上跨沪昆铁路的云翔路桥设计

器道路与交通工程　Ｒｏａｄ＆Ｔｒａｆｉｃ　ｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　上跨沪昆铁路的云翔路桥设计　付菊平　（中铁第五勘察设计院集团有限公司桥梁设计院，北京　１０２６００）　摘要：随着我国铁路建设的不断发展，公路与铁路的交叉也越来越多。考虑桥下铁路安全运营及施工过程对铁路的干　扰，桥梁上跨既有铁路施工主要采用转体法及顶推法。在云翔路上跨既有沪昆铁路桥项目设计前，昆明市范围内还没有　顶推施工的先例，该工程为顶推施工工艺在昆明地区的推广应用提供了参考。　关键词：顶推施工；上跨既有铁路；现浇箱梁；减隔震设计　中图分类号：Ｕ４４２．５　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—７７６７（２０１５）Ｏ１—００２０—０４　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｃｒｏｓｓ　Ｈｕｋｕｎ　Ｒａｉｌｗａｙ　ａｔ　Ｙｕｎｘｉａｎｇ　Ｒｏａｄ　Ｆｕ　Ｊｕｐｉｎｇ　１工程概况　发育，具有弱膨胀性，遇水膨胀，失水收缩干裂。桥址区　均有分布。　３）地质构造与地震　１．１道路概况　云翔路起点为昆明新机场南工作区，上跨既有沪　昆铁路，穿越昆明新机场员工生活配套区，终点与昆　依据ＧＢ　１８３０６－－２００１（（中国地震动参数区划图》　１、　嵩高速连接。云翔路规划为城市快速路，设计车速　《云南省地震动反应谱特征周期区划图》及《云南省地　８０．０　ｋｍ／ｈ。　震动峰值加速度区划图》，场区设计基本地震加速度值　云翔路与既有沪昆铁路斜交，角度为３７。。孑Ｌ跨布　为０．２０ｇ，相当于抗震设防烈度为８度，设计地震分组　置为３９　ｍ＋６０　ｍ＋３６　ｍ现浇箱梁，主跨６０　ｍ上跨既有　第３组，场地类别为Ⅱ类，特征周期Ｏ．４５　Ｓ。　沪昆铁路，采用顶推法施工。　１．２桥址处自然地理特征　４）水文地质条件　①地表水　１）地形地貌　桥址位于岩溶垅岗洼地工程地质区．海拔２　０４５．０～　桥址区地势相对较高．未发现有地表河流通过。　②地下水　２　０８３．０　ｉｎ，相对高差为３８．０　ｍ，地势略有起伏，局部基　岩出露。　２）区域地层　桥址区地下水可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水３大　类。且以岩溶水为主。孔隙水主要赋存于上部的黏性土　层中，土颗粒间隙为储水、运移空间，含水层透水性及　钻探资料显示，桥址区地层由二叠系下统阳新组　富水性均较弱，属弱透水土层。裂隙水主要赋存于基　基岩完整性较差，裂隙发育，富水性弱。　茅口段灰岩（Ｐ　、ｒ２）和第四系上更新统残坡积层红黏土　岩浅部，（Ｑ，ｅｌ枷）组成。　５）特殊性土及不良地质　①红黏土　桥址区连续分布有２—１、３—１层黏性土，其为高液　二叠系下统阳新组茅口段灰岩（Ｐ　Ｙ　）：浅灰一灰　色，岩芯呈长柱及短柱状，局部呈碎块状，溶洞、溶孔　和溶隙较发育。　限黏土，上更新统残坡积物，以红褐色、黄褐色为主，　层厚一般为２．０￣８．０　ｍ，局部地段较厚，　第四系上更新统残坡积层红黏土（Ｑ３ｄ枷）：成分主　硬塑一可塑状，０　ｍ。该黏土质量密度变化大，孔隙比较高，　要为红黏土、次生红黏土，褐红色，可塑一硬塑状态，　最厚达２７．　中等压缩性，夹有较多圆砾碎石，具有高塑性、高液限、　收缩系数较大，具弱膨胀潜势，膨胀率低、膨胀力小，高孔隙比，渗透性差，物理指标变化幅度大，垂直裂隙　属收缩为主的黏土。　２Ｏ啼荭敏】Ｉ：２０１５　Ｎｏ．１（Ｊａｎ．）Ｖｏ１．３３　道路与交通工程器　Ｒｏａｄ＆ＴｒａｆｉｆｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　②岩溶　４）标准路面横坡：行车道为２．０％的双向坡。　拟建桥址区均为可溶岩分布区域，下伏基岩为二　５）铁路限界：沪昆铁路净高＞１９．５　ｍ。　叠系下统阳新组茅Ｅｌ段灰岩（Ｐ　Ｙ　）。　６）主桥桥面布置：０．５　ｍ（防撞墙）＋２５．０　ｍ（机动车　现场调查和勘察结果表明，物探和钻孔揭露深度范　道）＋０．５　ｍ（防撞墙），总宽度为２６．０ｍ。　围内，未发现较大的厅堂式溶洞发育，路线区内岩溶形　３顶推原理【　态地表主要表现为地下隐伏性岩溶。主要类型为溶洞、溶　顶推梁段顺线路方向预制，箱梁自重通过滑块作　隙、溶孔等。局部地段地表发育有较少岩溶洼地、漏斗。　用于永久墩及临时墩上，通过连续千斤顶拖拽牵引索　由于岩溶的长期作用，路线区土层下部溶隙、溶沟、　来克服滑块与墩顶滑道之间的摩阻力，使梁体顺顶推　石芽等相对较发育，造成基岩面起伏较大，上部土层　方向蛇形前进。顶推过程中，梁顶板、底板均受正负弯　的厚度变化较大，地基存在不均匀性。　矩的交替作用，因此需要配置顶板、底板临时约束来　桥址区基岩为可溶性碳酸盐岩。因此，拟建工程　满足施工中梁体受力要求。梁体顶推前端需要设置前　场地主要地质问题由岩溶作用引起，地基不均匀性、石　置导梁，导梁刚度一般为箱梁刚度的１／１０￣１／６。　芽岩体稳定性、溶洞顶板岩体稳定性、地面塌陷可能　４结构设计　性是拟建项目面临的主要工程地质问题。　３９　ｍ十６０　ｍ＋３６　ｍ现浇箱梁起点里程为Ｋ０＋４３７．８，　２主要技术标准　终点里程为Ｋ０＋５７２．８，桥位位于直线上。桥位处道路纵　１）道路等级：城市快速路。　坡位于坡度为３．９３６％和１．４６０％的上坡段。变坡点里　２）设计车速：８０　ｋｍ／ｈ。　程为Ｋ０＋５２０，竖曲线参数为Ｒ＝７　０００　ｍ。　８６．６５８　ｍ，　３）设计荷载：公路Ｉ级，活载提高３０％。　Ｅ：０．５３６　ｍ。孔跨布置见图１。　图１孔跨布置（ｃｍ）　４．１主要构造　该桥为双向６车道，全桥总宽度２６．０ＩＴＩ，其中中间　隔离墩宽０．５　ｍ，两侧防护栏各宽０．５　ｍ，两侧行车道各　宽１２．２５　ｍ。桥梁横断面见图２。　上部结构采用单箱三室斜腹板、等高度箱形截面。　梁高３．３　ｍ，结构顶面设２％的横坡，截面中心处梁高　３．５６　ｎｌ。箱梁顶板宽２６．０　ｍ，底板宽１８．８１９　ｍ，两侧悬臂　板各长２．７　ｍ，悬臂板端部厚２０　ｃｍ，根部厚４０　ｃｍ。箱　１／２辟中横断面　ｉ／２￣ｉ　梁顶板厚２８　ｃｍ，中墩顶和边支点处增至５３　ｃｍ；底板厚　图２桥梁横断面（Ｃｍ）　２５　ｃｍ，中墩顶和边支点处增至５０　ｃｍ；边腹板、中腹　板厚６０　ｃｍ。端横梁厚２００　ｃｍ，中横梁厚２５０　ｃｍ。顶推　浇部分不设置。　梁段按１０　ｍ左右设置１道小横梁。厚４５　ｃｍ，两侧现　下部结构采用双柱墩形式．主墩横向布置为２个　２０１５￣１期（１一）第３３卷．事荭投木　２１　器道路与交通工程　Ｒｏａｄ＆Ｔｒａｆｉｃ　ｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２．５ｍ（Ｊｌ￣桥向）ｘ２．５ｍ（横桥向）的方柱，柱间距为７．０ｍ。　４．２设计荷载　柱顶采用宽２．０　ｍ、高２．０　ｍ的系梁进行连接。矩形承　箱梁按２６　ｋＮｌ，ｍ。计算，边护栏及防护网按２４．５　ｋＮ／ｍ　台厚３．０　ｍ，基础采用钻孔灌注桩。桩基直径为１．８　ｍ．　计算，中间隔离墩按７．６　ｋＮ／ｍ计算，桥面铺装按　主墩构造见图３。交接墩横向布置为２个２．２　ｍ（顺桥　８９．４　ｋＮ／ｍ计算；收缩徐变荷载根据规范计算，持续时　向）ｘ１．８　ｍ（横桥向）的方柱，柱间距为７．０　ｍ，柱顶采用　间按ｌ０年考虑；支座不均匀沉降按一０．５　ｃｍ计算：活载　宽１．５　ｍ、高２．０　ｍ的系梁进行连接。矩形承台厚２．５　ｍ。　根据规范，最多按双向６车道并提高３０％确定；汽车　基础采用钻孔灌注桩，桩基直径为１．５　ｍ。　冲击力根据规范采用跨中截面简化计算，正弯矩冲击系　数取０．３，负弯矩冲击系数取０．４；梁体温度梯度根据　０　桥面铺装厚度按规范取值；整体升温和降温分别按２０、　一２Ｏ℃计算　该桥根据现场实际情况．先在线路大里程方向现　２５０　２５０　４．３主要施工步骤　浇８０ｍ顶推梁段．再以２％坡度的下坡往小里程方向　昌　顶推（见图４），顶推到位后落梁，最后现浇剩余２９　ｍ　和２６ｍ后浇段，具体施工步骤如下：　１）永久墩、临时墩墩身及基础施工．安装串联桁　架梁及滑道梁。　２）现浇梁范围支架地基处理，搭设支架并预压。　ｂＯＩ　ＩＩ　ｆ　ｆ　７００　１　０００　　１．Ｉ５ｌ。　　ｆＩ　３）现浇８０　ｍ顶推梁段并安装钢导梁。　４）顶推梁段外侧防撞护栏及防护屏施工，将顶推　梁段向铁路方向顶推，顶推到位后（顶推１０２　ＩＴＩ），拆除　ａ）主墩立面　ｂ）主墩侧面　钢导梁并落梁。　５）后浇梁范围支架地基处理，搭设支架并预压。　图３主墩构造图（Ｃｍ）　图４顶推总体布置图（ｃｍ）　６）释放临时预应力束，浇筑后浇段箱梁，待混凝　及地震情况下的减震消能作用。减隔震卡隼装置具有　土强度达到设计强度后张拉预应力束。　７）桥面系施工。　５减隔震设计　减震消能、防止梁体脱落、震后易复位和震后功能部　件更换方便等特点。　１）竖向支座　减隔震卡隼装置是桥梁功能分离支座的一种减　竖向支座为双向球型活动支座．可承受梁体恒载　隔震结构，主要由竖向支座和减震卡隼组成。竖向支　及竖向活载的作用，支座位移满足地震时的桥梁最大位　座承受梁体恒载及竖向活载等竖向载荷，并满足梁体　移，可保证梁体结构在正常运营和地震情况下完好无损。　各向位移（含正常运营位移及地震位移）；减震卡隼不　２）减震卡隼　承受竖向力，主要承受桥梁正常运营情况下的水平力　根据其使用位置不同可分为固定卡隼和单向活　２２，｛｝荭故】Ｉ：２０１５Ｎｏ．１（Ｊａｎ．）Ｖｏ１．３３　道路与交通工程器　Ｒｏａｄ＆Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　动卡隼。５号桥墩上安装固定卡隼，６号桥墩上安装单　复杂，裂隙造成漏浆等情况仍然出现。可采用抛填片　向活动卡隼，可以满足桥梁的温度变形和地震位移要　石进行处理。　所有桩的处理原则是：在同一承台下先处理有溶　求以及达到减隔震的目的。　单向活动卡隼在桥梁正常运营情况下．允许桥梁　洞的桩，后处理无溶洞的桩；先处理长桩、后处理短桩。　纵向滑动，可以释放桥梁的温度位移；地震时，单向活　７技术特点　动卡隼通过锁定器装置，锁定纵向位移，使活动墩和固　１）顶推净跨度越大，顶推设计及施工难度越大。　定墩共同承担地震载荷的作用，并在地震过程中，通过　为了减小顶推净跨度。在距离５号墩６　ｍ处（靠近铁路　单向活动卡隼的屈服变形消耗地震能量，减小地震对　方向）设置临时墩１，顶推跨度由６０ｍ变成５４ｍ；临时　梁体和支墩的破坏。　固定卡隼在桥梁正常运营情况下，提供桥梁水平　抵抗力；地震时将梁体产生的地震力平均分布到每个　桥墩，并在地震过程中，通过固定卡隼的屈服变形消　耗地震能量，减小地震对梁体和支墩的破坏。　６不良地质处理　为保证施工过程及成桥运营的安全，对桥位处不　良地质做如下处理。　１）红黏土　桩基计算考虑红黏土的负摩阻力。　２）岩溶　根据工程地质勘查报告，针对不同的地质情况，分　别提出如下处理方案：　①对于有小溶洞（竖向方向延伸≤３．５　ｍ）的桩基　采取压力注浆后再钻孔的施工方法。即在钻孔桩周边　按等边三角形布置３个钻孔位置。采用直径９１　ｍｍ取　芯地质钻机钻孔，因地质情况较为复杂，从施工安全和　使用安全角度考虑，钻孔深度为设计桩长＋５　ｄ（ｄ为桩　径），用钢花管作为注浆管对小溶洞进行间歇式注浆，　注浆采用３２．５级普通硅酸盐水泥，浆液采用纯水泥浆，　待注浆完成后再开始桩基钻孔施工。　②对于大溶洞（竖向方向延伸＞３．５　ｍ）采取抛填碎　石土、块石、黏土及灌注Ｃ２０商品混凝土（坍落度为８～　１２　ｃｍ）相结合的方案进行处理，待混凝土初凝，在溶洞　两侧形成稳固的混凝土边坡护壁后再进行钻孔灌注　桩施工。　③对于特殊地段（存在串珠性溶洞、溶槽），采用压　力注浆后再钻孔的施工方法。即在钻孔桩周边按等边　三角形布置３个钻孑Ｌ位置，采用直径９１　ｍｍ取芯地质　钻机钻孔。钻孔深度为设计桩长＋５ｄ（ｄ为桩径），用钢　花管作为注浆管对溶洞进行注浆，待注浆完成后再开　始钻孔灌注桩施工。　④对于地勘报告中没有显示有溶洞的桩基，直接　开始钻孔灌注桩（或挖、钻相结合）施工。　⑤如采用上述方案处理完毕后，因地质情况较为　墩１的基础与５号墩共用，临时墩Ｉ的墩顶与５号墩　墩顶用桁架串联。增加整体的抗推刚度。　２）该桥为预应力混凝土箱梁桥，顶推梁段质量达　５　３００　ｔ，为了减小顶推质量，中横梁顶推到位后进行二　次浇筑。从而减少顶推质量近３００　ｔ；为提高顶推过程　中梁体的横向刚度。在中跨６０　ｎｌ范围内每间隔１０　ｍ　布置１道跨中横梁。　３）钢导梁与混凝土连接处腹板局部加厚，加厚端　部设置１道跨中横梁，钢导梁与混凝土连接采用永久　钢束、临时钢束及精轧螺纹钢筋相结合的方式，确保　钢导梁与混凝土结合处不开裂，且正式顶推前要求顶　起导梁．迫使导梁位移达到最不利工况位移，以检验　钢导梁与混凝土结合处是否可靠。　４）为防止墩顶位移过大及墩底出现裂缝，将永久　墩和临时墩通过桁架梁串联起来共同参与受力。通过　建立永久墩和临时墩整体模型，模拟顶推过程中受力状　态，确保顶推过程中永久墩、临时墩及基础安全可靠。　５）该桥位于地震烈度８度地区，桥梁下部结构采　用减隔震设计，中墩系梁顶设置减震卡隼，５号墩采用　固定卡隼。６号墩采用单向活动卡隼，支座均采用双向　球型活动支座。　８结语　该桥于２０１３年１０月安全顶推到位，在整个顶推　过程中．顶推梁段、下部结构及基础受力状况良好。该　桥的设计满足了既有铁路安全运营的要求，为连续梁　上跨既有铁路顶推施工提供了参考实例；该工程中的　减隔震设计及岩溶桩基施工的一些处理办法，也为类　似桥梁设计提供了参考。呵　参考文献：　【ｌ】中国地震局分析预报中心．ＧＢ　１８３０６—２００１中国地震动参数　区划图［Ｓ】．北京：中国标准出版社，２００４．　［２】苏国明．跨既有线顶推施工预应力混凝土箱梁设计及施工　需要注意的问题【Ｊ】．铁道标准设计，２０１２（２）：３１—３３．　收稿日期：２０１４—０７—１０　作者简介：付菊平，男，工程师，学士，主要从事桥梁设计工作。　２０１５年第１期（１一）第３３巷啼荭投求　２３