马小兵

(中铁二院武汉勘察设计研究院有限责任公司，武汉 430071)

1 工程概况

京广铁路下行K985+821浉河大桥，位于河南省信阳市境内，大桥跨越浉河，为直线桥，始建于1959年，全长205.4 m，全桥共6孔，圆端形桥墩、T形桥台，基础均为扩大基础，1～5孔梁为32 m上承板式钢梁，第6孔为20 m上承板式钢梁。该桥在近50年的使用过程中，由于钢梁的上盖板直接承受桥面轨枕的作用以及钢梁维修养护困难，造成上盖板锈蚀并不断恶化，使钢梁截面削弱，技术状态较差，加上铁路提速等原因，桥梁处于超负荷运营状态。2007年6月武汉铁路局工务检测中心对该桥在运营过程中进行检测，检测数据显示梁体振幅严重超限，目前病害还在发展，且难以遏制。京广线为我国铁路南北重要干线，运输十分繁忙，为保证京广线运营的绝对安全，对该桥进行大修势在必行。

2 换梁方案确定

根据该桥的运营状况以及工务检测中心的检测数据显示，桥墩、台结构完好，钢梁振幅严重超限，则需对该桥进行换梁。由于更换新钢梁存在日后维修养护困难，故本次设计均更换预应力钢筋混凝土梁。方案设计的原则是:在确保铁路行车安全和施工安全的前提下，尽量缩短施工时间，最大限度地减少对铁路运营的影响。尽量在“天窗点”内，利用预应力混凝土梁将钢梁置换出来，以保证既有线的畅通及行车安全;为满足日后大型养路机机械桥上作业的要求，梁采用时速160 km客货共线预应力钢筋混凝土T形梁(16 m单片梁重650 kN)。

经现场勘察，并结合有关该桥的既有资料，提出2个方案，第一方案(图1)是利用既有桥墩，在跨间设置中墩，将原来的32 m跨钢梁更换为2跨16 m预应力混凝土梁，20 m跨钢梁更换为2跨10 m预应力混凝土梁，同时为保证浉河行洪，在北桥台旁新建2-12 m的框架桥;第二方案为不扩孔直接更换32 m和20 m预应力钢筋混凝土梁，同时加固桥墩台基础，基础采用桩基托换。

图1 第一方案桥型布置形式(单位：cm)

第一方案具有混凝土梁梁体较轻，卸梁、移梁施工时操作安全、方便，施工经验成熟，对既有线运营安全影响小等优点，而第二方案混凝土梁跨与既有钢板梁跨度相同，不需在河中另设桥墩，但施工移梁不便，对既有线的安全运营影响很大。经综合比选，最终推荐第一方案为实施方案。

3 河道防洪方案

由于河中增设桥墩，压缩了河道过水断面，影响浉河正常行洪，根据防洪评价要求，主要从以下3个方面进行行洪设计。

3.1 扩孔

在浉河桥的北桥台处扩孔，增设2-12 m框架桥，如图1所示。桥位选择主要依据浉河河道水流走向确定。框架桥施工采用铁路架空线下大开挖现浇的施工工艺。

3.2 北桥台与框架桥间路基段冲刷防护

扩孔后该段土路基将处于河道中，长期受到河水的浸泡和冲刷，对该段路基的防护则成为重中之重，计算冲刷时将该段路基作为一个桥墩考虑。

防护方案结合现场水文地质等条件，在路基周围设置防冲墙式结构(图2)，采用φ1.0 m的钻孔灌注桩结构形式，间距1.2 m，桩间缝隙设置φ60 cm旋喷桩密封，旋喷桩设于背水面，旋喷桩长度至局部冲刷线下2 m。钻孔桩长度按桩档结构计算确定。路基坡面采用35 cm厚M10浆砌片石防护。并在框架桥出入口设置导流设施。

图2 防冲墙结构(单位：cm)

3.3 新建桥墩承台高程的确定

新建铁路桥墩承台根据浉河规划河床高程确定，不高于规划高程，以利于将来河道管理部门疏浚河道，由于承台埋深较大，且位于流砂层，设计采用下设沉井护壁，完成桥墩基础的施工。

完工后疏通河道，确保浉河行洪。

4 换梁方案及实施

4.1 梁桥结构设计

(1)桥梁上部均采用时速160 km客货共线预应力钢筋混凝土梁，图号“通桥(2005)—2101”，桥面布置如图3所示，桥面宽度4.90 m。桥枕采用新Ⅲ型桥枕。

图3 T梁标准横断面(单位：mm)

跨度16 m梁参照时速160 km客货共线预应力钢筋混凝土梁“通桥(2005)2101—Ⅳ”施工，梁长、预应力钢绞线及普通钢筋在跨中位置相应减短，其他控制参数均保持不变;跨度10 m梁参照时速160 km客货共线预应力钢筋混凝土梁“通桥(2005)2101—Ⅴ”施工，梁长、预应力钢绞线及普通钢筋在跨中位置相应减短，除钢绞线伸长量有所变化，其他控制参数均保持不变。

(2)新建桥墩及基础设计

桥墩:均采为混凝土圆端形桥墩。

基础:均采用钻孔桩基础，桩径1.25 m。

(3)其他有关的技术

桥梁人行道板宽均为1.05 m，支座均采用盆式橡胶支座(通桥［2007］8160)，桥上均设有通信电缆槽，桥梁墩台按《桥规》规定均设置围篮、吊篮及检查梯。

4.2 换梁方案

为节省换梁时间，设计中作了不少考虑。在既有桥的两侧分别设置移梁支架，一端出梁，一端进梁，进出梁同时进行;梁体拼装均在移梁支架上进行，然后移至对应孔位待移;由于混凝土梁与钢梁高度不同，既有桥墩需加高，设计临时钢支墩，事先与支座及梁连接，一同进入指定位置，待就位后采用钢筋混凝土进行包箍;附属设施如接触网杆、通信、信号、电力等设施的迁改，均在移梁前完成。以节省时间，保证铁路正常运营。具体步骤如下所述。

4.2.1 搭设纵、横向移梁支架

纵移梁支架全桥搭设，基础为桩基础，墩为钢筋混凝土门式墩，纵梁Lp=11.2 m跨采用I63型钢搭设，共计6片(1组3片，共2组)，通过计算σmax=112.0 MPa＜140 MPa，fmax=1.6 cm ＜L/400=2.8 cm;纵梁 Lp=5.3 m跨采用I45型钢搭设，共计8片(1组4片，共2组)。上铺桥枕及轨道(60 kg/m);横移支架采用军便墩，基础采用φ60 cm旋喷桩加固，支架上铺枕木、轨道(60 kg/m)。具体详见图4、图5。

图4 纵向移梁支架立面(单位：cm)

4.2.2 制梁运梁

预应力混凝土梁由制梁厂预制生产，采用汽车运至浉河南岸桥头，用“换装架”将梁吊至纵滑道上，进行拼装及湿接缝、防水层、横向张拉及压浆施工，然后纵移至相应孔位，铺设道砟、枕木，安装支座及钢支墩，等待换梁。详见图6、图7。

图5 横向移梁支架立面(单位：cm)

图6 移梁平面布置

4.2.3 换梁

换梁前期准备及移梁过程，其细节错综复杂、环环紧扣、不能出半点差错。换梁前必须进行移梁演练，以确定各工序时间安排，确保封锁点内完成换梁工作。

(1)换梁应急措施

①防胀轨:换梁前对施工地段线路进行应力放散，锁定轨温不低于55℃，并在两台尾各向两端外30 m处进行钢轨切口，上夹板;换梁前加强轨温测量记录，分析轨温变化对线路的影响，并加强两头扣件复紧，观察线路是否有爬行，必要时采取两端洒水降温处理措施，减少起道时的应力集中。

②防移梁支架下沉:移梁前对纵、横移支架进行堆载预压(预压荷载不小于支架上总荷载1.2倍);备好厚度不等(1～5 cm)的杂木板，以防支架下沉，进行及时支垫;检查移梁支架钢构件间连接的牢固性，确保受力均匀稳定。

③防梁缝挤死:横移梁前预先对好纵向位置，防止纵向位置对位不准确造成梁缝挤死;横移梁时控制每孔梁端横移量并人工同时报数，以便调节各梁端移动速度保证同步。

(2)换梁过程

换梁施工自北向南分6次进行，每次将1孔钢板梁更换为2孔混凝土梁，封锁要点。换梁前5 d慢行限速(45 km/h)，每次换梁前2 d每天申请1次封锁点，进行换梁前准备工作:拆除护轮轨、安装轨距杆;旧钢梁支座锚栓切除、加固等处理;试顶旧钢梁。

换梁时封锁要点115 min，用于完成换梁工作。拆除钢轨扣件、桥枕护木及勾头螺栓;将换梁孔基本轨抬高50 cm，相邻孔梁用枕木将基本轨垫稳;顶起旧钢梁，采用4台500 kN千斤顶将梁顶起，每端各备用1台千斤顶，起梁高度7 cm;安装滑板，事先将滑板及爬镐(液压油泵)连接好，置于旧梁横移滑道上，移出旧钢梁;横移2孔预应力混凝土梁，利用移梁小车、爬镐等设施将梁滑移就位(图8);固定梁下钢支墩，同时对钢支墩进行包箍，浇筑混凝土。

图7 起梁场地布置

图8 现场换梁过程

4.2.4 解除封锁

恢复线上设施、解除线路封锁、列车限速25 km/h，48 h 后提速至45 km/h。

5 结语

本工程选用合理的改造方案，大大降低了对京广铁路运营安全的影响;通过桥梁扩孔，满足了浉河河道的行洪功能;将钢梁更换为圬工梁，特别是更换“通桥(2005)—2101”客货共线预应力钢筋混凝土梁，满足了大型养路机械桥上作业的要求，降低了后期养护成本及难度;换梁方案通过优化设计、科学施工，115 min内完成了换梁任务，确保了繁忙的京广铁路正常运营。工程竣工验收表明，每项检测数据均显示正常，铁路运营状态良好。该工程的顺利完工，对既有繁忙干线上的长大桥梁更换钢板梁具有一定的借鉴性，但应注意结合桥梁本身现状(收集既有桥的竣工资料、桥梁检测数据等)、桥址区水文地质、交通运输等情况合理确定改造方案，使方案具有一定的可靠性、适用性、经济性。

［1］中华人民共和国铁道部.铁建设函［2003］205号 新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定［S］.北京:中国铁道出版社，2003.

［2］中华人民共和国铁道部.TB10002.1—2005 铁路桥涵设计基本规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［3］中华人民共和国铁道部.TB10002.3—2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［4］中华人民共和国铁道部.TB10002.5—2005 铁路桥涵地基和基础设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［5］中华人民共和国铁道部.TB10002.2—2005 铁路桥梁钢结构设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［6］中华人民共和国铁道部.TB10017—99 铁路工程水文勘测设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，1999.

［7］中华人民共和国铁道部.TB10303—2009 铁路桥涵工程施工安全技术规程.北京:中国铁道出版社，2009.

［8］张会英.京广线123A号桥换梁工程设计［J］.铁道标准设计，2008(9).

［9］张健.郑徐铁路响河中桥换梁施工技术［J］.铁道标准设计，2005(10).