大桥冬季防凌方法教材.doc

铁路特大桥水中大临设施冬季防凌方法介绍
[提要]新建妫水河铁路特大桥位于塞北官厅水库中,常年冬季结冰厚40~60cm。本文介绍建桥过程中,栈桥和钻机平台桩基、钢护筒、双壁钢围堰等大临设施采用压缩空气吹气泡形成活水圈消除静冰压力、利用破冰船和爆破冰消除动冰撞击力等方法。
关键词严寒水库建桥设施冬季防凌
概况
京包线既有单线妫水河铁路特大桥建于1955年,桥跨为20孔32m简支钢桁梁,随后修建了北京市备用水源官厅水库。水库形似葫芦,呈南北方向,桥址位于库区上大下小的颈缩处,故桥位处是一天然风口,一年四季刮风,当地形容是:“一年刮两次风,一次刮半年。”在冬季风力一般为4~6级,最大9级,最低气温一般为-27℃,极端为-31℃,从头年11月中旬至第二年3月中旬,库区水面结冰厚约40~60cm,冰凌期长达4个月,流冰期长约半个多月。既有铁路桥的桥墩在冬季冰冻期,有日照侧冰凌松软,挤压力减弱,无日照侧受强大冰凌挤压,两侧压力差将11个桥墩剪断,造成桥面线路扭曲位移。北京铁路局对断墩进行多次加固,多次重新拨正行车线路,并购置了破冰船,但隐患犹存。虽限制列车行驶速度,而塌桥危险性随时可能发生,故铁道部决定在既有桥的下游30m处建造新桥,尽量多利用原有线路以降低造价。
新建妫水河铁路特大桥仍为单线,主桥为5孔128m简支钢桁梁,在北京端和包头端各设5孔和4孔24m低高度预应力混凝土简支梁。下部均为钻孔灌注桩,圆形承台和圆形墩身。铁道部於1995年10月批复桥式方案。北京铁路局建桥指挥部与大桥一处於同年签订合同。合同中有两条较为严格
⑴施工过程中新老桥虽中线距离30m,但实际净距不足12m,正因如此,施工单位必须保证老桥正常运营,否则,赔偿一切损失;⑵因破冰船已近退役年限,故新桥必须于1997年11月30日通车(现已按期竣工通车)。承包单位根据库区桥位处水深16~18m,经常风大浪大,冬季冰凌期长等自然条件,为安全和工期计,在新桥下游17m处设置钢栈桥,担负运输、移动吊机和在栈桥面上拼装及横移钢桁梁等任务。栈桥上部为钢桁梁,高2m、宽10m、跨度16m。滩地上176m,水中560m。全长736m。桥面设桅杆吊机走道和双线运输道。下部为φ1500mm钢管桩,每墩两根,单排。栈桥上游侧搭设施工平台,用于钻孔桩和拼接起吊下沉双壁钢围堰。平台上部为万能杆件构架,下部辅助部分为φ500mm钢管桩,主要承重为插打的钢护筒。于1996年5月开工,随着栈桥的搭设前进,施工平台随着完成,下部基础工程桩亦随之开工,至当年11月9号墩17根钻孔桩完成且双壁钢围堰已下沉到位,6~8号墩全部钢护筒插打完毕且都在进行钻孔桩施工。
2、大临设施冬季防凌方法
1996年8月开始大临设施消除静冰压力和动冰撞击力方案的选择、设计、制造、安装和实施措施的准备工作。现将方法介绍如后。

位于水中的钢管桩、钢护筒、双壁钢围堰均为薄壁结构,在静冰压力作用下破坏情况有两种:一种是作用在外部将薄壁挤压变形破坏,另一种是结构物内冰冻膨胀将薄壁挤破。对第一种消除外部静冰压力可供选择较好方法是结构物周围没有冻冰。据此,调研当地一些防冰冻的成功经验、破冰方法和既有桥的破冰设备,选择了活水圈、人工破冰和破冰船破冰等三位一体的综合破冰方法。