長(zhǎng)西鐵路橋梁勘察與設(shè)計(jì)

長(zhǎng)西鐵路橋梁勘察與設(shè)計(jì)王軍生【摘要】以長(zhǎng)西鐵路建設(shè)為工程背景，分析了該工程中的橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合客貨共線鐵路設(shè)計(jì)特點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹了橋涵的水文計(jì)算方法，并從橋梁類型的選擇、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則及結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)等方面，對(duì)該線橋梁設(shè)計(jì)方法作了闡述，為類似橋梁設(shè)計(jì)提供了思路.【期刊名稱】《山西建筑》【年(卷)，期】2016(042)017【總頁(yè)數(shù)】2頁(yè)(P166-167)【關(guān)鍵詞】新建鐵路;橋梁設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)原則【作者】王軍生【作者單位】中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京102600【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】U442長(zhǎng)春(開安)至西巴彥花鐵路地處東北嚴(yán)寒地區(qū)，位于我國(guó)東北地區(qū)吉林省西部和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部。鐵路等級(jí)為國(guó)鐵I級(jí)、單線鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速160km,是一條以煤運(yùn)為主，兼顧沿線地區(qū)其他貨運(yùn)和客運(yùn)的區(qū)域性鐵路。沿線地形總體上東西高中間低，地貌形態(tài)多變，根據(jù)成因和形態(tài)分為:洪積、沖積冰水高平原區(qū)，河谷沖積平原區(qū)，丘陵?duì)钆_(tái)地區(qū)，沖湖積低平原區(qū)，丘陵區(qū)5個(gè)單元。長(zhǎng)西鐵路新建正線全長(zhǎng)393.410km，相關(guān)工程全長(zhǎng)10.042km，橋梁總長(zhǎng)50.096km，占線路長(zhǎng)度的12.4%?？蚣苤行蚬灿?jì)72座，總面積11704.6m2;新建及改建、接長(zhǎng)涵洞918座，總計(jì)16657.3橫延米；扣除橋梁長(zhǎng)度及路基挖方段長(zhǎng)度，小橋涵平均每千米2.83座。2.1水文計(jì)算特大、大、中橋水文勘測(cè)主要采用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水文調(diào)查及形態(tài)測(cè)繪，收集水利部門歷年流量觀測(cè)系列資料和歷史洪峰調(diào)查分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況通過(guò)分析、比較確定。本線跨越的大中河流有新開河、翁克河、寶泉河、霍林河、突泉河、大額木特河等，分別屬于松花江流域的第二松花江水系和嫩江水系。在勘測(cè)過(guò)程中重點(diǎn)對(duì)以上河流進(jìn)行了洪水調(diào)查及資料收集工作?？睖y(cè)期間，首先到當(dāng)?shù)厮?、水文部門了解適用于本線各河流的水文計(jì)算方法、水文情況、水利設(shè)施的現(xiàn)狀及規(guī)劃，并調(diào)查、搜集可采用和參證的水文站洪水流量實(shí)測(cè)系列、分析資料等，條件具備時(shí)進(jìn)行形態(tài)法洪水調(diào)查驗(yàn)證;其次落實(shí)對(duì)線位有影響的水庫(kù)的主要技術(shù)指標(biāo)、修建年代及運(yùn)營(yíng)維護(hù)情況，確定水庫(kù)水文特征要素、不同頻率的下泄量。本次研究小流域計(jì)算，吉林境內(nèi)選用吉林省經(jīng)驗(yàn)公式法、小流域流模公式法（根據(jù)吉林省水利廳地方公式法推求所得）、推理單位線法（鐵三院二法）;內(nèi)蒙古境內(nèi)低丘區(qū)選用鐵一院法、鐵三院一法、根據(jù)鐵一院通用圖《壹橋8216B》“匯水面積一流量關(guān)系曲線圖”直接查流量法進(jìn)行綜合比較、分析，以確定小流域流量的計(jì)算辦法和采用的有關(guān)參數(shù)。吉林地區(qū)最終采用吉林省經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算分析，內(nèi)蒙古地區(qū)采用鐵三院一法進(jìn)行計(jì)算分析。2.2橋涵布設(shè)原則全線橋梁除跨越高速公路、鐵路采用大跨外，其余均采用標(biāo)準(zhǔn)跨度，以32m及以下預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁為主，橋梁的孔跨布置盡量采用等跨。根據(jù)地形、地質(zhì)條件，一般地段起橋高度控制在8m~10m,避免高橋臺(tái)大錐體;城鎮(zhèn)和沿線集中居民區(qū)附近和良田地段，路基填土大于6m設(shè)橋。新建段涵洞孔徑大小，結(jié)合地形、地貌、天然溝形和排洪、灌溉、交通等因素綜合考慮;既有涵洞一般采用原類型、原孔徑接長(zhǎng)。本線位于我國(guó)東北嚴(yán)寒地區(qū)，沿線河流眾多，湖泡、洼地、水庫(kù)、渠道密布，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。針對(duì)不同地區(qū)，制定了相應(yīng)的橋涵布設(shè)原則。2.2.1平原農(nóng)灌區(qū)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，一般地段起橋高度控制在8m~10m,避免高橋臺(tái)大錐體；城鎮(zhèn)和沿線集中居民區(qū)附近和良田地段，路基填土大于6m設(shè)橋。本線涵洞類型優(yōu)先選用鋼筋混凝土框架涵，小孔徑灌溉涵采用圓涵。根據(jù)與沿線水利部門所簽訂協(xié)議，沿線各段逢溝渠均設(shè)置了橋涵工程，盡可能不破壞、壓縮排水灌溉溝渠。農(nóng)灌區(qū)的灌溉渠及排水渠，一般屬于寬淺、緩坡（j=1/10000左右）型渠道，涵洞孔徑宜不小于既有溝寬。2.2.2內(nèi)澇區(qū)本線在農(nóng)安縣境內(nèi)龍王鄉(xiāng)穿越洼中高澇區(qū)，該處澇區(qū)地勢(shì)低洼，是天然的閉流區(qū)，當(dāng)?shù)亟?jīng)過(guò)治理，修建了洼中高排水總干渠和八條自流排水溝，澇情基本得到控制。本線跨越總干渠及排水主溝時(shí)均設(shè)橋，并在相鄰排水主溝間，根據(jù)排澇流量，結(jié)合排灌溝渠布設(shè)一定數(shù)量的涵洞，保證線路兩側(cè)水位平衡，降低橋前積水深和縮短排澇歷時(shí)。相鄰路基段根據(jù)內(nèi)澇水位采用浸水路基，并設(shè)腳墻防護(hù)。2.2.3湖泡、沼澤區(qū)本線在通榆縣十花道鄉(xiāng)境內(nèi)穿越湖泡、沼澤區(qū)，在線路選線時(shí)盡量沿水泡邊緣地帶通過(guò)，為避免水流經(jīng)筑路攔截后集中，危及路基安全，橋涵布設(shè)時(shí)應(yīng)采取分片宣泄洪水的原則，結(jié)合水流出路在地形低洼處設(shè)置橋涵。在突泉準(zhǔn)太本鄉(xiāng)附近，線路受夕卜部條件控制，從敖莫臺(tái)哈嘎水泡中部穿越，為避免水害，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，歷史最高水位加0.5m安全值范圍內(nèi)均設(shè)橋跨越，以溝通兩側(cè)水流和平衡兩側(cè)積水水位，同時(shí)減少路基段病害的產(chǎn)生。2.2.4丘陵低洼地區(qū)本線在前郭縣烏蘭敖都鄉(xiāng)、突泉準(zhǔn)太本鄉(xiāng)境內(nèi)穿越平原微丘區(qū)，此區(qū)域地勢(shì)起伏不大，呈波浪狀，洼地間相互不連通。橋涵布設(shè)時(shí)與湖泡沼澤區(qū)類似，根據(jù)水流分布及洼地積水情況，在地勢(shì)低洼處設(shè)置涵洞平衡路基兩側(cè)水位。2.2.5滯洪區(qū)霍林河是屬松花江流域嫩江水系的一級(jí)支流，發(fā)源于內(nèi)蒙古2.2.6水庫(kù)地區(qū)長(zhǎng)西鐵路沿線與鐵路有關(guān)的水庫(kù)有太平池水庫(kù)、共青團(tuán)水庫(kù)、三教寺水庫(kù)、創(chuàng)業(yè)水庫(kù)、大青山水庫(kù)等大中型水庫(kù)。沿線大型及中型水庫(kù)校核頻率均不高于鐵路洪水設(shè)計(jì)頻率，且在近幾年均先后進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，目前各水庫(kù)運(yùn)營(yíng)狀況良好，線路在水庫(kù)下游時(shí)均設(shè)橋通過(guò)，橋下設(shè)計(jì)流量按最大下泄流量加壩橋間匯入流量考慮。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)較低的小型水庫(kù)，橋下設(shè)計(jì)流量按潰壩時(shí)流量考慮;跨越創(chuàng)業(yè)水庫(kù)時(shí)，選取在靠近水庫(kù)上游最窄處設(shè)橋通過(guò)，以減小對(duì)水庫(kù)的影響。2.2.7風(fēng)沙區(qū)位于風(fēng)沙段的涵洞設(shè)置時(shí)適當(dāng)增大孔徑?？紤]到磨蝕作用，涵洞宜選用蓋板涵。3.1防凍措施本線屬嚴(yán)寒地區(qū)，最大季節(jié)凍土深度達(dá)2.0m,涵洞基底有凍脹土層時(shí)，需做防凍脹處理，換填砂石等粗顆粒土。涵洞出、入口向中間各2m涵節(jié)及八字墻基礎(chǔ)下的換填深度:對(duì)于凍脹土不小于凍結(jié)線下0.25m,對(duì)于弱凍脹土不小于凍結(jié)深度，不凍脹土不做處理。中間涵節(jié)按出入口換填后深度的0.6倍進(jìn)行換填，并在連接處設(shè)過(guò)渡漸變段。本線橋梁上部結(jié)構(gòu)及墩臺(tái)身采用環(huán)境等級(jí)不得低于碳化環(huán)境T2級(jí);基礎(chǔ)部位采用環(huán)境等級(jí)不得低于碳化環(huán)境T1級(jí)，部分地段氯鹽環(huán)境作用等級(jí)為L(zhǎng)1~L2，化學(xué)侵蝕環(huán)境作用等級(jí)為H1~H2。本線位于嚴(yán)寒地區(qū)，且地下水位相對(duì)較高，墩臺(tái)身及基礎(chǔ)凍融環(huán)境作用等級(jí)為D2;涵洞主要采用箱形涵，現(xiàn)澆施工，箱形涵及箱形橋主體結(jié)構(gòu)環(huán)境等級(jí)按不低于碳化環(huán)境T2級(jí)設(shè)計(jì);涵洞基礎(chǔ)部位采用環(huán)境等級(jí)不低于碳化環(huán)境T1級(jí)設(shè)計(jì);位于氯鹽環(huán)境和化學(xué)侵蝕環(huán)境地段的涵洞，根據(jù)其環(huán)境作用等級(jí)選用相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土?？紤]到嚴(yán)寒地區(qū)防凍要求，標(biāo)準(zhǔn)跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁采用符合〃通橋(2007)8160”安裝要求的YZM鋼支座，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用符合〃通橋(2009)8361”安裝要求的TJQZ球型鋼支座。3.2不良地質(zhì)處理由于本線地表多軟土，故涵洞大部分采用整體性較好的鋼筋混凝土框架涵，且出入口翼墻采用分離式基礎(chǔ)，出入口涵節(jié)采用整體式基礎(chǔ)，中間涵節(jié)無(wú)基礎(chǔ)，做0.15m厚C15混凝土墊層。涵洞地基承載力不足時(shí)，當(dāng)計(jì)算所需換填厚度不大于3m,采用換填1:2砂石;對(duì)于埋深較深，需換填厚度大于3m的軟土地段，采用碎石樁、水泥土攪拌樁、打入方樁等措施進(jìn)行地基加固。對(duì)于橋梁工程，一般采用樁基礎(chǔ)，樁基穿過(guò)濕地及松軟土層，樁底置于相對(duì)穩(wěn)定的地層上。線路部分段落存在鹽漬土等特殊巖土，環(huán)境作用等級(jí)為L(zhǎng)1,H1o^梁承臺(tái)、基礎(chǔ)、涵洞的基礎(chǔ)、翼墻等均按照TB10005—2010鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范采用相應(yīng)的混凝土等級(jí)。3.3特殊橋涵設(shè)計(jì)本線距洮南訓(xùn)練場(chǎng)和黑水靶場(chǎng)軍事區(qū)較近，根據(jù)部隊(duì)相關(guān)部門要求，沿線需分散設(shè)有軍事通道，具體形式為框架橋與公跨鐵橋梁，以保證作訓(xùn)部隊(duì)在鐵路兩側(cè)通行順暢，要求能夠通過(guò)坦克戰(zhàn)斗群。目前我國(guó)主戰(zhàn)坦克99A2型戰(zhàn)斗全重達(dá)58t,坦克荷載參照履帶車一50級(jí)荷載分布形式，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力檢算。通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)配筋，并適當(dāng)增加保護(hù)層或鋪裝層厚度，以保證結(jié)構(gòu)安全性及耐久性，滿足部隊(duì)使用要求。本線起點(diǎn)并行長(zhǎng)白線接入開安站，中間段并行平齊線接入黑水站。兩條鐵路修建年代均較久遠(yuǎn)，路肩貼行于地面，立交道路大部分為平交道。本線并行既有線時(shí)，需將平交道改造為立交道，采用上跨(公跨鐵)或下穿(頂進(jìn)橋涵)形式。由于本線位于東北嚴(yán)寒地區(qū)，降雪較多，道路縱坡需按規(guī)范控制在4%以內(nèi);并在下挖頂進(jìn)橋涵處設(shè)抽排水泵站，以避免雨季時(shí)涵內(nèi)積水，影響車輛正常通行。本線在農(nóng)安、長(zhǎng)嶺等縣市穿越大片滴灌區(qū)，由于滴灌管網(wǎng)交織密集，考慮將其主管網(wǎng)保留并加以合并改造，從預(yù)留護(hù)涵內(nèi)穿越鐵路，以避免滴灌管道在路基段發(fā)生滲漏，進(jìn)而影響到行車安全。長(zhǎng)西鐵路位于我國(guó)東北嚴(yán)寒地區(qū)，沿線河流眾多，湖泡、洼地、水庫(kù)、渠道密布，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。本文對(duì)長(zhǎng)西鐵路的橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面總結(jié)，為以后類似地區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。【相關(guān)文獻(xiàn)】[1]鐵道第三勘測(cè)設(shè)計(jì)院.橋渡水文[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，1993:31-36.TB10002.5—2005，鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].唐英.包西鐵路通道大保當(dāng)至張橋段橋梁設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013