便梁安装按两步进行，第一步利用封锁点，在对应位置将横梁全部穿入线路，上好绝缘橡胶垫,防止轨道电路短路，影响信号和行车；第二步在封锁线路时间内，用汽车吊将纵梁吊装至已施工的支墩上，纵梁安装按先线路中间再线路外侧的顺序，纵梁就位后，立即人工安装纵横梁连接件、牛腿，拧紧螺栓及固定线路基本扣件，纵梁与预埋型钢间用硬木垫实，防止横向移动。D型便梁架空立面如图2所示。

图2 便梁架空立面布置(单位：m)

4 既有梁桥拆除

既有梁桥切割前，在既有板梁下方搭设墩梁式支架进行支撑防护。立柱采用φ27.3 cm钢管，长2.1 m，纵横向间距2 m，每道钢管柱纵横向采用[10槽钢设置剪刀撑，立柱设置位置要注意避开支墩桩位。立柱顶、底端焊2 cm厚钢板(50 cm×50 cm)，钢板上搭设H30×30 cm横梁，横梁上设置纵向 工 32a工字钢(顺线路方向),间距2 m，纵横梁间采用U型抱箍联接，纵梁与π梁底之间采用枕木抄紧垫实，防止梁体拆除时断裂两端翘头影响线路。支架搭设好，线路完成架空后开始对既有梁体进行破除。先将既有桥人行道支架拆除，然后用金刚链锯切割机切割梁翼缘板，分段切割梁体及桥台，并结合液压破碎锤机械进行破碎，人工清理碎渣，完成既有桥的拆除。

5 框架桥现浇施工

基坑开挖至设计标高后，立即浇筑10 cm厚混凝土垫层，在垫层上立模浇筑框架底板及下梗肋，当底板混凝土强度达到设计强度50 %后，再施工中、边墙及顶板混凝土，中、边墙施工缝进行错开，不设置在同一平面上。支墩桩位处预留孔洞，顶板混凝土强度达到设计强度后，回填道砟至轨枕底并捣实，线路荷载承力体系转换至框架主体上，在做好支撑的情况下，分步拆除D便梁，抽换横梁为轨枕并补加道砟。人工配合机械对支墩进行破除，将前期预留的底、顶板钢筋进行搭接并增加钢筋网片进行补强，孔洞四周进行凿毛并洒水湿润，浇筑微膨胀混凝土，完成整个框架主体施工

6 受力检算

D型便梁为专用架空梁，不再对架空纵梁进行受力检算，主要检算受力支墩。以线路间4-2#支墩为例进行受力计算，按“中-活载”加载，标准活载计算图示任意截取一段，当列车“中-活载”运行到如图3所示位置时，支墩顶所受反力最大。

图3 “中-活载”计算简图

Rb=(220×5×7.5+92×4×14)÷16=837.6 kN

考虑支承两股道，支墩单桩顶受力: R静=Rb+Rc=1573.6 kN

D型便梁自重: G1=25.531×9.8=250.2 kN

线路自重: G2=(60×16×2+24×263)÷1000×9.8=80.7 kN

桩身自重:G3=(1.6×2.5×13+2.5×3×1)×25=1487.5 kN

根据铁路桥梁检定规范，列车运行速度在60 km/h以下时，列车动力系数为:

桩底受力:R=1.28×Rj+G1+G2+G3=3832.6 kN

其中：U为桩身截面周长，上部周长为(1.6+2.5)×2=8.2 m，桩底周长为(2.5+3)×2=1 m；fi为桩周各土层的极限摩阻力，上、下部土层分别取55 kPa、60 kPa；li为各土层的厚度；A为桩底支承面积；m0为桩底支承力折减系数，m0取1.0；[σ]为桩底地基土的容许承载力。

[σ]=σ0+k2γ2(h-3)=180+2.5×18×(6.14-3)=321.3 kPa

[P]>R，通过以上计算，桩底承载力满足要求，按上述方法计算其他支点桩承载力均满足要求。

7 结束语

湛南路框架桥利用组合D型便梁架空线路以及混凝土现浇施工技术，2015年10月底顺利完成了三孔框架桥主体施工，很好地解决了铁路梁式桥拆旧建新问题，减少了对铁路运输的干扰，降低了新建扩建道路框构桥成本，具有良好的经济效益；同时进行主要受力结构的检算，简单易行，能较好地适应现场施工需要，对以后相同相似下穿立交桥施工提供一定的借鉴。

[1] 铁道第三勘察设计院. TB 10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2008.

[2] 铁道第三勘察设计院. TB 10002.5-2005铁路桥涵地基和基础设计规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2005.

[3] 马占亚.既有铁路运营条件下拆除旧桥顶进新框构桥施工技术[J].铁道建筑技术，2013(2)：27-29.

[4] 李祖勇.长沙书院路下穿京广线框架桥顶进施工技术[J].铁道建筑技术，2013(11)：18-20.

罗新文(1981～)，男，研究生，工程师，从事铁路工程建设管理工作。

U445.462

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[定稿日期]2016-04-30