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既有铁路梁桥改建框架箱形桥施工工法

随着城市基础设施水平逐渐提高,投资环境不断改善,提高城市品位,促使
城市道路建设迅猛发展,新建或改扩建的城市道路规模及标准均较高。因此城市
道路穿越铁路立交桥改扩建也日益增多,跨度越来越大,将原来的粗笨梁型桥立
交逐渐为秀巧的框架箱型桥所代替。2001年5月至11月,在郑州紫荆山路向南展
长下穿陇海线上、下行货线施工过程中,我们根据现场条件进行研究的结果,建
立了多孔连体框架箱形桥置换大中梁式桥的施工方法------横抬、破碎、顶入方
法。该方法取得了良好的经济效益和社会效益,在施工安全、质量、进度、经济
等方面赢得了郑州铁路局、业主和社会各界的广泛好评,我们将该施工方法进行
总结整理形成此工法。

,另一侧预制框架箱桥,形成横抬梁的两
侧支点,在轨道下穿入工字钢横抬梁,抬起轨道,对线路进行架空加固防护,保
证安全行车。
,用顶镐顶进框架箱桥。
,全部使用通用机具设备。
,占用施工场地小。
,不中断列车运行。

、换梁、改造施工。
。

,在拆除既有桥梁前,必须先对轨道进行
独立架空防护。防护方法:在线路一侧设临时支墩(要与既有墩台位置相互错开),:.
.
支墩上架设工字钢简支纵梁,另一侧预制框架箱桥(强度达到100%),作为工字钢
横抬梁的两端支点(预制框架箱桥其顶面用方木调整标高后支承横梁),工字钢横
抬梁穿入轨道以下,抬起轨道()。这样,由抬梁将轨道和列车荷载传
递到纵梁和框架箱桥上,使既有桥梁失去作用。
。
,完成桥梁置换。


::.
.

铁路梁桥一侧
对应既有桥墩线路架空后维修顶进设备准备、安装、维护
台间适当处砌纵梁架设
筑临时支墩
在纵线路利用拆除附属
拆除
梁和拆除
架空架空
顶进箱桥既有无缝线路放箱桥行车架空工程
设备纵梁
路基防护散及锁定顶穿既有间隙施工
架横承载横梁及临
顶进至竣
梁与取替恢复时纵
梁和
纵梁既有箱桥梁支工交
既有线桥墩台
连接线路
基础防护梁桥墩台就位墩付
铁路梁桥另一
侧按设计位置箱桥顶支垫
处预制箱桥铁路既有线施工全过程安全防护
滑板,代替
(100%强度)纵梁
:.
.
、横梁设计及顶力计算

纵梁采用厂制I工字钢梁,两片并联,临时墩台用片石砌筑(或万能杆件),
100
墩台顶帽设计成凹形槽口,以便固定纵梁抵抗横向力()。既有旧桥和
新设计的框架箱桥位置不一定完全对应,所以便梁长度确定:新建框架箱桥横跨
宽度+新、旧桥两端里程差+施工对桥头路基的影响范围长度。
计算纵梁抵抗横向力,还应计入箱桥顶入时轨道和横抬梁的最大阻力F。其最
大阻力F计算为:
F=K(P+Q)(-1)
式中:F-最大阻力;
P-箱桥全长+;
Q-箱桥全长+;
f-。
1

横抬梁采用工字钢I,,两根并联成组,用U型螺栓联结,每
40
组间距按线路基本轨轨型和行车速度考虑,横抬梁设计最大挠度为15mm(规范挠
×1/400=20mm)。

根据设计文件的地质勘探资料,结合施工现场工作坑开挖土的性质和地下水
位情况,以及顶进长度和施工方法等因素计算最大顶力:
P=K[Nf+(N+N)f+2Ef](不设钢刃角)(-1)
111223
式中:P-最大顶力;
N-线路加固材料荷载和箱桥顶上其他荷载;
1
f-箱桥顶面钢滑板与横梁的摩擦系数,;
1
N-箱桥自重;
2
f-箱桥底板与基底的摩擦系数,~;
2
E-箱桥两侧土压力;
f-侧面摩擦系数,~;
3
K-系数,。
:.
.


1墩台位置要与既有桥位相互错开,给破碎既有桥墩、台、梁时机械工作便利
的空间。框架箱桥预制好以后到穿入横抬梁前,必须顶到尽量接近既有桥的位置,
必要时,可先拆除老桥的人行道或对墩台基础作技术处理,纵梁临时墩台内侧边
沿到框架箱桥设计位置的距离考虑10cm为宜,保证箱桥能正确顶入就位即可。
2临时墩台尺寸和质量要求
临时墩台采用商品混凝土泵送灌注,机械振捣,强度达到100%时在混凝土基
础上采用人工砌筑M10水泥砂浆砌片石支墩,片石支墩几何尺寸为:
×、顶面长宽4×3m,高8m,M10水泥砂浆砌片石支墩施工质量标准执行
《铁路混凝土与砌体工程施工规范》、《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标
准》。

1采用悬臂牵引法,在桥头顺路肩将工字钢用联接板纵向联结,在另一桥头用
卷扬机悬臂牵引,在每个墩台顶设滚动支点,当第一个纵向联结工字钢片架完以
后,再架第二纵向联接片,然后在墩台顶用双千斤顶吊起纵梁接头,取出滚动支
点,安装平支座,利用墩台顶凹形槽翼墙和钢板将纵梁进行横向固定,以抵抗横
向水平力。
2预制侧框架箱桥两侧与路基间的空档架空部分,
孔桩作I纵梁支点,纵梁先利用25t汽车吊吊于箱桥顶,然后纵移到位。
100

1在有碴桥上,有些道碴厚度不足,当穿入I工字钢抬梁时有困难,解决这
40
个问题的方法有两个,一是起道顺坡,这要增加落道工序,有时顺坡也会遇到受
坡度限制的问题。第二就是换弧形支座为平板支座进行落梁,为穿入横抬梁留出
空间。落梁时,要随着落梁用道碴及时找平线路。然后及时进行穿横抬梁工序。
先将横抬梁放在框架箱桥桥顶面上,然后方枕扒碴,在纵梁上挂一个倒向滑轮,
将卷扬机挂固在箱桥顶面,用卷扬机拖拉穿入横抬梁。横抬梁每组两片,分片穿
入,然后用U形螺栓联结,使其进入横抬梁工作状态。
2随着横抬梁的逐组穿入,在线路两侧布置[30双槽钢组纵向联系梁用U形螺
:.
.
栓,将横抬梁联系起来,使其形成整体状态。联系梁要靠近线路,以不侵入建筑
限界为准。

横抬梁与纵梁一端联接间用M24U型螺栓,它的作用是固定横抬位置和传递横
向力,横抬梁的另一端自由放在框架箱桥顶面的支承方木上,支承方木上铺垫10mm
厚涂油钢板,钢板既是垫板,也是滑板;各横抬梁间用槽钢[30联结,在线路两侧,
每侧一条,使横抬梁形成整体共同工作。

在纵向联系梁与基本轨之间,用120×120mm方木对称水平支撑,间距75cm,
限制轨道横向移动。

1在线路架空前拆除既有桥人行道、栏杆,凿除梁侧面钢筋混凝土挡碴槽;分
别间隔清除桥面所有枕档间道碴,穿入横抬梁与纵梁联接。在既有梁下搭设枕木
垛或其他形式支墩,托起旧梁,以便拆除墩台。如果采用临时枕木支墩,枕木支
墩距离墩台边沿2米,高度至梁底,防止拆除过程中,梁的一端翘起,顶起线路
发生变形,影响行车及人身安全,或者中断行车;枕木垛底部应夯实,底部两层
满铺枕木。当所有线路架空设备承载后,用液压破碎机破碎墩台,然后将旧梁下
落一定高度后破碎,以免破碎机碰撞轨道架空设备;或者,可以采用定向、无声
静态爆破将旧墩、台、梁拆除。采用通常方法将框架箱桥顶入就位,拆除架空设
备恢复线路。
2拆除工作全部使用德国进口砼破碎机械来完成时,拆除进度情况如下:
1)砼梁每小时拆除2m3,拆除量为118m3,需59小时拆除完;
2)拆除片石每小时4m3,拆除量为336m3,需84小时拆除完;
3)以上两项拆除时间合计为143小时,6天时间可以完成拆除任务;
4)顶进挖土、清除工程垃圾时间9天可以完成。
5)因此15天时间可以完成顶进,再10天恢复线路常速,根据上述数字看出,
40天慢行时间可以完成一座立交桥架空施顶工作。

。。

:.
.
序号名称规格型号单位数量备注
1千斤顶10t台2
2千斤顶100t台8
3顶镐320t台22
4卷扬机3-5t台1
5吊车8t台1
6吊车25t台1
7破碎机液压40台2
8工字钢I焊制片8纵梁
100
9工字钢I10m根200横抬梁
40
10槽钢I6-12m根30联系梁
30
,进行施工管理。下属各工种班组如表
。

序号工种人数备注
1吊车司机2
2顶镐控制工8
3破碎机司机6
4起重工8
5架子工10
6线路工10
7卷扬机司机2
8防护员10
9普通工人20

,建立健全项目经理和作业班组内部质
量保证体系,严格执行ISO9001质量管理体系标准,严格分工负责,逐级负责岗
位制度。
“图纸审核制”、“技术资料复核制”、
“工序交接记录本制”、“监督检查人员认证制”、以及“质量安全事故报告制”,
:.
.
各工序间建立自检和互检制,严把每道工序关。
、“铁路施工技术规范”及“验收标准”和监理工程
师要求组织施工,技术资料和计量工作要标准化、规范化,每道工序要自检、互
检达到合格后方可施工下道工序,服从监理工程师的监督,把质量要求落到实处。
《程序文件》,实行现场作业有序可控,每道工序较好的方案,
严格组织施工技术交底,要有各项施工记录,原始资料有依可查,做到可追溯性。
,严格执行隐蔽工程检查签证和分项分布工程
检查制度,凡隐蔽工程,领工员、技术员、质量检查员必须认真进行自检,合格
后备齐资料,通知监理工程师检查签认后,方可隐蔽施工。
,把质量工作纳入每晚施工交班会并组织工程质量评
比、检验,根据检查情况奖优罚劣,促进工程质量提高。

许可证明,方可使用,严禁不合格产品使用到工程上,对合格产品也要进行编号、
标明厂家,并附有出厂合格证。所有片石、砂子、碎石、水泥必须符合质量标准,
砌筑浆片要注意错缝、灰缝宽度及砌筑的砂浆捣实度。施工浆片石及砼要加强养
护工作,搅拌砂浆、砼要按配合比挂牌施工,做好试验工作。
、试验和检测,确保每道工序都达到规范要求,
严格原材料入场检测程序,把好材料合格的标准。
,防止冻害影响工程质量,掺入的防冻剂,
要专人配比,确保工程质量达到优良。

,并配备强有力的安全检查班子,项目副经理
专职抓安全、质量,使安全工作在组织上得以保证。
、安全生产奖惩办法,使安全工作在制度上得以
保证,以强化干部、职工安全思想意识。
,在编制实施性施工组织设计的同时,编制主要工序的
安全操作规程,制定切实可行的安全技术措施,各种作业严格执行。
,必须先制定安全技术措施,严格执行在既有线上作
业的有关规定,进行技术交底,并组织有关人员学习有关规定和要求。
:.
.
“安全第一”的思想,坚持“安全生产、预防为主”的方针,
坚持季、月、旬专职检查评比和班前、班中、班后“一日三检”制度,坚持安全
技术交底,班前安全讲话和岗前培训持证上岗。
,箱涵顶进均应办理慢行要点计划审批手续,待运输部门批
准后方可施工。
,严禁未设防护进行施工。严格执行高空作业的有关规
定。在框架箱桥顶进过程中,要随时检查线路状况,线路状况不良不得放行列车。
,专人负责联系列车通过情况,及时通知现
场,并经常向运输部门介绍工地情况。
、加固或起拨道时,应事先与当地工务部门取
得联系,经协商研究后,方可进行,无缝线路地段施工应按有关规定进行。
,任何改变原定加固方
案的建议,必须重新报请上级批准后采用。
,应尽量在列车通过这前处理。若不能完成
时,应派出防护人员设置信号,通知列车停止前进。
,线路恢复正常后,应会同当地工务部门共同检查线路
情况,合格后办理撤消要点计划手续,线路防护工作结束。
、机具、材料、临时构造物设置不得侵入铁路限界。
、防盗要配备一定数量的防火消防器具,冬季
施工要防煤气中毒。
:在基本轨腰两侧夹置海棉
带,海棉带中放置通长多孔水管,通入有压水,可把轨温控制在锁定轨温以下,
防止胀轨跑道。
,分端交替逐渐进行,保持两片梁原来的焊联状态,落梁
前要在线路上备好道碴,随落随起道找平轨道。
,要设警界线,防止破碎机械碰撞线路架空设备。
轨道架空设备昼夜设专人检查维修,确保临时工程的质量,保持完好状态。

:.
.
,成立以
项目经理任组长的环境保护及文明施工领导小组,配备专兼职环保实施人员,并
及时搞好环保工作。
,严格执行国家及地方政府颁布的有关环境保护、水
土保护的法规、方针、政策和法令。在编制实施性施工组织设计时,制定防止和
减轻污水、大气污染,防淤积,保护生态环境的环保措施,把施工生产的环保工
作作为一项内容,并认真贯彻执行。
,根据地区特点,针对性的采取措施,
以最大限度地减少对施工环境的破坏。
,采取有效措施,消除施工污染。对工程垃圾、生活垃圾
等要及时处理,并运往当地环保部门指定的地点。在人口稠密区施工要尽量降低
噪声污染,减少对当地居民正常工作和生活的影响。
,材料设备堆放整齐有序,标志齐全、醒目。做到工完场
清,按原来标准迅速恢复被破坏的设施。运输砂石和弃碴在夜间进行,车载不过
满,采取遮挡措施,防止在运输过程中沿途抛洒扬尘。
,方可排入城市污水管道。
,堆积和废弃不应影响防洪排水设施,弃土按联系好的
弃土场位置和规定组织施工。
。建立健全企业的环保管理机制,定期进行环保检查,加
强对环保知识、环保政策的教育,及时处理违章事宜,并与地方环保部门建立工
作联系,接受社会及有关部门的监督。

,待强度达到设计要求后,进行线路封锁
施工,需要铁路局同意批复才能折除既有梁、墩台,然后挖土、清运垃圾及顶进
作业,中断铁路运输10天,运输损失近400万元(铁路局不可能批准);而采用
此方法施工影响铁路运输损失不足50万元。节约350万元。
,占用大量城市绿地面积,拆
迁建筑物多,严重影响城市道路交通,且修筑一条便线费用约200万元以上。而
采用此方法施工影响铁路运输损失不足50万元,线路架空直接费用80万元,且
:.
.
架空设备在该项目上周转三次,成本费用大大降低。节约费用120万元。
,对行车安全可控性强,对铁路运输减小到
最低程度;在施工中占用施工场地小,避免了修筑便线绕行和居民临时迁移,不
影响周围居民及企事业单位正常生活和工作,有利于文明施工;占用劳动力少,
工程进度快,干扰因素少,各种设备资源能较好地利用,有较好的经济效益、社
会效益和环境效益。

,下穿陇海线上行货线,该处原有1座3-
,,公路和铁路法线夹角28°。新建立交
桥为7m+12m+12m+7m整体框架,。本段线路基本轨型60kg/m,枕
下道碴厚度10-15cm,无法抬道顺坡。用本工法施工,,通
过换弧形支座为平板支座进行落梁,为穿入横抬梁留出空间。纵梁采用宝鸡桥梁
厂生产的I100工字钢梁,两片并联,,横抬梁间距采用75cm,
横抬梁最大挠度15mm;拆除工作全部使用德国进口砼破碎机械来完成。本工程2001
年5月10日开工,9月25日竣工,工期138天。在施工中施工安全、行车安全得
到了有效保证,收到了较好的经济效益。
,下穿陇海线下行货线,该处原有1座3-
,,公路和铁路法线夹角28°。新建立
交桥为7m+12m+12m+7m整体框架,。本段线路基本轨型60kg/m;
‰,枕下道碴厚度10-15cm,无法抬道顺坡。本工程在上行
线桥成功施工的基础上继续用本工法施工,,通过换弧形支座
为平板支座进行落梁。纵梁采用宝鸡桥梁厂生产的I100工字钢梁,两片并联,I100
,横抬梁间距采用75cm,横抬梁最大挠度15mm。本工程2001年8月
20日开工,11月30日竣工,工期92天。在施工中施工安全、行车安全得到了有
效保证,收到了较好的经济效益,该桥同上行桥一起被除数评为优质工程(优质
工程证书、开通图片附后)

干线K119+,公路中线与铁路下行线夹角为82°40’40"。铁路路堤高
14米,上部铁路为三股道,自东向西依次为焦枝下行线13道、焦枝上行线14道
:.
.
和南西联络线5道,且均不等高。箱桥主体设计为一个中孔和两个边孔,均为为
钢筋混凝土双层框架联体结构,孔跨结构为8m+13m+13m+8m。采用本工法进行
施工,其主要特点是路基高、跨度大,顶程大(59米),顶力大(8650t),中孔和
,跨铁路三股道,中孔和边孔跨度加在一起,影响
陇海、焦枝两大铁路干线,其高度、顶力和顶程、施工难度均居中原之最,曾被
称为“神州第一顶”。该工程顶进施工于2001年11月开工,自2002年3月1日
开始要点架空,于5月30日全部顶进就位,6月27日消点结束。箱桥就位后的方
向、水平均符合施工规范要求。整个施工过程共用了119天,比原计划工天提前
了7天,而且杜绝了铁路运营安全、人身伤亡事故及其他事故的发生。施工中多
次受到郑州铁路局和洛阳铁路分局通报表扬,并洛阳市建委的高度赞扬和充分肯
定。“优化顶进方案确保施工安全质量”QC成果被评为2003年郑州铁路局优秀QC
成果。