單 旭

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

新建客運專線跨越武廣客運專線多種橋形比選

單 旭

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

以某新建客運專線為例，通過對橋梁跨越武廣客運專線路塹、隧道的不同方案進行比較分析，得出較為合理的橋形方式，并通過工程風(fēng)險點分析，提出相應(yīng)的安全防護措施。

客運專線 跨越 橋型方式 工程風(fēng)險點

1 工程概述

已經(jīng)開通運營的武廣客運專線除行車天窗時間進行線路檢修無車運行外，其余時段均有車運行，運營期間對鐵路安全有嚴格的控制要求。新建跨武廣客運專線橋梁必須選擇合理的橋式結(jié)構(gòu)，合適的施工方案，避免或盡量減少施工過程對鐵路的影響和干擾，杜絕對高速列車運行產(chǎn)生任何的安全隱患。

為此，大跨度橋梁形式的選擇尤為重要，綜合各種因素，根據(jù)不同線路選向，設(shè)計上考慮了橋梁跨越武廣客運專線路塹段連續(xù)箱梁、T構(gòu)、斜拉橋等三種橋形設(shè)計方案的對比及與跨越武廣客運專線隧道段連續(xù)梁方案的比選分析。

2 多種橋形對比

2.1 路塹段

根據(jù)線路選線線位關(guān)系，新建客運專線跨越武廣客運專線路塹段相交法向角約為67°。橋形方式分別采用連續(xù)箱梁、T構(gòu)、斜拉橋方案。同時，為縮短在武廣客運專線上方的施工時間，采用大跨度梁轉(zhuǎn)體施工方案(如圖1)。

圖1 跨越路塹處平面關(guān)系

(1)連續(xù)箱梁轉(zhuǎn)體方案

橋跨組合為(80.6+128+80.6) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，梁全長290.9 m，截面采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式。中支點截面中心處梁高9.684 m，中跨跨中9 m等高段，邊跨21.95 m等高段，截面中心處梁高5.684 m。

梁部施工采用平行武廣客運專線兩側(cè)懸臂施工，梁體懸臂施工后進行轉(zhuǎn)體就位，在跨中部位采用移動吊架合龍施工(全橋共設(shè)置2個轉(zhuǎn)盤)。轉(zhuǎn)體后施工邊跨及跨中合龍段長度均為2 m，所有轉(zhuǎn)體和中間合龍時間均在天窗時間進行，每側(cè)轉(zhuǎn)體梁體長度126 m，重量約為125 000 t(如圖2、圖3所示)。

圖2 連續(xù)箱梁轉(zhuǎn)體方案平面

圖3 連續(xù)箱梁轉(zhuǎn)體方案橋形布置(單位：cm)

(2)T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案

橋跨組合為(63.5+64+64+63.5) m，全長為255 m，主梁截面采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式，中支點處高7.6 m，邊支點處4.0 m，兩點之間采用二次拋物線變化過渡；中間墩采用框架式橋墩跨越既有武廣客運專線，框架墩與主梁端的連接采用支座支承，框架墩橫梁采用鋼橫梁結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁計算跨徑為30 m，橫梁總長為33.5 m，梁高3.5 m。

梁部施工采用平行武廣客運專線兩側(cè)懸臂施工，梁體懸臂施工后進行轉(zhuǎn)體就位，在跨中部位采用移動吊架合龍施工(全橋共設(shè)置2個轉(zhuǎn)盤)。單個T構(gòu)轉(zhuǎn)體長度達126.9 m，最大單懸臂長度為63.45 m，重量約為117 446 t。由于兩側(cè)T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工空間位置需要，在T構(gòu)端橫隔處設(shè)置了一段寬0.25 m的后澆段，后澆段施工在主梁轉(zhuǎn)體就位后完成。為減少對武廣客運專線的干擾，框架墩橫梁采用吊裝方式施工(如圖4、圖5所示)。

圖4 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案平面

圖5 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案橋形布置(單位：cm)

(3)斜拉橋轉(zhuǎn)體方案

橋跨組合為(53+75+128+48) m，全長為304 m，上塔柱高31 m，主梁拉索間距采用8 m雙索面布置，共22對斜拉索，采用墩梁固結(jié)體系；主梁采用變截面設(shè)計，中支點處高8.0 m，邊支點處6.0 m，兩點之間采用二次拋物線變化過渡；橋塔墩身采用雙矩形門式墩，墩底尺寸為縱向8 m、橫向4.5 m，間距9.4 m。主跨跨越既有的武廣客運專線，主跨施工工法采用掛籃懸澆后轉(zhuǎn)體施工(全橋共設(shè)置1個轉(zhuǎn)盤)，主梁轉(zhuǎn)體總長度達232 m，最大單懸臂長度達116 m，重量約為278 746 t(如圖6、圖7所示)。

圖6 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案平面

圖7 T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案橋形布置(單位：cm)

2.2 隧道段

根據(jù)線位關(guān)系，新建客運專線跨越武廣客運專線隧道段，相交法向角約為62°。為確保武廣客運專線隧道安全，橋墩基礎(chǔ)應(yīng)盡量遠離隧道結(jié)構(gòu)，橋形方式采用連續(xù)箱梁原位掛籃懸澆方案(如圖8所示)。

圖8 跨越隧道處平面關(guān)系

連續(xù)箱梁懸澆方案：根據(jù)武廣客運專線隧道圍巖等級，綜合選擇橋跨組合為(75+136+75) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋梁長287.6 m，中支點截面中心處梁高10.0 m，邊支點和中跨跨中梁高5.5 m。截面采用單箱單室、變截面直腹板形式，頂板厚度除梁端附近及中支點附近外均為0.45 m；腹板厚0.5～1.0 m，按折線變化；底板厚由跨中的0.5 m按二次拋物線變化至根部的1.25 m。

梁部施工采用原位掛籃懸臂施工，全橋梁部共分77個節(jié)段，其中有2個邊墩托架現(xiàn)澆段、2個墩頂現(xiàn)澆段，1個中跨合龍段和2個邊跨合龍段，其余為掛籃懸澆節(jié)段。中墩墩頂0號現(xiàn)澆節(jié)段長13 m，邊墩墩頂20號現(xiàn)澆節(jié)段長為3.8 m，合龍段長2.0 m(如圖9、圖10所示)。

圖9 連續(xù)箱梁懸澆方案平面(單位：cm)

圖10 連續(xù)箱梁懸澆方案橋形布置(單位：cm)

2.3 橋形選擇

如表1，從主要力學(xué)指標(biāo)計算結(jié)果上看，各方案力學(xué)指標(biāo)均滿足高速鐵路設(shè)計規(guī)范要求。對上述橋梁方案進行車橋空間動力仿真分析，各方案的動力性能均能滿足指標(biāo)要求。

表1 多種橋型主要力學(xué)指標(biāo)計算結(jié)果及優(yōu)缺點對比

從施工方案上看，多種橋形方案施工方案均可行。連續(xù)梁轉(zhuǎn)體方案及T構(gòu)轉(zhuǎn)體方案施工過程對武廣客運專線運營安全均有較大風(fēng)險。斜拉橋轉(zhuǎn)體方案雖對武廣客運專線運營影響較小，但施工難度較大，轉(zhuǎn)體重量達到27 000 t，施工風(fēng)險較大，且投入運營后維修養(yǎng)護困難。

相對轉(zhuǎn)體方案，連續(xù)梁懸澆方案跨越武廣客運專線隧道段落，施工過程對其影響最小且較經(jīng)濟。

綜上所述，對比橋梁跨路基段與隧道段，新建客運專線大跨度橋梁采用跨越武廣客運專線隧道段的連續(xù)梁懸澆方案。

3 工程風(fēng)險點分析及安全防護措施

3.1 工程風(fēng)險點分析

考慮到武廣客運專線已經(jīng)開通運營，結(jié)合跨越既有客運專線橋梁工程的實際情況，可能存在以下工程風(fēng)險：

(1)橋墩樁基礎(chǔ)承臺施工過程將對隧道側(cè)覆土進行開挖，存在影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的風(fēng)險。

(2)施工過程中施工機械或重載車輛經(jīng)常、反復(fù)通過隧道頂原有道路，可能會對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全影響。

3.2 安全防護措施

(1)跨隧道主跨橋墩基礎(chǔ)承臺采用挖井法施工，分層、均勻開挖，以防止挖井護壁偏位及產(chǎn)生土體坍塌，基礎(chǔ)外隧道側(cè)應(yīng)采用防護樁措施，以避免土壓力變化影響既有隧道安全。

防護樁、鉆孔樁樁基礎(chǔ)應(yīng)采用旋挖鉆施工，避免沖擊振動影響既有隧道結(jié)構(gòu)。

(2)隧道附近及隧道頂?shù)募扔朽l(xiāng)村道路設(shè)置禁止通行標(biāo)志，施工便道采取繞行措施，主跨合龍段兩側(cè)采用兩個工作面，禁止重型車輛通行。

(3)進行安全防護專項設(shè)計，嚴防墜落物影響武廣客運專線運營安全，同時要注意避免大型機械等施工臨時荷載對既有武廣客運專線隧道的擾動影響。

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SHAN Xu

2014-07-09

單 旭(1982—)，男，2008年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，碩士，工程師。

1672-7479(2014)05-0085-03

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