长西铁路桥梁勘察与设计

长西铁路桥梁勘察与设计王军生【摘要】以长西铁路建设为工程背景，分析了该工程中的桥梁结构特点，结合客货共线铁路设计特点，简要介绍了桥涵的水文计算方法，并从桥梁类型的选择、基础设计原则及结构耐久性设计等方面，对该线桥梁设计方法作了阐述，为类似桥梁设计提供了思路.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷)，期】2016(042)017【总页数】2页(P166-167)【关键词】新建铁路;桥梁设计;设计原则【作者】王军生【作者单位】中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600【正文语种】中文【中图分类】U442长春(开安)至西巴彦花铁路地处东北严寒地区，位于我国东北地区吉林省西部和内蒙古自治区东部。铁路等级为国铁I级、单线铁路，设计时速160km,是一条以煤运为主，兼顾沿线地区其他货运和客运的区域性铁路。沿线地形总体上东西高中间低，地貌形态多变，根据成因和形态分为:洪积、冲积冰水高平原区，河谷冲积平原区，丘陵状台地区，冲湖积低平原区，丘陵区5个单元。长西铁路新建正线全长393.410km，相关工程全长10.042km，桥梁总长50.096km，占线路长度的12.4%。框架中小桥共计72座，总面积11704.6m2;新建及改建、接长涵洞918座，总计16657.3横延米；扣除桥梁长度及路基挖方段长度，小桥涵平均每千米2.83座。2.1水文计算特大、大、中桥水文勘测主要采用现场进行水文调查及形态测绘，收集水利部门历年流量观测系列资料和历史洪峰调查分析结果，结合现场具体情况通过分析、比较确定。本线跨越的大中河流有新开河、翁克河、宝泉河、霍林河、突泉河、大额木特河等，分别属于松花江流域的第二松花江水系和嫩江水系。在勘测过程中重点对以上河流进行了洪水调查及资料收集工作。勘测期间，首先到当地水利、水文部门了解适用于本线各河流的水文计算方法、水文情况、水利设施的现状及规划，并调查、搜集可采用和参证的水文站洪水流量实测系列、分析资料等，条件具备时进行形态法洪水调查验证;其次落实对线位有影响的水库的主要技术指标、修建年代及运营维护情况，确定水库水文特征要素、不同频率的下泄量。本次研究小流域计算，吉林境内选用吉林省经验公式法、小流域流模公式法（根据吉林省水利厅地方公式法推求所得）、推理单位线法（铁三院二法）;内蒙古境内低丘区选用铁一院法、铁三院一法、根据铁一院通用图《壹桥8216B》“汇水面积一流量关系曲线图”直接查流量法进行综合比较、分析，以确定小流域流量的计算办法和采用的有关参数。吉林地区最终采用吉林省经验公式法进行计算分析，内蒙古地区采用铁三院一法进行计算分析。2.2桥涵布设原则全线桥梁除跨越高速公路、铁路采用大跨外，其余均采用标准跨度，以32m及以下预应力混凝土简支T梁为主，桥梁的孔跨布置尽量采用等跨。根据地形、地质条件，一般地段起桥高度控制在8m~10m,避免高桥台大锥体;城镇和沿线集中居民区附近和良田地段，路基填土大于6m设桥。新建段涵洞孔径大小，结合地形、地貌、天然沟形和排洪、灌溉、交通等因素综合考虑;既有涵洞一般采用原类型、原孔径接长。本线位于我国东北严寒地区，沿线河流众多，湖泡、洼地、水库、渠道密布，水文地质条件复杂。针对不同地区，制定了相应的桥涵布设原则。2.2.1平原农灌区根据地形、地质条件，一般地段起桥高度控制在8m~10m,避免高桥台大锥体；城镇和沿线集中居民区附近和良田地段，路基填土大于6m设桥。本线涵洞类型优先选用钢筋混凝土框架涵，小孔径灌溉涵采用圆涵。根据与沿线水利部门所签订协议，沿线各段逢沟渠均设置了桥涵工程，尽可能不破坏、压缩排水灌溉沟渠。农灌区的灌溉渠及排水渠，一般属于宽浅、缓坡（j=1/10000左右）型渠道，涵洞孔径宜不小于既有沟宽。2.2.2内涝区本线在农安县境内龙王乡穿越洼中高涝区，该处涝区地势低洼，是天然的闭流区，当地经过治理，修建了洼中高排水总干渠和八条自流排水沟，涝情基本得到控制。本线跨越总干渠及排水主沟时均设桥，并在相邻排水主沟间，根据排涝流量，结合排灌沟渠布设一定数量的涵洞，保证线路两侧水位平衡，降低桥前积水深和缩短排涝历时。相邻路基段根据内涝水位采用浸水路基，并设脚墙防护。2.2.3湖泡、沼泽区本线在通榆县十花道乡境内穿越湖泡、沼泽区，在线路选线时尽量沿水泡边缘地带通过，为避免水流经筑路拦截后集中，危及路基安全，桥涵布设时应采取分片宣泄洪水的原则，结合水流出路在地形低洼处设置桥涵。在突泉准太本乡附近，线路受夕卜部条件控制，从敖莫台哈嘎水泡中部穿越，为避免水害，根据现场调查结果，历史最高水位加0.5m安全值范围内均设桥跨越，以沟通两侧水流和平衡两侧积水水位，同时减少路基段病害的产生。2.2.4丘陵低洼地区本线在前郭县乌兰敖都乡、突泉准太本乡境内穿越平原微丘区，此区域地势起伏不大，呈波浪状，洼地间相互不连通。桥涵布设时与湖泡沼泽区类似，根据水流分布及洼地积水情况，在地势低洼处设置涵洞平衡路基两侧水位。2.2.5滞洪区霍林河是属松花江流域嫩江水系的一级支流，发源于内蒙古2.2.6水库地区长西铁路沿线与铁路有关的水库有太平池水库、共青团水库、三教寺水库、创业水库、大青山水库等大中型水库。沿线大型及中型水库校核频率均不高于铁路洪水设计频率，且在近几年均先后进行了除险加固，目前各水库运营状况良好，线路在水库下游时均设桥通过，桥下设计流量按最大下泄流量加坝桥间汇入流量考虑。对于标准较低的小型水库，桥下设计流量按溃坝时流量考虑;跨越创业水库时，选取在靠近水库上游最窄处设桥通过，以减小对水库的影响。2.2.7风沙区位于风沙段的涵洞设置时适当增大孔径。考虑到磨蚀作用，涵洞宜选用盖板涵。3.1防冻措施本线属严寒地区，最大季节冻土深度达2.0m,涵洞基底有冻胀土层时，需做防冻胀处理，换填砂石等粗颗粒土。涵洞出、入口向中间各2m涵节及八字墙基础下的换填深度:对于冻胀土不小于冻结线下0.25m,对于弱冻胀土不小于冻结深度，不冻胀土不做处理。中间涵节按出入口换填后深度的0.6倍进行换填，并在连接处设过渡渐变段。本线桥梁上部结构及墩台身采用环境等级不得低于碳化环境T2级;基础部位采用环境等级不得低于碳化环境T1级，部分地段氯盐环境作用等级为L1~L2，化学侵蚀环境作用等级为H1~H2。本线位于严寒地区，且地下水位相对较高，墩台身及基础冻融环境作用等级为D2;涵洞主要采用箱形涵，现浇施工，箱形涵及箱形桥主体结构环境等级按不低于碳化环境T2级设计;涵洞基础部位采用环境等级不低于碳化环境T1级设计;位于氯盐环境和化学侵蚀环境地段的涵洞，根据其环境作用等级选用相应强度等级的混凝土。考虑到严寒地区防冻要求，标准跨径的预应力混凝土简支T梁采用符合〃通桥(2007)8160”安装要求的YZM钢支座，预应力混凝土连续梁采用符合〃通桥(2009)8361”安装要求的TJQZ球型钢支座。3.2不良地质处理由于本线地表多软土，故涵洞大部分采用整体性较好的钢筋混凝土框架涵，且出入口翼墙采用分离式基础，出入口涵节采用整体式基础，中间涵节无基础，做0.15m厚C15混凝土垫层。涵洞地基承载力不足时，当计算所需换填厚度不大于3m,采用换填1:2砂石;对于埋深较深，需换填厚度大于3m的软土地段，采用碎石桩、水泥土搅拌桩、打入方桩等措施进行地基加固。对于桥梁工程，一般采用桩基础，桩基穿过湿地及松软土层，桩底置于相对稳定的地层上。线路部分段落存在盐渍土等特殊岩土，环境作用等级为L1,H1o^梁承台、基础、涵洞的基础、翼墙等均按照TB10005—2010铁路混凝土结构耐久性设计规范采用相应的混凝土等级。3.3特殊桥涵设计本线距洮南训练场和黑水靶场军事区较近，根据部队相关部门要求，沿线需分散设有军事通道，具体形式为框架桥与公跨铁桥梁，以保证作训部队在铁路两侧通行顺畅，要求能够通过坦克战斗群。目前我国主战坦克99A2型战斗全重达58t,坦克荷载参照履带车一50级荷载分布形式，对结构进行受力检算。通过加强结构配筋，并适当增加保护层或铺装层厚度，以保证结构安全性及耐久性，满足部队使用要求。本线起点并行长白线接入开安站，中间段并行平齐线接入黑水站。两条铁路修建年代均较久远，路肩贴行于地面，立交道路大部分为平交道。本线并行既有线时，需将平交道改造为立交道，采用上跨(公跨铁)或下穿(顶进桥涵)形式。由于本线位于东北严寒地区，降雪较多，道路纵坡需按规范控制在4%以内;并在下挖顶进桥涵处设抽排水泵站，以避免雨季时涵内积水，影响车辆正常通行。本线在农安、长岭等县市穿越大片滴灌区，由于滴灌管网交织密集，考虑将其主管网保留并加以合并改造，从预留护涵内穿越铁路，以避免滴灌管道在路基段发生渗漏，进而影响到行车安全。长西铁路位于我国东北严寒地区，沿线河流众多，湖泡、洼地、水库、渠道密布，水文地质条件复杂。本文对长西铁路的桥梁设计进行了全面总结，为以后类似地区的桥梁设计积累了丰富的经验。【相关文献】[1]铁道第三勘测设计院.桥渡水文[M].北京:中国铁道出版社，1993:31-36.TB10002.5—2005，铁路桥涵地基和基础设计规范[S].唐英.包西铁路通道大保当至张桥段桥梁设计[J].铁道标准设计，2013