第２４卷第４期 石家庄铁道大学学报（自然科学版） ｖ。１．２４ Ｎｏ．４ ２０１ １年１２月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＦＩＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧ ＴＩＥＤＡＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）Ｄｅｃ．２０１ １ 既有线铁路框架桥改造设计 杨涛 １０２６００） （中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京摘要：唐山市龙泽南路（复兴路）下穿七滦铁路立交桥改造工程，由于轨面高差大，既有建筑 物多，涉及到拆桥和抬道等技术困难，设计时需要考虑的因素多，设计上有较大的创新。通过合 理布孔，线路加固和工作坑防护及路基注浆的优化设计，达到了预期的效果，为以后类似复杂的 既有线桥梁改造积累了宝贵的经验。 关键词：既有线；框架桥；改造；抬道；线路加固 中图分类号：ＴＵ９９７文献标识码：Ａ文章编号：２０９５—０３７３（２０１１）０４—００４５—０５ １ 概述 唐山市龙泽南路（复兴路）作为城市主干道，担负着城市交通的重要功能，承担着区片内部的主要交 通联系，是城市道路骨架的重要组成部分。现状龙泽南路（复兴路）与七滦铁路交叉处为一座２－６．８ ｍ１Ｔ 形梁桥和２座１－６．０ ｉｎ框架桥组成的立体交叉体系（见图１），其中竹形梁桥梁的材料钢筋混凝土，墩台材 料为混凝土；既有框架桥材料为钢筋混凝土。随着城市的发展，该处成为制约城市交通发展的瓶颈。为 了改善市内交通，现对该处的立交桥进行改造，在原址顶进一座新的框架桥。 １９．０２ —一广．一 ＿Ｌ一一 Ｊｉ ．｝６５ 石山线轨底 — 一 ，１９．００ ７‘ １８。６５ ８． 一 ＿＿ｊ 【＝二一１ ５３一。 ：厂一 ＿—— ．７ １ ｌＬ１＿一一 一一— 一 厂３ 一 『＿ －ｎ Ｉ 三＝ …～］ ！ ５５４ Ｊ９ Ｉ ６００ Ｉ１ ０ Ｉ 厂 Ｉ ］ ｌ 一 Ｉｌ ０ Ｉｎ Ｉ甘 。一 ； 导 １０ 一 Ｉ 一 Ｉ ｆ ： ＾ ｊ Ｌ ０ ６６、 ： 莩 ｌＩ ＿＝Ｌ．． Ｊ＿＼ ｅ￣－ｌＯ一 一＿一 ＩＩ ｒ ＿ｌ ： Ｉｌ 、 ｌ Ｌ＿＿一一． １ ５＿，Ｊ １ Ｌ ｆ ７ １０ ，一一．．．．． 一一ｌ一 ５７５ 一 ｒ 一 一Ｔ一 ．．Ｉ．．＿上 图１既有铁路桥梁构造图（单位：啪） ２ 工程概况 ２．１道路基本概况 复兴路机动车车道为双向四车道，两侧为辅路机动车道以及人行道。断面布置４．７５ ｉｎ人行及非机 动车道＋７．５ ｉｎ辅道＋０．５ ｍ挡墙＋０．５ １ＴＩ护轮带＋８．５ ｍ机动车道＋８．５ ｉｎ机动车道＋０．５ Ｉｎ护轮带＋ ０．５ ｍ挡墙＋７．５ ｉｎ辅道＋４．７５ ｉｎ人行及非机动车道。断面全宽４３ ｍ。 道路等级：城市主干道，计算行车速度Ｖ＝５０ ｋｍ／ｈ；最小使用净高：主路机动车道５．１ ｍ；辅路机动车 道５．１ ｍ；非机动车道３．５ ｍ。 ２．２既有铁路情况 收稿日期：２０１１～１０—０９ 作者简介：杨涛男 １９８４年出生助理工程师 石家庄铁道大学学报（自然科学版） 第２４卷 桥址位于七滦铁路唐山南站与开平站之间的区间线路上。桥址处共有铁路三股道，从北往南依次为 石山线、七滦铁路下行线、七滦铁路上行线，线问距分别为４．６ ｍ和４．１ ｍ。 石山线为单线非电气化铁路，５０ ｋｇ／ｍ钢轨，位于既有桥上为木枕，其余为钢筋混凝土枕，直线区段， 线路纵坡为１．０％ｏ下坡＿１』。路基填方高度约为０—１ ｍ。桥位处大里程侧有一组ｌ２号道岔，距离新建框架 桥边缘约５２．９ ｍ。 七滦铁路为双线非电气化铁路，６０ ｋｇ／ｍ钢轨，无缝线路，钢筋混凝土枕，直线区段，线路纵坡为１．０‰ 下坡。路基填方高度约为０—１ ｍ。 铁路南侧距离七滦铁路上行线中心约３．８ ｍ处有两条直径０．３ ｍ的水管，水管与铁路并行布置，放置 于既有框架桥和梁桥顶，两端设置检查井，井深约２．０ ｎｌ。在框架桥顶进施工前水管须予以改移。 铁路南侧距离七滦铁路上行线中心约３．８ ｍ为贯通电源线，其中贯通００９ 杆位于新建框架桥范围 内，施工前对其进行改移。 铁路两侧路基上及坡脚处敷设有铁路光、电缆等通信、信号设备。 ２．３地质情况 在勘探深度范围内，地层自上而下依次为：第四系全新统的杂填土（Ｑ４ｍ１）、第四系晚更新世冲洪积成 因（Ｑ３ａｌ＋ｐ１）的粉质粘土、粉土、粉细砂、中砂、圆砾土等。 框架桥基底位于粉细砂层上（土层编号④），地基基本承载力为２１ｏ ｋＰａ。 地下水稳定水位埋深介于９．４～１５．０ ｍ，绝对标高介于２．２０～５．３５ ｍ之间。地下水位年变化幅度在 １．０ ｍ左右。标准冻结深度为０．８０ ｍ。 ３框架桥设计 Ｊ 根据现场情况，在不中断铁路运营的情况下，道路下穿七滦铁路处采用顶进框架桥的形式 。 ３．１框架桥主体结构设计 刮 —¨二框架桥采用三孔连体式框架结构，净跨为１３．５．１８．５—１８ ｍ，框架桥中心线与铁路中心线交角为７１．９。， 框架桥顶板顶面距石山铁路钢轨底面０．５６ ｍ、距离七滦铁路上下行线分别０．８０ ｍ和０．８４ ｍ 。框架桥 结构总高度８．７ ｍ，结构净高６．５ ｍ，顶板厚１．０５ ｒｎ，底板厚１．１５ １ＴＩ，边墙厚为１．０５ ｍ，中墙厚为１．０ ｍ，顶 板加腋均采用０．６ ｍ Ｘ １．８ ｍ，框架桥全长为２７．７ ｍ。（以上尺寸均为正截面尺寸）。见图２、图３，与既有 桥的相对位置见图４。 钢纤维混凝土保护层 钢纤维混凝土保护层 防水卷材 水泥砂浆抹面 挡水矮墙 ％一十一一 桥面最低点 ＋一一一－ｏ Ⅱ ０ ｒ、 ｏ。 水管位置 ｌ １９． １．ｌ／ ４５０｜…。 ２．０Ｉ ｓ 煳。扣｝９００ ２．０％ｌＩＩ ｉ ２． １ ８５０ １ｌｏＯ 。 酱 剁 Ｏ６ １ ３５０ 图２框架桥横断面（单位：ｔｉｌ１） ３．２工作坑及后背设计 ］ 根据现场条件，框架桥采用顶进法施工，工作坑设在铁路西北侧，由西北向东南顶进。 框架顶进质量：１０ １３０ ｔ，最大顶力：１５ １９５ ｔ，顶进行程４６．５ ｍ。框架桥在滑板上预制，混凝土强度达 到设计强度后，开始顶进。 工作坑采用放坡开挖的形式，工作坑坡顶距离最外侧铁路路基坡脚之间为５．０ ｍ防汛平台，基坑靠 第４期 ２１０．卜一４ —杨涛：既有线铁路框架桥改造设计 轨底 ｒｌ ８９８ 轨 ｌ９．２２轨 ９．２６ ．１ 司 惹衰 醺晤 蠢 ／／／／／Ｚ／／ ／／ ／／／， ／ ／。。／／／ ．４７ ，钻孔３一 １５２ｌ ） ． 二二 ＿＿一 钻 Ｉ 石 滦 匕① 匡 Ｉｎ Ｑ互／ Ｉｒｎ、 ④ ’Ｉｒ『＿一ｊ 沙 ｃＰａ ｉ．４０ ｌ１．５８占Ｉ 铁 路 行 路路面 ４３１．３ ２ ９４８．５ 山 铁 铁 ＩＶｎ、 ４ ０ 路 ｌｒ、 ｏ。 １．６５ｉ 角补 ／Ｉ用／ ｑ ７９ ／／／／／、／／／／／ ７／／／ ７／／／／ ９ ７：２ 一 ４０２５ Ｉ一５２６ — ４８３．９ ．５７８．６ Ｉ ５２６ 。４‘ ＝ ～ 图３框架桥中心纵断面（单位：ｃｍ） 架桥中线 １ ８６５．．．．——．—．—．—． ＿： —１ ８．２８—．—．一 ５＿一一一一一一一一一一， ｊ ７３５ ｉ Ｉ ｌ 一一一 ｒ Ｉ ， 一 ＿ ０ １＇Ｉ ， 新建ｌ３．、 Ｉ ， ５．１８．５．１８ ｍ Ｉ Ｈ＿＿ ｎ Ｌ＋ 顶进框架桥 ｌ 既 ｆ １－６冲框架背 ｌ ｔ －ＩＬ ＿ 】３．Ｏ Ｉ ｆ Ｉ Ｉ ９９３．９ 既有２－６．， Ｉ ｒ形梁：： ｒＪ Ｉ Ｉ、Ｌ ／ ：． ＱＱ．：： ｈ Ｉ ｌ 、＼ Ｚ…．． ＿ｌＩ Ｌ ｒＩ Ｌ一一 Ｑ Ｊ；Ｊｊ 导广ｆ ’ Ｉ Ｉ Ｉ １ ：：既 １－６ ｎｌ框乌 ｝ Ｉ ，９．５ 一 Ｉ ２ １７６．ｌ Ｔ ５９１一 图４新旧桥相对位置关系示意图（单位：ｃｍ） 近路基侧边坡坡率为１：１．５，南侧另外两侧边坡坡率为１：１，北侧边坡坡率为１：０．７５。由于工作坑北 侧边坡顶临近住宅楼，为了充分保证四周建筑物，设计中工作坑采用直径１．２５ ｍ的钻孔桩防护，间距１．５ ｍ，桩长１８ ｍ。工作坑边坡均采用挂网喷混凝土防护。 滑板采用Ｃ２５混凝土，厚度为０．２ ｍ，滑板底设碎石垫层和锚梁，碎石垫层厚０．２ ｍ，滑板底以下锚梁 深０．５ ｍ。 工作坑后背按照可能出现的最不利情况，采用桩径为１．２５ ｍ钻孔桩加钢筋混凝土后背梁的形式。 桩长１８ ｍ，间距１．５ ｍ。桩顶设置冠梁，使之连为一体，更好的发挥其作用。经检算，该后背有足够的安全 储备。 基坑开挖完成后，在基坑四角设置集水井，两侧设置排水沟，集水井内安放清水泵及时抽水，保持基 坑内干燥。 ３．３线路加固设计 线路加固系统：３－５－３扣吊轨梁和横抬纵挑法布置的工字钢纵横梁以及路基防护桩、支撑桩、抗横移桩 及顶梁组成线路加固系统（满足列车慢行４５ ｋｍ／ｈ的要求）。 线路防横移措施：框架顶板预制时在尾部每隔３ ｍ设置拉环，采用倒链与线路加固系统联系在一起， 随顶进随拉紧倒链，桥外部分设地锚拉紧线路；路基对侧设抗横移桩。 ４既有桥拆除 ４．１既有梁桥拆除方案 两孔梁桥共有６片叮『梁，４片Ｔ梁。订梁长７．６５ ｍ，宽４．０４ ｍ，单片梁及上铺装共重４８ ｔ；Ｔ梁长 １５．３５ ｍ，宽１．７ ｍ，单片梁重约３８ ｔ。桥面全宽２０．３ ｍ。单孔跨度６．８５ ｍ，两孔跨度为ｌ３．７ ｍ。拆除方 案如下： （１）梁桥下采用浆砌片石砌至梁底； （２）向铁路主管部门要封闭线路大点，拆除既有梁 ； ４８ 石家庄铁道大学学报（自然科学版） 第２４卷 （３）回填级配碎石，恢复线路； （４）随着框架桥顶进时，拆除既有桥墩台、浆砌片石和级配碎石。 ４．２既有框架桥拆除方案 （１）在既有框架内搭设好枕木支撑； （２）分段将既有框架桥顶板和边墙在顶板加腋下１．０ ｍ处水平切割分离； （３）从分段处将既有框架桥顶板和边墙环向切割，切割采用钢线式混凝土切割机，分段长度不大于１ （４）随新框架桥顶进时凿除既有框架桥顶板和上部边墙，并拆除枕木支撑； （５）顶进到既有框架桥分段处时，凿除既有框架桥剩余边墙和底板，完成该段顶进作业； （６）以此循环作业，直至顶进到位。 既有框架桥拆除侧面图见图５。 ●．１■ ＿ ■Ｉ １．．一－ＪＩ＿ ●－ 棚 Ｉ● ＿＿ ＿＿＿ 广一 ＩＩ Ｉ ｒ Ｉ Ｈ ｌ ｌｌｌ ｌ ｝ 匕 ｌ ，ｔ ● Ｉ 。， 山 Ａ ｑ“●● ●● 毛墙ｌ［＝＞顶进方向 新建框架桥Ｉ Ｉ ：刃／ ｌ 路 ｌ 铁 ：７ 各ｋ． 足 ｋ １ｉ Ｉ ● ｌ 现 卡Ｉ 力 丁 干 ｌ皇 ● ● ● ・土体 ● ４ ４ ● ●● ｌ／ Ｉ： ，二 ｆｌ ● － 一 ● １ ｍ 土体： 。 ‘一 ．．． ● 图５既有框架桥拆除侧面图 ５设计中重点解决的技术问题 ５．１合理的孔跨布置。方便旧桥拆除 （１）根据道路横断面，边孔孔径应为１２．５ ｍ。但是由于桥位处道路为曲线地段，曲线半径２６０．５ ｍ， 为防止框架桥边墙侵入道路界限，新建框架桥左侧边孔采用１３．５ ｍ。． （２）新建框架桥右侧边孔处有为一座既有１－６．０ １＇ｉｌ框架桥，如果按边孔ｌ３．５ ｍ考虑，该框架桥的拆除 难度较大，对铁路运营干扰大。在不中断该铁路运营的前提下，为满足拆除既有桥施工工艺要求，右侧边 孔采用１８ ｍ，使既有框架桥位于右侧边：ｆＬ￣Ｌ内。 结合道路横断面和各种因素，最终采用三孔１３．５＋１８．５＋１８ ｍ框架桥。 ５．２合理的电缆槽布置 由于既有线路基及坡脚处铁路设备及管线较多，铁路南侧距离七滦铁路上行线中心约３．８ ｍ处有两 条直径０．３ ｍ的水管，水管与铁路并行布置，放置于既有框架桥和梁桥顶。设计中出了除了设置两侧正 常的电缆槽外，在南侧专门设置了１．４ ｍ Ｘ０．６５ ｍ水管防护箱涵及０．４ ｍ Ｘ０．３ ｍ电力通道管，解决了各 种铁路设备间共用电缆槽的问题。施工过程中对临时供水管进行了专门的改线设计，桥梁施工完成后， 投入正式运营的管线仍从桥上设置的防护涵通过，沿七滦铁路敷设。 ５．３ 合理的道砟层厚度，方便线路加固要求 桥位处三股道相对高差较大，且轨底与既有框架桥顶板顶高度较小。石山线轨底到既有１－６．０ ｍ框 架桥顶板顶最小距离为０．３３ ｍ，无法满足线路加固要求，因此对石山铁路进行永久抬道。该桥顺线路长 度按５０ ｍ计算，桥位处实测抬高最小为２４ ｃｍ，既有线路向滦县方向为２．１‰的下坡，向七道桥方向为 ０．５％。下坡。该线路按３％ｏ坡度顺坡，根据既有线路坡度及既有道床情况，向两侧的顺坡长度按每侧１ ３５ ｍ 计算，需要抬道总长度为３２０ ＩＴＩ。其中向滦县方向涉及既有道岔一组，也需要同时抬道，并且岔线方向同 样需要抬道，以保持道岔平顺良好。 抬道后石山铁路桥位处轨底与七滦铁路下行线等高，距离既有框架桥顶板顶５７ ｃｍ，满足加固要求。 第４期 杨涛：既有线铁路框架桥改造设计 ４９ ５．４合理的拆桥方案，最大限度的减小对铁路运营的干扰 （１）根据地勘资料，桥位处为粉砂、粉细砂土层，为防止路基在顶进过程中坍塌，在拆梁之前框架桥桥 区及两侧路基需进行注浆固化。且由于石山铁路需要抬道，因此路基注浆应该提前，使抬道后的石山铁 路路基有个稳定期 Ｊ。 （２）为了减少土对既有框架桥顶板的摩阻力，需采用措施将桥两侧土体挖除，并注入泥浆。挖除桥两 侧土体时，为防止铁路路基坍塌，需采取钢管支架对路基进行临时加固处理。 （３）为了防止浆砌片石拆除过程中突然坍塌，抗横移桩与既有梁桥问也应该砌筑浆砌片石 。 （４）抗横移桩后需回填土至与抗横移桩顶齐平以保证吊车站位。 ６ 结语 唐山市龙泽南路（复兴路）下穿七滦铁路立交桥改造工程，由于轨道轨面高差大，既有建筑物多，涉及 到拆桥和抬道等技术困难，设计时需要考虑的因素多，设计上有较大的创新。通过合理布孔，线路加固和 工作坑防护及路基注浆的优化设计，达到了预期的效果。从现场实施情况来看，该桥设计合理，把对铁路 运营的干扰和对周围建筑物的影响降到最低，为以后类似复杂的既有线桥梁改造积累了宝贵的经验。 参 考 文 献 ［１］中华人民共和国铁道部．ＴＢ１０００２．１—２ｏ０５铁路桥涵设计基本规范［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１０． ［２］中华人民共和国铁道部．ＴＢＩＯ００２．５—２００５铁路桥涵地基和基础设计规范［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１０． ［３］铁道第四勘察设计院桥隧处．桥涵顶进设计与施工［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９８３． ［４］北京铁路局．京铁师［１９９３］４９１号顶进式框架立交桥设计、施工若干规定［Ｒ］．北京：北京铁路局，１９９３． ［５］北京铁路局．京铁师［２００５］４５５号营业线施工管理及安全实施细则［Ｒ］．北京：北京铁路局，２００５． ［６］中华人民共和国铁道部．铁办［２００５］１３３号铁路营业线施工和安全管理规定［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００５． ［７］北京铁路局．［２００５］１０８号北京铁路局路外工程管理办法［Ｒ］．北京：北京铁路局，２００５． ［８］中华人民共和国铁道部．ＴＢ１０００５－－２０１０铁路混凝土结构耐久性设计规范［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１０． ［９］中华人民共和国建设部．ｃＪＪ７４—１９９９城镇地道桥顶进施工及验收规程［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９９ Ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｆｒａｍｅ Ｂｒｉｄｇｅ ｏｎ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ Ｙａｎｇ Ｔａｏ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｆｉｆｔｈ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｑｉｌｕａｎ ｒａｉｌｗａｙ ｆｌａｍｅ ｂｒｉｄｇｅｉｎ Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｉｔｙ，ｗｉｔｈ ｂｉｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｒａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｍａｎｙ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｈａｓ ｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｍａｎｙ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉ— ｃａｌ ｄｉｉｆｃｕｌｔｉｅｓ ｔｏ ｂｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｏｌｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｉｆｔ ｔｈｅ ｒｏａｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｈｏｌｅ ｌａｙｏｕｔ，ｌｉｎｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｉｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｇｒｏｕ— ｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｒｉｄｇｅｓ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ；ｆｌａｍｅ ｂｒｉｄｇｅ；ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｌｉｆｔ ｌｉｎｅ；ｌｉｎｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ （责任编辑车轩玉）