关于河道整治引起既有铁路桥梁改造的方案研究

高一凡

（中铁第五勘察设计院集团有限公司郑州勘察设计院，河南 郑州 450000）

1 研究背景

以习近平生态文明思想为指导，全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神，近年来多地印发了关于水生态建设实施方案的通知，旨在以生态文明建设为统揽，深入推进水资源节约集约利用，持续解决水生态环境恶化，加快构建兴利除害的现代水利基础设施网络体系，为城市高质量建设提供水安全保障和支撑。

河道整治是解决水生态环境恶化，推进水生态系统保护与修复的重要措施之一，主要措施有河道疏浚，地方填筑，生态湿地建设，文化建设等，提高河道行洪流量。对跨越河道的既有铁路桥梁产生改造需求。

郑州市人民政府于2020 年发布了《郑州市2020 年水生态建设实施方案》，对市区内多条河道进行综合治理，郑州地处中原腹地，铁路纵横交错，河道整治工程引起多座铁路桥改造。本文以郑州市潮河综合治理引起京广铁路既有桥梁的改造为例，讨论桥梁改造的几种方法。

2 河道整治概况

现状潮河不满足防洪除涝要求，河道治理主要目的为形成统一完整的防洪除涝体系。主要治理内容为：河道疏浚、堤防填筑、生态湿地建设、拦蓄水建筑物、配套桥梁工程、滨河景观及水文化建设等，使治理后的河道具有防洪、景观及旅游等多种功能，达到水清、界明、岸绿、通畅。生态治理标准：100 年一遇防洪，5 年一遇防涝；50 年一遇的流量为742m3/s，100 年一遇的流量为879m3/s。

图1 铁路桥梁现状（一）

图2 铁路桥梁现状（二）

图3 河道改移平面示意图

图4 河道改移方案横断面布置图

3 既有铁路概况

现状京广铁路跨越潮河上下行分离，均采用单线桥梁跨越河道，线间距约50m，桥梁于1991 年完成上部结构换梁改造，改造后上行线采用（9.4+9.4+10.35+10.35）m 普通钢筋混凝土低高度T 形梁， 下行线采用（10+10+9.4+9.4）m 普通钢筋混凝土低高度T 形梁，下部结构均为实体墩，1 号、3 号墩为沉井基础，2 号桥墩为木桩基础，桥台均为T 型桥台，木桩基础。既有桥梁处百年流量为442m3/s，不满足河道整治流量要求。

4 改造方案

结合河道设计流量及河床底标高等因素，现状京广铁路潮河桥在规模、基础形式上，不满足要求。若原位通过须对既有铁路桥梁进行改造才能满足需求。京广铁路为繁忙干线，根据生态治理河道线位及河道断面，尽量减少对既有京广铁路线路运营的影响、河道冲刷对铁路路基的影响。综合考虑河道走向、铁路状况、地形、地物、地质、施工、经济和技术等条件进行方案研究。拟定以下三种方案。

4.1 改移河道

对既有线路进行架空加固，在既有京广铁路潮河桥小桩号侧，顶进新建框架桥满足规划河道过水断面的需求。

在既有京广铁路潮河桥的小桩号侧，新建（2-12）m+（2-12）m 框架结构，采用架空顶进施工方案。框架桥按照69°斜交斜做。在京广铁路上下行线间及上下行坡脚外大于20m 范围均设置“U”型槽顺接，防止冲刷铁路路基，并方便与两端河道顺接。堤顶路在改移河道的位置断行，河道右侧的堤顶路通过既有潮河桥下通道贯通。

4.2 便线方案

充分利用交叉位置处京广铁路线间距较大的特点，修建便线，对既有跨潮河铁路桥拆除重建，并满足河道行洪要求，完成后恢复上下行线路。

根据《铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定》8.0.4 条相关要求，正线过渡工程设计采用便线过渡方案时，应根据被改建线路的既有技术标准，客货运输最低要求，以及过渡期限等因素，确定便线的速度目标值及相应的技术标准。便线的速度目标值不宜小于100km/h，相应的最小曲线半径为600m；便线的最大坡度不应大于既有线路的最大限制坡度。

图5 便线方案平面示意图

图6 桥梁改造方案平面示意图

图7 桥梁改造方案立面示意图

京广线为客货共线Ⅰ级铁路，结合既有线主要技术标准，本次施工便线设计速度目标值为120km/h，最小曲线半径800m，限制坡度采用6‰，其他技术标准及轨道结构标准与既有京广线标准保持一致。

先期实施上行便线，上行便线由既有上行线SK619+477.72 处引出，终点至既有上行线K692+507.62，便线长度1.03km，对孔既有线潮河桥处新设1-10m 框架桥，保证潮河正常排水。

上行便线施工完成后，在一个天窗时间内，将既有上行线两端拨接至便线，利用便线行车，限速120km/h，然后封锁既有上行线，拆除既有上行线潮河桥，新建6-16m 简支T 梁潮河桥，新建潮河桥施工完成后，恢复既有线路，在一个天窗时间内，由便线拨接回既有上行线，恢复上行线行车。

上行线工点建设完成后，实施下行便线，下行便线自既有下行线XK691+509.06 处引出，终点至下行线 XK692+491.82， 便线长度0.98km， 其 中 XAK691+960.17～XAK692+037.94 段为利用上行便线。

下行便线施工完成后，在一个天窗时间内，将既有下行线两端拨接至便线，利用便线行车，限速120km/h，封锁既有下行线，拆除既有下行线潮河桥，新建8-16m 简支T 梁潮河桥，新建潮河桥施工完成后，恢复既有线路，在一个天窗时间内，由便线拨接回既有下行线，恢复下行线行车。

在既有上下行线工点实施完成后，拆除便线工程。

4.3 桥梁改造

对既有梁桥原位改造，更换2号桥墩，新桥墩采用圆端形桥墩，桩基础，保留3# 和4# 桥墩，拆除既有桥台，同时在既有桥梁两侧各增设2 孔12m 桥孔，改造后上行线桥跨为2×12T 梁+（2×9.4+2×10.35）既有梁桥+2×12T 梁，下行线 桥 跨 为 2 ×12T 梁 +（10+10+9.4+9.4）既有梁桥+2×12T 梁，施工采用线路架空结合上部梁横移完成。

第一步，首先更换2 号桥墩，对桥上四电设备进行迁改防护，拆除第2 孔和第3 孔桥梁人行道，角钢栏杆支架，电缆槽等设施，切割钢轨，同时在对应第2 孔和第3 孔桥下和两侧搭设平台，并在铁路西侧拼装架空结构，线路架空采用工字钢梁拼装的横抬纵挑法进行。“要点”将上部梁横移至线路东侧，同时将线路架空结构横移至线路处，整修线路后，满足通行条件，列车按45km/h 慢行。后在慢行条件下施工桩基础，并现浇桥墩，桩基础施工需采用低净空钻机进行。桥墩施工完成后，“要点”将线路架空结构横移至线路西侧，同时将上部梁横移回原位，完成既有2#桥墩更换。

图8 桥梁改造线路架空立面示意图

图9 桥梁改造线路架空平面示意图

第二步，拆除既有桥台，增设桥孔，在桥台后方相应位置开挖支点桩，桩顶2.5m 范围设钢结构支墩，完成后拆除桥台人行道，角钢栏杆支架，电缆槽等设施，切割钢轨，对新建桥梁施工范围进行线路架空，线路架空采用工字钢梁结构形式。桥台部分架空系统可在桥梁西侧拼装和后横移架设，其余路基部分架空系统可在既有轨道下方穿设横梁和横梁组，后吊装安设纵梁方式施工。架空就位后拆除既有桥台，并新建桥墩和桥台，期间在线路东侧拼装T 梁，按照步骤一逐孔横移架空系统和T 梁，将T 梁安装到位。台背回填，做好路桥过度段处理，后方可拆除架空。

5 方案优缺点

方案 主要优点 主要缺点方案一1、对既有桥梁影响较小。2、施工工期短。3、避免河道水流过渡。4、工程投资较低。1、不利于两侧河道顺接。2、占地范围大，侵占基本农田。方案二1、对铁路运营安全影响较小。2、对既有河道影响较小。3、有利于河道两侧顺接。1、施工工期较长。2、便线长度较长，影响铁路运营里程，对铁路设备影响范围较大。3、工程投资较高。方案三 1、有利于河道两侧顺接。2、改善既有桥梁使用条件。1、“要点”次数较多，对铁路运营影响大。2、线路长时间架空，多次横移，施工不确定因素多，风险较高。3、施工工期较长。4、施工临时措施较多，工程投资较高。

6 结论

河道整治可有效改善水系面貌和防洪排涝能力，是国民经济和社会不断发展的重要支撑，也是促进地区可持续发展，攻坚人水和谐的社会环境的重要保证。河道整治引起的洪水流量增大，对既有铁路桥过流能力提出更高的要求，老旧铁路桥梁一般很难满足。相应引起的桥梁整治可满足河道整治的景观要求，同时改善铁路的通行条件。

既有铁路桥梁改造对铁路运营影响均较大，设计方案时可优先考虑河道改移，顶进框架桥的方案，该方案工艺成熟，施工难度低，对铁路影响较小，但其外部影响因素较多，河道改移会直接影响河流的水力特性，需综合评定其对泄洪和河势稳定的影响，结合地形、地物、地质和地区规划，分析河道改移的可行性。适用于平原地区场地开阔，等级较低的河道。

新建铁路便线对铁路运营安全影响也较小，但因调整铁路线路，对铁路运输组织影响较大，方案设计需调查改建线路的技术标准，客货运输最低要求，以及过渡期限等因素，确定便线的速度目标值及相应的技术标准。核实线路的改线条件，主要核实便线的土地使用可行性，便线两端的线路接驳条件以及沿线主要铁路构筑物，重要的铁路立交和隧道将大大增加便线方案的经济性和合理性。本方案适用于场地开阔地区的等级较高的河道。

既有桥梁改造方案也有一定的可行性，既有桥改造对河道的影响最小，对铁路运营安全的影响最大，方案设计应综合考虑线路架空在桥梁改造过程中的应用，针对既有桥梁结构形式作出针对性方案，做到一桥一方案，对于16m、24m 和32m 等跨径的标准梁，该方案有较好的适应性，不是标准跨径的桥梁线路架空方案复杂，施工风险较高。本方案适用于场地条件受限，铁路行车较少的河道。

本文所论述方案仅针对普速铁路，对于高速铁路桥梁应避免对其改造。