長西鐵路橋梁勘察與設計王軍生【摘要】以長西鐵路建設為工程背景，分析了該工程中的橋梁結構特點，結合客貨共線鐵路設計特點，簡要介紹了橋涵的水文計算方法，并從橋梁類型的選擇、基礎設計原則及結構耐久性設計等方面，對該線橋梁設計方法作了闡述，為類似橋梁設計提供了思路.【期刊名稱】《山西建筑》【年(卷)，期】2016(042)017【總頁數】2頁(P166-167)【關鍵詞】新建鐵路;橋梁設計;設計原則【作者】王軍生【作者單位】中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京102600【正文語種】中文【中圖分類】U442長春(開安)至西巴彥花鐵路地處東北嚴寒地區，位于我國東北地區吉林省西部和內蒙古自治區東部。鐵路等級為國鐵I級、單線鐵路，設計時速160km,是一條以煤運為主，兼顧沿線地區其他貨運和客運的區域性鐵路。沿線地形總體上東西高中間低，地貌形態多變，根據成因和形態分為:洪積、沖積冰水高平原區，河谷沖積平原區，丘陵狀臺地區，沖湖積低平原區，丘陵區5個單元。長西鐵路新建正線全長393.410km，相關工程全長10.042km，橋梁總長50.096km，占線路長度的12.4%。框架中小橋共計72座，總面積11704.6m2;新建及改建、接長涵洞918座，總計16657.3橫延米；扣除橋梁長度及路基挖方段長度，小橋涵平均每千米2.83座。2.1水文計算特大、大、中橋水文勘測主要采用現場進行水文調查及形態測繪，收集水利部門歷年流量觀測系列資料和歷史洪峰調查分析結果，結合現場具體情況通過分析、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。在勘測過程中重點對以上河流進行了洪水調查及資料收集工作。勘測期間，首先到當地水利、水文部門了解適用于本線各河流的水文計算方法、水文情況、水利設施的現狀及規劃，并調查、搜集可采用和參證的水文站洪水流量實測系列、分析資料等，條件具備時進行形態法洪水調查驗證;其次落實對線位有影響的水庫的主要技術指標、修建年代及運營維護情況，確定水庫水文特征要素、不同頻率的下泄量。本次研究小流域計算，吉林境內選用吉林省經驗公式法、小流域流模公式法（根據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）;內蒙古境內低丘區選用鐵一院法、鐵三院一法、根據鐵一院通用圖《壹橋8216B》“匯水面積一流量關系曲線圖”直接查流量法進行綜合比較、分析，以確定小流域流量的計算辦法和采用的有關參數。吉林地區最終采用吉林省經驗公式法進行計算分析，內蒙古地區采用鐵三院一法進行計算分析。2.2橋涵布設原則全線橋梁除跨越高速公路、鐵路采用大跨外，其余均采用標準跨度，以32m及以下預應力混凝土簡支T梁為主，橋梁的孔跨布置盡量采用等跨。根據地形、地質條件，一般地段起橋高度控制在8m~10m,避免高橋臺大錐體;城鎮和沿線集中居民區附近和良田地段，路基填土大于6m設橋。新建段涵洞孔徑大小，結合地形、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。本線位于我國東北嚴寒地區，沿線河流眾多，湖泡、洼地、水庫、渠道密布，水文地質條件復雜。針對不同地區，制定了相應的橋涵布設原則。2.2.1平原農灌區根據地形、地質條件，一般地段起橋高度控制在8m~10m,避免高橋臺大錐體；城鎮和沿線集中居民區附近和良田地段，路基填土大于6m設橋。本線涵洞類型優先選用鋼筋混凝土框架涵，小孔徑灌溉涵采用圓涵。根據與沿線水利部門所簽訂協議，沿線各段逢溝渠均設置了橋涵工程，盡可能不破壞、壓縮排水灌溉溝渠。農灌區的灌溉渠及排水渠，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內澇區本線在農安縣境內龍王鄉穿越洼中高澇區，該處澇區地勢低洼，是天然的閉流區，當地經過治理，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均設橋，并在相鄰排水主溝間，根據排澇流量，結合排灌溝渠布設一定數量的涵洞，保證線路兩側水位平衡，降低橋前積水深和縮短排澇歷時。相鄰路基段根據內澇水位采用浸水路基，并設腳墻防護。2.2.3湖泡、沼澤區本線在通榆縣十花道鄉境內穿越湖泡、沼澤區，在線路選線時盡量沿水泡邊緣地帶通過，為避免水流經筑路攔截后集中，危及路基安全，橋涵布設時應采取分片宣泄洪水的原則，結合水流出路在地形低洼處設置橋涵。在突泉準太本鄉附近，線路受夕卜部條件控制，從敖莫臺哈嘎水泡中部穿越，為避免水害，根據現場調查結果，歷史最高水位加0.5m安全值范圍內均設橋跨越，以溝通兩側水流和平衡兩側積水水位，同時減少路基段病害的產生。2.2.4丘陵低洼地區本線在前郭縣烏蘭敖都鄉、突泉準太本鄉境內穿越平原微丘區，此區域地勢起伏不大，呈波浪狀，洼地間相互不連通。橋涵布設時與湖泡沼澤區類似，根據水流分布及洼地積水情況，在地勢低洼處設置涵洞平衡路基兩側水位。2.2.5滯洪區霍林河是屬松花江流域嫩江水系的一級支流，發源于內蒙古2.2.6水庫地區長西鐵路沿線與鐵路有關的水庫有太平池水庫、共青團水庫、三教寺水庫、創業水庫、大青山水庫等大中型水庫。沿線大型及中型水庫校核頻率均不高于鐵路洪水設計頻率，且在近幾年均先后進行了除險加固，目前各水庫運營狀況良好，線路在水庫下游時均設橋通過，橋下設計流量按最大下泄流量加壩橋間匯入流量考慮。對于標準較低的小型水庫，橋下設計流量按潰壩時流量考慮;跨越創業水庫時，選取在靠近水庫上游最窄處設橋通過，以減小對水庫的影響。2.2.7風沙區位于風沙段的涵洞設置時適當增大孔徑。考慮到磨蝕作用，涵洞宜選用蓋板涵。3.1防凍措施本線屬嚴寒地區，最大季節凍土深度達2.0m,涵洞基底有凍脹土層時，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涵節及八字墻基礎下的換填深度:對于凍脹土不小于凍結線下0.25m,對于弱凍脹土不小于凍結深度，不凍脹土不做處理。中間涵節按出入口換填后深度的0.6倍進行換填，并在連接處設過渡漸變段。本線橋梁上部結構及墩臺身采用環境等級不得低于碳化環境T2級;基礎部位采用環境等級不得低于碳化環境T1級，部分地段氯鹽環境作用等級為L1~L2，化學侵蝕環境作用等級為H1~H2。本線位于嚴寒地區，且地下水位相對較高，墩臺身及基礎凍融環境作用等級為D2;涵洞主要采用箱形涵，現澆施工，箱形涵及箱形橋主體結構環境等級按不低于碳化環境T2級設計;涵洞基礎部位采用環境等級不低于碳化環境T1級設計;位于氯鹽環境和化學侵蝕環境地段的涵洞，根據其環境作用等級選用相應強度等級的混凝土。考慮到嚴寒地區防凍要求，標準跨徑的預應力混凝土簡支T梁采用符合〃通橋(2007)8160”安裝要求的YZM鋼支座，預應力混凝土連續梁采用符合〃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，出入口涵節采用整體式基礎，中間涵節無基礎，做0.15m厚C15混凝土墊層。涵洞地基承載力不足時，當計算所需換填厚度不大于3m,采用換填1:2砂石;對于埋深較深，需換填厚度大于3m的軟土地段，采用碎石樁、水泥土攪拌樁、打入方樁等措施進行地基加固。對于橋梁工程，一般采用樁基礎，樁基穿過濕地及松軟土層，樁底置于相對穩定的地層上。線路部分段落存在鹽漬土等特殊巖土，環境作用等級為L1,H1o^梁承臺、基礎、涵洞的基礎、翼墻等均按照TB10005—2010鐵路混凝土結構耐久性設計規范采用相應的混凝土等級。3.3特殊橋涵設計本線距洮南訓練場和黑水靶場軍事區較近，根據部隊相關部門要求，沿線需分散設有軍事通道，具體形式為框架橋與公跨鐵橋梁，以保證作訓部隊在鐵路兩側通行順暢，要求能夠通過坦克戰斗群。目前我國主戰坦克99A2型戰斗全重達58t,坦克荷載參照履帶車一50級荷載分布形式，對結構進行受力檢算。通過加強結構配筋，并適當增加保護層或鋪裝層厚度，以保證結構安全性及耐久性，滿足部隊使用要求。本線起點并行長白線接入開安站，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，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，需將平交道改造為立交道，采用上跨(公跨鐵)或下穿(頂進橋涵)形式。由于本線位于東北嚴寒地區，降雪較多，道路縱坡需按規范控制在4%以內;并在下挖頂進橋涵處設抽排水泵站，以避免雨季時涵內積水，影響車輛正常通行。本線在農安、長嶺等縣市穿越大片滴灌區，由于滴灌管網交織密集，考慮將其主管網保留并加以合并改造，從預留護涵內穿越鐵路，以避免滴灌管道在路基段發生滲漏，進而影響到行車安全。長西鐵路位于我國東北嚴寒地區，沿線河流眾多，湖泡、洼地、水庫、渠道密布，水文地質條件復雜。本文對長西鐵路的橋梁設計進行了全面總結，為以后類似地區的橋梁設計積累了豐富的經驗。【相關文獻】[1]鐵道第三勘測設計院.橋渡水文[M].北京:中國鐵道出版社，1993:31-36.TB10002.5—2005，鐵路橋涵地基和基礎設計規范[S].唐英.包西鐵路通道大保當至張橋段橋梁設計[J].鐵道標準設計，2013