宁岢线22号桥换梁方案研究

左智君

摘 要：宁岢线22号桥为3孔8m钢筋混凝土单线π型梁桥，每孔梁由两片分片式π型梁组成，梁长8.46m，每片梁重22t，高1.25m，宽1.92m。在桥梁检测中发现，梁体腹板中出现大量竖向裂缝，已严重危及行车安全，急需换梁改造。新梁采用分片式钢筋混凝土T梁，梁长与原梁相同，梁高1.1m，梁宽1.92m，桥总宽3.9m，支座采用球形钢支座，支座高度130mm。鉴于宁岢线运输繁忙，且该桥高度较小，为了实现在维修天窗点内完成施工作业，采用横向置换法施工。该方案具有较好的安全性及可操作性，对同类工程有一定的借鉴意义。

关键词：铁路桥梁;换梁;横向置换;设计方案;施工工艺

1.工程概况

宁岢线为国家Ⅰ级电气化铁路、单线，始建于1967年，该线22号桥中心里程K36+492，为3孔8m钢筋混凝土π型梁桥桥梁全长30.5m，梁长均为8.46m;桥梁中跨跨越道路，路宽4m，限高3.9m。

由于建成年代久远，且随着铁路运量的增大，该桥梁体腹板发展出了大量的竖向裂缝，且由于桥下车辆撞击，梁体腹板底部存在大量掉块露筋现象。经检测认为，该桥病害已危及铁路运营安全，建议在条件允许的情况下尽快换梁。

该桥横向由两片分片式钢筋混凝土π型梁组成，每片梁重22t，梁高125cm，梁宽192cm，桥宽390cm。梁体横断面如图1所示。

2.梁型方案及施工方法比选

2.1 梁型方案

既有线小跨度桥梁换梁可供选择的梁型方案较多，分片式板梁、T型梁、整体式板梁等均可以作为考虑方案。

1）分片式板式梁方案

2）T型梁方案

3）整体式板梁方案

由以上图表中可以得出：

（1）整体式板梁由于制作宽度太宽，无法选择梁场预制+公路运输的方式，现场预制又难以保证制作质量，兼之其自重较既有梁增加较大，因此该梁型不具有明显优势;

（2）T型梁及分片式板梁由于其制作宽度较小，均可以通过梁场预制+公路运输的方式实现，因此在施工中均可行。

（3）T型梁自重较原梁体轻3t，分片式板梁较原梁体重4t，分片式板梁对下部结构影响较大，相比之下T型梁更具有优势。

2.2 施工方法比选

鉴于既有线运输较繁忙的特点，本次研究考虑在维修天窗点内实施换梁。维修天窗点内换梁常用的施工方法有架桥机法、大吨位吊车法、横向置换法。

1）架桥机法：架桥机可以利用既有铁路线走行到桥头，无需搭设临时滑道，工法成熟、安全。但宁岢线为电气化铁路，采用架桥机架设需拨移电气化接触网线，且架桥机的拼装耗时较对行车影响较大，故无法采用线上架桥机法。

2）大吨位吊车法：利用大吨位汽车吊吊装梁体，施工方法简单，作业灵活，用时较短，但新梁就为精度差，且需要拨移电气化接触网线，并对轨排进行切割吊装及焊接，封锁点内作业量大，换梁耗时较大，风险高，不确定性较大。

3）横向置换法：线下布设垂直于铁路的滑道，利用台车移出旧梁，汽车吊将旧梁吊往他处堆放，并将新梁放置于台车上，用台车将新梁移至准确位置后放置就位。横向置换法的优势有：可以在天窗点外进行所有不涉及既有线的施工作业，对运营线路的影响最小。对既有线的破坏最小，且无需迁改电气化铁路的接触网，工程造价较低，用时较短。施工中无需吊装轨排，无需考虑钢轨的切割及焊接。节省时间工序简单，能有效地保证新梁的精准就位，便于施工，作业风险小。

综上所述，采用大吨位吊车法和横向置换法均可用于该桥的换梁施工，但从安全性、施工的可控性、梁体就位的精确度及对既有线的影响来考虑，此次换梁采用横向置换法更为合适。

2.3 横向置换法换梁施工工序

换梁施工主要工序：

1）施工准备：该桥桥下有道路一条，为通向周围某厂区的道路，施工需对该道路断道处理，并拆除桥梁左侧道路限高架;平整桥下场地，并夯实硬化。

2）封锁点外施工：本桥换梁需对桥下双柱式桥墩进行横向加固，在双柱中间增设横隔板，该项工作在施工单位进场后即可施工，待横隔板混凝土达到设计强度后方可进行换梁施工。

3）铺设架梁滑道，在滑道上组装新、旧梁台车，考虑新梁从线路右侧进入，旧梁从线路左侧出，需将架梁滑道铺设至桥梁左侧外边缘5m以上，用以存放旧梁台车。

4）线上准备工作：现状桥梁两侧均敷设有通信、信号电缆，换梁施工前需先行拆除所更换梁孔两侧栏杆及人行道板托架，两侧通信信号电缆架高至相邻桥孔栏杆扶手高度处并进行稳妥防护。利用换梁封锁点前的天窗时间对长钢轨进行割接和应力放散，完成换梁前的准备工作。

5）在新梁台车上组装新梁，并在梁上放置道砟及枕木，梁底安装支座，确保后续线路恢复工作量压缩到最少，用时最短。

6）换梁天窗点内线路封锁后，拆除所更换梁孔上轨枕扣件，并将线路顶升约50cm，确保旧梁有顶升空间;将旧梁顶起并从左侧移出梁孔范围内放置，后续利用吊車将旧梁吊至铁路限界外暂存。对墩台顶面进行整治，整平后放置钢垫块，启动台车将新梁运至梁孔位置处精准就位。

7）修整、恢复线路，安设人行道托架及栏杆，混凝土包打刚垫块形成垫石。

8）按照上述工序依次更换其余两孔梁，全部更换完成后恢复桥下路面及限高架，换梁施工全部完成。

3.设计要点

要在有限时长的天窗点内完成换梁，需尽量减少天窗点内的施工内容，降低施工难度，因此在设计中要充分考虑现场实际情况，合理安排每一个关键的施工节点，以确保施工中不出现影响施工进度的意外情况。

换梁施工中用时最多的工序在于支座垫石的处理及新梁的就位。该桥轨底～墩顶的高度185cm，其中道砟厚度维持现状50cm不变，所采用的T型梁梁高110cm，支座高度+垫石高度=25cm。为了最大限度运营过程中支座维修工作，同时满足现行规范，s设计新梁采用球形钢支座。在充分调研的基础上，选用支座高度为150mm的球形钢支座作为新梁的支座。支座下设置高度100mm的刚垫块，后续将钢垫块用混凝土包打形成垫石。

新梁的自重较旧梁降低13.6%，但桥墩柱间增设横隔板需增加4m3，为保证铁路运营安全，对更换新梁后的既有桥梁下部结构进行检算。检算结果表明：既有桥墩考虑横隔板后结构受力能满足使用要求;考虑多年运营条件下地基承载力的提高后，地基承载力亦能满足要求。

4.施工关键技术

为了保证铁路能按时开通，需尽量精简天窗点内的工作，采取的措施入下：

1）精简线上工作量。本施工最大限度的保留了线上部分，无缝线路在前面天窗点内进行应力放散和切割，换梁施工时将轨排顶起0.5m以保证梁体横向进出，最大限度降低了线上工作量。

2）提前在新梁上放置道碴，节省换梁后的铺碴时间。

3）提前在新梁下安装支座，并调整好支座位置，完成支座上钢板与梁体的连接，天窗点内仅需进行下钢板与垫石的连接固定。

5.结语

宁岢线22号桥换梁采用T型梁，梁体高度较旧梁低15cm，轨底～墩顶高度保持现状185cm不变，新梁较旧梁重量降低6t左右，用时由于下部结构改造，增加4.5m3混凝土，总体重量增加在安全范围内，地基承载力满足要求，对既有线影响降到最低。通过多架梁工艺的详细研究，保证了无需对接触网线进行迁改的同时，将天窗点内的作业量减少到最低。同时结合施工工序，对换梁施工中的关键问题采取了针对性的措施，顺利完成了换梁工作。

参考文献

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