跨越既有线施工时几种合拢形式的结构设计

杜驹

摘要：随着铁路客运专线建设的高速发展，新建客运专线的设计施工均临近既有线以达到节约土地、节能减耗的目的。所以新建客运专线就有大量跨越既有铁路修建的桥梁、临近既有铁路修建的路基，甚至部分线路涉及到改移既有铁路，而确保施工过程中不对既有铁路的运营产生危害。

关键词：结构；既有线；支架；模板体系

1、引言

在既有线道路上进行桥梁建造，特别是现浇箱梁施工，则面临着现状道路繁重的交通压力、车辆人行安全以及稀缺的作业空间的限制。这就给城市既有线改造现浇箱梁支架、模板体系设计提出了更高的要求——既要满足经济性、安全性、装拆运输便利性，又要与周边环境相互协调，实现“友好型、节约型”的目的。本文结合永广龙川河跨越既有线工程实例，就这一问题进行了简要的探讨，仅供参考。

2.几种合拢段方案概述

2.1工程概况

因龙川河连续梁跨既有线铁路线，与既有新长铁路交角只有十八度，导致箱梁60m主跨与既有线交汇距离长，主墩又与既有线桥墩距离近。同实既有线属于货运线，每天上行.下行列车繁多。因此施工过程中对如何确保既有线行车安全，防止高空落物成为施工中的重点和难点。新建桥梁与既有线路平面关系图，如图1所示。

图1、新建桥梁与既有线路平面关系图

2.2合拢段方案

经现场勘查，最终决定龙川河大桥采用转体结构施工，转体合拢段正好位于既有线路上方，为使合拢段施工不对既有铁路的运营产生危害，经研究决定采用三种方案比选：方案一、防护棚架；方案二、吊模法施工；方案三钢壳法施工。

2.3采用防护棚架

采用棚架对连续梁两墩柱间既有线进行整体全包防护。棚架防护的特点是：能有效防止高空落物。往常多采用棚架防护方案，但是棚架搭设增加了施工封锁的次数，尤其是拆除防护棚架的拆除逢场困难。需要大量的封锁时间，桥梁施工完成因拆除棚架后续工程量大。

2.4吊模施工

吊模法施工时对既有线上方两个吊模采用钢板进行全包封。吊模密封方案的特点：吊模地步采用钢板全包密封，有效的防落物措施保证了既有线行车安全和施工安全：同时减少了对既有线的封锁时间，降低工程造价，避免因安装拆除棚架带来的安全风险，缩短了施工工期。吊模全封闭的缺点就是吊模底模平台和防护钢板连接在一起，增加了吊模的重量，吊装难度相当大。

2.5钢壳法施工

钢壳法施工是采用钢筋混凝土与钢结构的组合形式，在合拢段处外包一层专门设计的刚板，施工时可利用外包钢板作为合拢段的外模板及施工平台，减少了合拢段外模的加工、安装等的工序，吊模法施工时，需对合拢段进行重新设计，施工时省去了模板安装及既有线防护等的工序，具有施工效率高、安全风险小的特点。

3.几种合拢段方案结构设计形式

3.1防护棚架结构形式

防护棚架由基础、立柱、桁架、纵向联接系、铺板及防电板组成。总长60m，总宽14m。立柱纵向中心距5m。

基础采用钻孔灌注桩基础，立柱采用300*6钢管，间距5m。纵向主梁采用20工字钢，横向采用14槽钢，间距为2.5米。立柱与基础采用预埋锚栓连接。横梁采用轻质钢桁架，与立柱通过高强螺栓刚性连接。

为保证棚架整体稳定，立柱之间设置纵向联接系。纵向联接系由水平连系杆和剪刀撑构成。水平连系杆采用14槽钢钢，与立柱采用高强螺栓连接。剪刀撑设在棚架两端和中间，以抵抗棚架所受纵向荷载。

防护棚架的计算模型如图所示：

3.2吊模法结构形式

合拢段长度为2m，设计时按左右两侧各悬挑20cm考虑，吊模设计图：吊模主横梁采用40工字钢，间距2.4m，横向采用16槽钢，间距底版为1.4m，腹板为0.5m。小吊杆选用φ32精轧螺纹钢。

吊模结构的计算模型如图所示：

3.3钢壳法结构形式

钢壳法即包钢-混凝土组合梁就是在钢筋混凝土或素混凝土构件外侧包有角钢或钢板的横向承重组合构件。传统的外包钢-混凝土组合梁属于空腹式型钢混凝土组合梁，是采用四周角钢和横向箍筋拼焊而成的骨架，内部填充混凝土与型钢共同受力。我国水利电力部门于1978年开始研究这种组合结构，经过系统的试验研究，已应用于电力、石油、冶金等部门二十多个工程中，并将其设计方法列入了《钢-混凝土组合结构设计规程》（DL/T5085-1999）。

图12、钢壳法大样图

钢与混凝土连续组合梁是一种合理、经济的结构形式，它具有节约钢材，降低造价，增加梁的刚度和提高承载力等优点。由于组合梁工字钢梁的上翼缘受刚性很大的混凝土板的侧向约束，在组合梁的负弯矩区域，钢梁下翼缘在承受较大的可变荷载以及不利荷载分布时，呈受压状态而产生侧向失稳，并伴随钢梁腹板的横向变形。连续组合梁的另一种失稳是在其中间支承附近钢梁腹板和下翼缘的局部失稳，这类失稳的特点是发生在钢梁高度尺寸的局部范围，是起源于中间支承附近受压板的失稳。外包钢-混凝土组合梁由于钢梁内部填充混凝土，对钢梁底板和侧板都有约束作用，因此可以避免组合梁在负弯矩作用区下的失稳。

4.结语

根据反复讨论最后采用方案三，即钢壳法，该施工方案将既有线的影响降到最小，同时又约束了钢梁底板和侧板，提高了梁的刚度和承载力。在既有线施工中，应反复论证吊模安装、前移、模板安装、钢筋安装绑扎、混凝土浇筑及吊模操作平台等的结构形式，确保施工过程中不对既有铁路的运营产生危害。

参考文献：

[1]南宁铁路局营业线施工安全管理实施细则补充规定[R].2010.

[2]铁路营业线施工安全管理办法[R].2008

[3] 黄俊光. 紧邻深基坑施工相互影響的模拟分析. 建筑结构. 2012（06）