某铁路专用线跨越唐包铁路立交桥方案研究——唐曹铁路小集物流有限公司专用线跨越唐包铁路立交桥方案研究

陈广贺

中铁工程设计咨询集团有限公司 济南设计院 山东 济南 250022

近年来，随着经济飞速发展，大型企业运量迅猛增长，以及贯彻落实党中央“持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战”，积极践行“公转铁”战略部署和要求的具体实践，铁路专用线项目如雨后春笋般涌现，其中部分专用线上跨既有铁路，“铁跨铁”项目的建设会对既有铁路运营安全造成较大影响，因此，在项目方案研究阶段，应把保证既有铁路安全放在首要位置，在此前提下，确定合理可行的桥梁方案。

1 工程概况

唐山唐曹铁路小集物流有限公司铁路专用线工程位于唐山市丰南区，专用线线路起自唐曹铁路预留的丰南西站，至瑞丰钢铁西南侧设小集装卸站Ⅰ场（瑞丰场），新建线路长度24.373km[1]。新建东华钢铁支线，新建线路长度2.455km，如图1所示。本线的建设有利于降低运输成本、提高企业经济效益、满足企业长远发展的需要。

图1 跨越处既有唐包铁路现状

2 建设条件

2.1 桥位处既有唐包铁路现状

交叉位置位于唐包铁路唐山西站至丰南南站区间，专用线与唐包铁路夹角为18°，唐包铁路运营速度为80km/h，双线，线间距4.0m，电气化铁路，路基高度约5.5m，交叉处路基面宽度约为13.3m。

2.2 专用线建设标准

（1）铁路等级：Ⅲ级。（2）正线数目：单线。（3）设计速度80km/h。（4）最小曲线半径：一般600m，困难500m。（5）限制坡度：6‰。（6）牵引种类：电力。（7）抗震设防烈度：Ⅷ度（0.2g）。

3 建设方案依据

根据国家铁路集团有限公司和中国铁路北京局集团有限公司相关规定，无砟轨道区段的路基和有可能破坏地基加固效果的有砟轨道区段路基及各种过渡段，禁止框构顶进、管涵下穿。交叉处既有唐包铁路已进行地基加固处理，因此只能选择上跨唐包铁路方案，为减小对既有唐包铁路运输及设备的影响，进行桥式方案研究。

3.1 桥下净空

按照《铁路技术管理规程（普速铁路部分）》（TG/01-2014）规定执行。

桥下净高（既有唐包铁路轨面距离专用线梁底）H≥8.85m，其构成为6.45（接触网导高）+1.4m（接触弓结构高度）+0.5m（静态间隙）+0.5m（中心锚节富余量）。

4 桥梁设计方案

跨越铁路立交桥应满足铁路部门相关要求，桥墩外缘距离接触网正馈线距离L≥4.5m=3.0m（桥墩外缘距离带电体安全距离）+1.5m（导线最大风偏值）。综合考虑工程投资、桥梁跨度、结构体系、施工方案等因素，主要研究了3个方案：

①门式墩+16m简支梁方案；②门式墩+32m简支梁方案；③2×120m转体T型刚构方案。

4.1 方案一：主跨16m简支T梁+门式墩

（1）桥型布置。为降低线路纵断标高，主跨采用16m简支T梁+门式墩方案。上跨唐包铁路采用6×16m简支T梁，采用3孔门式框架墩、钢横梁；2孔钢筋混凝土门式框架悬臂墩[2]。简支T梁采用预制架设施工，框架墩钢横梁采用预制吊装施工，桥址平面图如图2所示。

图2 方案一 桥址平面图

（2）桥梁横断面。框架墩与既有唐包铁路相对位置关系详见图3、图4。

图3 方案一 95#、96#、97#框架墩标准横断面示意图（单位：cm）

图4 方案一 94#、98#框架墩标准横断面示意图（单位：cm）

（3）桥墩、基础。上跨唐包铁路处采用框架墩、钢横梁。根据墩台处的地质情况采用钻孔灌注桩基础，桩径为1.0m。

跨越唐包铁路节点，为减小对既有路基的开挖影响，既有路基局部帮宽，5孔框架墩承台均上抬置于自然地面之上，砌筑浆砌片石护砌外露承台；其中94#、98# 2孔钢筋混凝土门式框架悬臂墩整体置于唐包线外侧。

（4）施工工艺。跨越唐包铁路节点，桥墩及基础现浇施工，钢横梁预制吊装，吊装时接触网停电、要点施工[3]。

简支T梁采用预制架设施工。在制梁场预制简支T梁，采用架桥机架设，跨铁路孔架设时接触网停电、要点施工。

具体施工步骤详见图5。

图5 方案一 施工工序图

4.2 方案二：主跨采用32m简支T梁+门式墩

（1）桥型布置。上跨唐包铁路采用主跨采用3×32m简支T梁+门式墩，采用2孔门式框架墩、钢横梁；1孔钢筋混凝土悬臂墩。简支T梁采用预制架设施工，框架墩钢横梁采用预制吊装施工，桥址平面图详见图6。

图6 方案二 桥址平面图

（2）桥梁横断面。框架墩与既有唐包铁路相对位置关系详见图7、图8。

图7 方案二 94#、95#框架墩横断面示意图（单位：cm）

图8 方案二 93#钢筋混凝土悬臂墩横断面示意图（单位：cm）

（3）桥墩、基础。上跨唐包铁路处采用框架墩、钢横梁。根据墩台处的地质情况采用钻孔灌注桩基础，桩径为1.0m。跨越唐包铁路节点处，为减小对既有路基的开挖影响，路基夯填帮宽，2孔框架墩承台上抬，砌筑浆砌片石护砌外露承台[4]。

（4）施工工艺。施工工艺采用预制架设施工。在梁场预制T梁，采用架桥机架设，跨铁路孔架设时接触网停电、要点施工。桥墩及基础现浇施，钢横梁预制吊装，吊装时接触网停电、要点施工。施工工序同方案一，具体施工步骤详见图5。

4.3 方案三：主跨2×120mT构桥

（1）桥型布置。采用2×120 m预应力混凝土单线T型刚构梁跨越唐包线，采用挂蓝悬臂现浇、转体施工。桥址位于R=600m曲线上，梁体采用单箱单室、直腹板结构。

图9 方案三 桥址平面图

（2）总体布置图

图10 方案三 总体布置图

（3）桥墩、基础。主墩采用钢筋混凝土实体墩。墩身纵横向尺寸为9.45m×5m；边墩采用实体桥墩，其上设异性顶帽。

桥墩基础采用群桩基础。主墩承台厚7.1m，基础采用16根直径2.0m钻孔灌注桩基础；边墩承台厚4.0m，基础采用10根直径1.25m钻孔灌注桩基础[5]。

（4）施工工艺。施工工艺采用转体法施工。先平行铁路方向挂蓝悬臂法现浇梁体，通过主墩转盘将梁体转体就位后成桥。

5 方案比较

对以上三个方案做进一步比较，综合考虑施工方案、工程投资、风险分析等因素。

5.1 方案一：主跨采用16mT梁+框架墩

优点：（1）纵断面标高较低，全桥投资较少。（2）结构受力明确，均为常规结构，结构安全质量可控，施工难度小。（3）采用框架墩，施工简单，无深基坑开挖，对铁路影响小。（4）钢横梁自重较小，便于吊装施工。（5）简支梁自重较小，采用架桥机架设安全可靠性大。（6）现浇湿接缝、桥面系等在梁体架设时可同步实施。（7）位于半径R=600m曲线上，采用小跨度简支梁利于架梁作业和桥梁布置。

缺点：（1）跨铁路框架墩为3孔，钢筋混凝土门式框架悬臂墩2孔，施工期间对唐包铁路影响稍大。（2）由于梁体孔数、片数较多，停电要点施工时间较长。

5.2 方案二：主跨采用32mT梁+框架墩

优点：（1）跨铁路框架墩为2孔，钢筋混凝土门式框架悬臂墩1孔，施工期间对唐包铁路影响稍小。（2）结构受力明确，均为常规结构，结构安全质量可控，施工难度小。（3）采用框架墩，施工简单，无深基坑开挖，对铁路影响小。（4）梁采用架桥机架设安全可靠性大。（5）现浇湿接缝、桥面系等在梁体架设时可同步实施，由于梁体片数较少，停电要点施工时间较短。缺点：（1）纵断面标高较高，全桥投资较高。（2）专用线为32m简支梁，相应钢横梁需加大截面、自重较重，吊装施工难度稍大。（3）位于半径R=600m曲线上，采用32m简支梁不利于架梁作业和桥梁布置。

5.3 方案三：主跨2×120mT构桥

优点：主跨采用转体施工，要点施工时间短，对铁路运营影响较小。缺点：（1）跨度较大、结构受力复杂，并位于半径R=600m曲线上，转体过程中期间偏心矩较大，设计、施工难度较高。（2）场地受限，实施难度大。

5.4 结论

综合考虑施工方案、工程投资、风险分析等因素，新建专用线上跨既有线位于小半径曲线上，方案一专用线纵断面最低、投资最少，该方案可降低桥梁施工、运营、养护对铁路的影响，故推荐方案一即主跨采用16mT梁+框架墩。