鐵路橋涵設(shè)計安全風(fēng)險評估

肖奇寧

(中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

成昆鐵路是我國鐵路網(wǎng)中的重要干線，國家規(guī)劃的縱向綜合運輸大通道——臨河至防城港運輸大通道的重要組成部分，是西南、西北、川西、川北地區(qū)至云南、東盟、南亞地區(qū)的客貨主通道。線路北起四川成都，南至云南昆明，全長1 083.3 km。

成昆鐵路成都至峨眉段，是成昆鐵路接入成都市的重要路段。本段線路位于四川省成都市與樂山市所轄的峨眉山市之間，線路自成昆鐵路成都南站引出后，向南經(jīng)成都市的雙流縣、新津縣、眉山市的彭山縣、東坡區(qū)、樂山市的夾江縣至成昆鐵路的峨眉站，線路左線全長132.928 km，右線全長132.627 km。本段線路北端通過成都樞紐，與寶成、達(dá)成、成渝鐵路、成(都)綿(陽)客專、西(安)成(都)客專、成渝客專、成灌客專以及成蒲、川青、成蘭等多條鐵路相接；南端自峨眉南延至昆明，與廣(通)大(理)鐵路、大(理)瑞(麗)鐵路等出境鐵路相通，是國家《綜合交通網(wǎng)中長期發(fā)展規(guī)劃》中區(qū)域內(nèi)規(guī)劃的縱向綜合運輸線，是成都、昆明二個省會城市和二個大型鐵路樞紐之間的聯(lián)結(jié)通道，是川西、西北部分地區(qū)與滇、黔以及東南亞地區(qū)國際客貨交流的新大陸橋。成峨段是這條大通道中的咽喉要道，修建意義重大。

1 風(fēng)險因素識別

成昆鐵路成都至峨眉段線路經(jīng)過地域地勢總體特征為北高南低、西高東低，可分為沖積平原區(qū)、淺丘臺地區(qū)、低山丘陵區(qū)。其中線路由北向南，雙流至青龍場為多淺丘地貌；青龍場至眉山為冰水堆積扇狀平原區(qū)；眉山至峨眉屬淺丘地貌，地勢開闊。沿線分布地層較簡單，上覆第四系(Q)人工填筑土、人工棄土及沖積層、洪積層、坡積層、殘積層、風(fēng)積層、冰水-流水堆積層廣泛分布，厚度大，局部分布滑坡堆積層；下伏地層為白堊系(K)地層。橋梁設(shè)計主要受地形、通航河流、高速公路、既有鐵路影響，因此風(fēng)險因素主要存在于：高墩大跨橋梁設(shè)計及施工、橋梁深水基礎(chǔ)施工、橋涵結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計、臨近既有鐵路施工、不良地質(zhì)(陡坡、危巖落石、滑坡、順層、巖溶和巖堆)地段橋梁設(shè)計以及橋梁跨越公路、航道、既有鐵路施工安全防護(hù)措施。橋梁風(fēng)險源、風(fēng)險及應(yīng)對措施詳見橋梁專業(yè)風(fēng)險檢查表。涉及工程主要有：

(1)鐵路橋梁。鐵路橋梁有王家埝左線特大橋、新岷江大橋、新梅林河四線中橋、新江漁湃雙線中橋、新西來埝雙線中橋、新禮泉河大橋、新思蒙河大橋、新五涂河大橋、新張場河雙線特大橋、新八角廟雙線特大橋、金牛河雙線特大橋、新青衣江特大橋、新鳳山雙線中橋、新雙福河大橋、新峨眉河大橋等。

(2)跨越既有鐵路的改建和增建的跨線建筑物。

(3)既有鐵路增建、改建以及接長橋涵。

2 主要橋梁風(fēng)險、應(yīng)對風(fēng)險措施和評估

2.1 橋梁深水基礎(chǔ)施工

全線主要有新岷江大橋、新青衣江特大橋主墩施工時存在施工水深超過5 m，承臺嵌入砂卵石或灰?guī)r3 m以上，主要存在施工風(fēng)險。采取盡量抬高水中承臺，減少基礎(chǔ)開挖工程量方法，同時采取雙壁鋼圍堰等施工措施以及枯水期施工等水上施工組織降低施工風(fēng)險。

2.2 不良地質(zhì)地段橋梁設(shè)計

橋梁范圍內(nèi)存在有陡坡、滑坡、河岸沖刷、砂土液化及風(fēng)化剝落等不良地質(zhì)。位于河岸沖刷地段的橋梁共有29座、位于陡坡地段12座、位于砂土液化地段6座。對橋梁結(jié)構(gòu)和施工安全有影響的主要是陡坡、滑坡、河岸沖刷、砂土液化等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

(1)陡坡地段橋梁設(shè)計：盡量采用高樁承臺以減少開挖量，一般均按地質(zhì)提供穩(wěn)定邊坡率對山體刷坡處理，對高邊坡采用擋墻、錨桿框架梁或樁間土釘墻等措施進(jìn)行支檔和防護(hù)；陡坡地段典型橋梁有CK119+558金牛河雙線特大橋、CK117+540鐵匠溝雙線特大橋。

(2)河岸沖刷地段橋梁設(shè)計：跨河橋梁由于建橋后河流行洪對橋梁基礎(chǔ)及河岸的沖刷將加劇，結(jié)合地質(zhì)條件全段范圍內(nèi)覆土及卵石層較厚橋梁基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)；跨河橋梁由于增建二線橋后改變水力條件，河流行洪對既有橋梁基礎(chǔ)的沖刷影響將加劇，為保證既有橋梁安全，增建二線橋梁線間距應(yīng)結(jié)合河流水文情況、既有橋基礎(chǔ)型式及埋置深度、河床沖刷深度影響等因素綜合考慮適當(dāng)加大線間距。河岸沖刷地段典型橋梁有CK63+026新岷江大橋、CK139+347新青衣江特大橋。

(3)砂土液化地段橋梁設(shè)計：對有液化段均采用樁基礎(chǔ)穿過液化層，并考慮采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)。砂土液化橋梁主要有CK73+800新彭湃溪大橋、CK82+973新眉州河中橋。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)橋梁有新岷江大橋，大跨鋼結(jié)構(gòu)橋梁養(yǎng)護(hù)維修措施對于鐵路而言，是非常重要的環(huán)節(jié)。本次設(shè)計借鑒已建成橋梁的防護(hù)涂裝和檢修措施，依據(jù)《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝及涂料供貨技術(shù)條件》進(jìn)行防腐設(shè)計以及專門檢修措施的設(shè)計。根據(jù)地質(zhì)專業(yè)提供的侵蝕環(huán)境等級，依據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，調(diào)整混凝土結(jié)構(gòu)梁部及墩臺、基礎(chǔ)的抗侵蝕性設(shè)計。

2.4 跨越公路立交安全防護(hù)

全線主要跨越成樂高速、成都、眉山、樂山境內(nèi)的部分省道、縣道以及城市道路；下階段通過與公路和道路主管單位協(xié)商簽訂立交協(xié)議。對跨線公路橋采用加高防撞墻、加強防撞墻設(shè)計，并設(shè)置防拋網(wǎng)及水平監(jiān)測網(wǎng)，防止公路車輛沖逸危及鐵路安全。對于僅考慮行人通過的人行天橋、渡槽，在欄桿外側(cè)設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，防止拋物落入鐵路范圍。施工期間，基礎(chǔ)開挖采用鋼軌樁或挖孔樁防護(hù)以及梁底設(shè)置棚架的防護(hù)方案，與鐵路、公路、道路管理單位簽訂施工安全協(xié)議，可降低或避免基礎(chǔ)開挖和梁部懸灌混凝土?xí)r可能危及公路行車安全的風(fēng)險。

2.5 跨越航道安全防護(hù)

全線通航河流共有2條，其中岷江規(guī)劃為Ⅴ級航道，青衣江為規(guī)劃的VII級航道。待補充可研文件修編審查、線路方案穩(wěn)定后，須按有關(guān)規(guī)定開展航道通航論證工作。施工期間編制通航安全保障措施，設(shè)置必要的助航、引航設(shè)施，辦理水上施工許可，可降低或避免建設(shè)期間的安全風(fēng)險。

2.6 上跨既有鐵路施工安全防護(hù)

王家埝左線特大橋在成昆左線CK46+990處采用門式橋墩上跨既有貨車外繞線以及跨越既有鐵路的跨線建筑物，施工期間設(shè)置防護(hù)網(wǎng)、絕緣隔電板、行車信號，并預(yù)留安全距離，確保既有線運營安全，并且在梁部架橋機架設(shè)或拆除、吊裝過程中臨時封鎖線路以確保鐵路行車安全。施工前與運營部門密切配合，應(yīng)嚴(yán)格按照既有線施工管理辦法執(zhí)行，并加強對既有線相關(guān)設(shè)施的保護(hù)，各段施工應(yīng)有詳細(xì)的施工組織、要點計劃安排，報與運營部門審批，嚴(yán)格按計劃進(jìn)行施工。確保不影響既有列車通行。

2.7 臨近既有鐵路施工安全防護(hù)

臨近既有線的橋梁在設(shè)計時橋梁孔跨、橋梁基礎(chǔ)均避讓既有線的墩臺基礎(chǔ)及路基擋護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計時通過提高承臺標(biāo)高，以減小基坑開挖對既有線的影響，位于既有線路基上方或既有橋墩臺上方的橋涵基礎(chǔ)施工時，在既有線上方設(shè)置牢固的防護(hù)措施、防護(hù)網(wǎng)、安全棚架等，以確保既有線結(jié)構(gòu)安全及運營安全，設(shè)計說明要附上詳細(xì)施工注意事項及相關(guān)要求。既有線路基邊坡開挖采用鋼軌樁、鋼筋混凝土樁、鋼筋混凝土圍堰等邊坡防護(hù)以及列車慢行通過等措施。

2.8 既有鐵路改建和增建橋涵工程施工安全防護(hù)

既有鐵路改建和增建橋涵工程重點就是施工過程中需保證鐵路運營的安全。為保證既有線行車運營安全須對既有線線路進(jìn)行加固以及對既有線路基邊坡進(jìn)行防護(hù)。既有線采用鋼筋混凝土支墩、D便梁進(jìn)行線路加固，既有路基邊坡開挖采用鋼軌樁、鋼筋混凝土樁等防護(hù)措施，以及臨時封鎖線路、列車慢行通過等措施。

2.9 公路下穿立交防護(hù)措施

對于涵洞、框架涵及橋梁梁下凈空高度小于5.0 m時道路設(shè)置限高架，避免橋下車輛沖撞鐵路橋涵結(jié)構(gòu)，危及鐵路安全。涵洞出入口均于帽石設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，以防止異物落入公路。

3 評估意見及建議

3.1 評估意見

遵照國家法律、法規(guī)和行業(yè)規(guī)范、規(guī)定，執(zhí)行國家發(fā)改委和鐵道部可行性研究批復(fù)意見，按照國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，完成了可研及可研修編。對陡坡、河岸沖刷、砂土液化不良地質(zhì)橋梁設(shè)計采取了相應(yīng)的工程處理措施，降低了結(jié)構(gòu)和施工風(fēng)險；對跨線建筑物采取了防護(hù)棚架、防拋網(wǎng)、鋼筋混凝土樁等防護(hù)措施，降低了施工和行車的安全風(fēng)險；對臨近既有線以及既有線增建、改建橋涵工程采取了鋼筋混凝土樁、鋼軌樁等既有路基邊坡防護(hù)措施以及采用D便梁對既有線進(jìn)行線路加固等措施，保障了施工和行車的安全；對鋼結(jié)構(gòu)橋梁借鑒已建成橋梁的防護(hù)涂裝和檢修經(jīng)驗，依據(jù)《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝及涂料供貨技術(shù)條件》，進(jìn)行鋼梁防腐涂裝和檢修設(shè)施設(shè)計。下階段將進(jìn)一步完成涉河橋梁的防洪評價、通航河流的通航論證、重要橋梁的場地地震安全性評價等工作。

綜上所述，依據(jù)國家法律、法規(guī)、行業(yè)規(guī)范、各級審批意見進(jìn)行橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計，對遇到的設(shè)計風(fēng)險分別采取了防范風(fēng)險的措施。橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險可控。

3.2 建議

(1)對不良地質(zhì)，尤其是陡坡、河岸沖刷、砂土液化等在本線沿線較多的不良地質(zhì)重點收集資料。

(2)因地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，新建道路較多，本線勘測設(shè)計時間較長，從勘測到設(shè)計中間的時間段新建道路及規(guī)劃道路已出現(xiàn)多處，需在設(shè)計過程中與參建多方及時溝通。山區(qū)人行通道設(shè)置建議進(jìn)行動態(tài)設(shè)計。

(3)新梅林河四線中橋、新江漁湃雙線中橋、新西來埝雙線中橋、新鳳山雙線中橋由于受既有站場布置影響，增建二線橋與既有橋因線間距太小無法拉開，增建二線橋?qū)扔袠蛴绊戄^大，無法保證既有橋的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)安全，經(jīng)充分論證比選后按既有橋拆除改建為小跨度的鋼筋混凝土剛構(gòu)連續(xù)梁橋，施工時對既有線線路采用了多孔D便梁連續(xù)架空既有線線路加固方案，施工難度相對較大，建議下階段增加臨時便線方案作為施工過渡或進(jìn)一步優(yōu)化線路和橋式方案。