长西铁路桥梁勘察与设计

王军生

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京　102600)



长西铁路桥梁勘察与设计

王军生

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600)

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。关键词:新建铁路，桥梁设计，设计原则

1　工程概况

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160 km，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393．410 km，相关工程全长10．042 km，桥梁总长50．096 km，占线路长度的12．4%。框架中小桥共计72座，总面积11 704．6 m2;新建及改建、接长涵洞918座，总计16 657．3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　桥涵勘察

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—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32 m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8 m～10 m，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6 m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8 m～10 m，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6 m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=1/10 000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，线路受外部条件控制，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0．5 m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　桥涵设计

3．1防冻措施

本线属严寒地区，最大季节冻土深度达2．0 m，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2 m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0．25 m，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0．15 m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3 m，采用换填1∶2砂石;对于埋深较深，需换填厚度大于3 m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，H1。桥梁承台、基础、涵洞的基础、翼墙等均按照TB 10005—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58 t，坦克荷载参照履带车—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。

4　结语

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。

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中图分类号:U442

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0166-02

收稿日期:2016-04-08

作者简介:王军生(1982-)，男，硕士，工程师自治区哲里木盟扎鲁特旗的大兴安岭山脉，德福特勒罕山北麓，自扎鲁特旗西北入兴安盟科尔沁右翼中旗经高力板从通榆县的西北部同发牧场进入吉林省境内。进入吉林省境内后河道漫散，小水年份经常断流，只有较大洪水才进入嫩江。受外部条件控制，本线在通榆县境内第二次跨越霍林河，桥址处霍林河呈漫流状态，为霍林河滞洪区。为使得水流宣泄通畅，避免形成水害危及行车安全，所涉及河道范围内均采用32 m简支梁桥跨越。

Bridge survey and design for Changchun(Kai’an)-Xibayanhua railway

Wang Junsheng
(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co．，Ltd，Beijing 102600，China)

Abstract:Taking Chang-Xi railway construction as the engineering background，the paper analyzes the bridge structure features．Combining with design features of the railway bridge mixed passenger and freight，it briefly introduces the bridge hydrology computation methods，and illustrates the design methods from aspects of bridge pattern selection，foundation design principles and structural durability design，which has provided some guidance for similar bridge design．

Key words:new railway，bridge design，design principle