浅谈高速铁路桥梁施工方法及工艺

浅谈高速铁路桥梁施工方法及工艺
摘要：高速铁路桥梁是铁路桥梁中的一个重要组成部分。

本文首先对什么是铁路桥梁进行了综合阐述，然后主要就高速铁路桥施工方法及工艺等方面进行了简单探讨，希望对相关从业人员有所帮助。

关键词：铁路桥梁；高铁桥梁；主要特点；常见方法
1 铁路桥梁概述
1.1定义。

在修建一条铁路时，常常会碰到江河、山谷、公路或者与另外一条铁路交叉，为了让铁路跨越这些地形上的障碍，就需要修建各种各样的铁路桥梁。

1.2发展。

中国最早的铁路桥梁要追溯到19世纪的70年代修筑的吴淞铁路，因当地河网密布，短短十几公里的铁路修建了中小桥梁十余座，其中最大的是长50米左右的吴淞蕰藻浜桥。

吴淞铁路一年后即被拆除，那些桥梁也就不在称为铁路桥。

1887年，中国人自己修筑的第一条铁路——唐胥铁路向西延伸时，在茶淀与汉沽间的蓟运河上修建了长173.72米、具有近代建筑水平的铁路钢桥——蓟运河桥。

此桥经过多次改造，直到今天仍在使用，它可以算为中国铁路历史最悠久的钢桥。

从1881年唐胥铁路建成到今天，中国共修建了4万余座各种铁路大小桥梁，其中1984-1995年的10年里就修建了6259座。

2 高速铁路桥梁的主要特点
2.1桥梁比例大，高架长桥多。

高速铁路设计参数限制严格，曲线半径大、坡度小，并需要全封闭行车，因而桥梁建筑物大大多于普通铁路，高架长桥的数量也很多。

2.2以中小跨度为主。

由于高速铁路对线路、桥梁、隧道等土建工程的刚度要求严格，因此，高速铁路桥梁跨度以中小跨度为主。

以京沪高速铁路上的桥梁为例，绝大多数为中小跨度，常用桥式为等跨布置的双线整孔简支梁，跨度有24米、32米、40米几种，以32米梁居多，其中20米以下跨度的桥梁由4至5片T梁组成。

2.3刚度较大，整体性好。

高速铁路桥梁必须具有足够大的刚度和良好的整体性，以防止桥梁出现较大挠度和振幅。

同时，必须限制桥梁的预应力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形，以保证轨道的高平顺行。

一般来说，高速铁路桥梁设计主要由刚度控制，强度基本上不控制其设计。

尽管高速铁路活载小于普通铁路，但实际应用的高速铁路桥梁在梁高、梁重上均超过普通铁路。

2.4纵向刚度大。

高速铁路要求依次铺设跨区间无缝线路，而桥上无缝线路钢轨的受力状态不同于路基，结构的温度变化、列车制动、桥梁挠曲会使桥梁在纵向产生一定位移，引起桥上钢轨产生附加应力。

过大的附加应力会造成桥上无
缝线路失稳，影响行车安全。

因此，墩台基础要有足够的纵向刚度，以尽量减少钢轨附加应力和梁轨间的相对位移。

2.5结构便于检查维修。

高速铁路的中断行车会造成很大的经济损失和社会影响，因此高速铁路桥梁一方面要尽量减少维修，另一方面要便于日常检查和维修。

一些国家在设计高速铁路桥梁时，将改善结构物的耐久性作为主要设计原则，统一考虑合理的结构布局和结构细节，规定高速铁路桥梁在结构耐久性方面以50 年不需维修为设计基准期，在日常检查、养护前提下，期待能达到100年的耐用期。

3 高速铁桥梁施工常见方法
3.1就地浇筑法
就地浇筑法是在桥位处搭设支架，在支架上浇筑梁体混凝土，达到强度后拆除模板、支架。

就地浇筑施工不需预制场地，而且不需要大型起吊、运输设备，梁体的主筋可不中断，桥梁整体性好。

它的缺点主要是工期长，施工质量不容易控制；对预应力混凝上梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比较大，施工中的支架、模板耗用量大，施工费用高；搭设支架影响排洪、通航，施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。

3.2预制架设法
在预制工厂或在运输方便的桥址附近设置预制场进行梁的预制工作，然后采用一定的架设方法进行安装。

预制安装法施工一般是指钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁的预制安装。

预制构件安装的方法很多，各需不同的安装设备，可根据施工的实际情况合理选择。

预制安装法施工的主要特点：（1）由于是工厂生产制作，构件质量好，有利于确保构件的质量和尺寸精度，并尽可能多地采用机械化施工；（2）上下部结构可以平行作业，因而可缩短现场工期；（3）能有效利用劳动力，并由此而降低了工程造价；（4）由于施工速度快，可适用于紧急施工工程；（5）将构件预制后由于要存放一段时间，因此在安装时已有徐变引起的变形。

3.3悬臂施工法
悬臂施工法是从桥墩开始，两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装臂浇筑施工，后者为悬臂拼装施工。

悬臂施工的主要特点：（1）桥梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要承受由施工而产生的弯矩，因此悬臂施工宜在营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用，如预应力混凝土T 型刚构桥、变截面连续梁桥等；（2）非墩梁固接的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施使墩、梁临时固结，因而在施工过程中有结构体系的转换；（3）悬臂浇筑施工简便，结构整体性好，施工中可不断调整位置；悬臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，但施工精度要求比较高；（4）悬臂施工法可不用或少用支架、施工不影响通航或桥下交通。

3.4转体施工法
转体施工是将桥梁构件先在桥位处岸边（或路边及适当位置）进行预制，待混凝土达到设计强度后旋转构件就位的施工方法。

它的支座位置就是施工时的旋转支承和旋转轴，桥梁完工后，按设计要求改变支承情况。

转体施工的主要特点：（1）可以利用地形、方便预制构件；（2）施工期间不断航，不影响桥下交通，并可在跨越通车线路上进行桥梁施工；（3）施工设备少，装置简单，容易制作并便于掌握；（4）减少高空作业，施工工序简单，施工迅速；当主要结构先期合拢后，给以后施工带来方便；（5）大跨径桥梁采用转体施工将会取得较好的技术经济效益，转体重量轻型化、多种工艺综合利用，是大跨及特大跨桥施工有力的竞争方案。

3.5顶推施工法
顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段顶制，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地。

之后继续在预制场进行下一节段梁的预制，循环操作直至施工完成。

顶推法施工的特点：（1）顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁，施工费用低，施工平稳无噪声，适合高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用；（2）主梁分段预制，连续作业，结构整体性好；（3）桥梁节段固定在一个场地预制，便于施工管理改善施工条件，避免高空作业。

同时，模板、设备可多次周转使用，在正常情况下，节段的预制周期7d～10d。

（4）顶推施工时，梁的受力状态变化很大，施工阶段梁的受力状态与营运时期的受力状态差别较大，因此在粱截面设计和布索时要同时满足施工与营运的要求，由此而造成用钢量较高；（5）顶推法宜在等截面梁上使用，当桥梁跨径过大时，选用等截面梁会造成材料用量的不经济，也增加施工难度，因此以中等跨径的桥梁为宜。

4 高速铁路桥梁施工工艺
4.1箱梁的架设
架桥机应严格按照通过技术监督部门审查认证的产品使用说明述和操作手册进行安装、架梁、移机操作。

箱梁架设前，应根据架桥机的操作规程编制详细的施工组织设计、施工工艺和安全操作细则，认证组织实施，并建立完善的检修、保养制度，定期对重要部件进行检查。

对于特殊部位箱梁的架设，需有针对性地制定详细箱梁的架设工艺以保证架梁地安全。

如：架设最初一孔或最后一孔（桥台处）；架设变跨处的箱梁（特殊孔跨和常用孔跨处、常用孔跨24m、32m变跨），
架桥机施工图
4.2造桥机的应用
由于造桥机（移动模架）每到一个制梁孔位，受预设支架位置偏差的影响，因此造桥机就位后，均需调整其标高（模板标高、预拱度设置标高），以满足施
工的要求。

另外，钢筋骨架的整体绑扎、运输、吊装等的施工难度较大，对现场运输道路的要求较高；混凝土泵送距离较长，控制混凝土坍落度损失的难度较大；后期的养生、张拉均在高空作业，施工难度也大。

因此，对于孔跨数量较多的桥梁，不宜采用。

4.3桥位现场浇筑
采取支架法现浇施工时，由于对地基承载力的要求高，需根据现场的地质情况，通过检算地基承载力，结合实际施工方案，对地基作相应的加固处理。

如：采用局部换填、分层夯实或根据设计的支架结构进行桩基加固的措施，以减小地基变形，提高地基的承载力；另外，如在雨季施工，还要增设防排水措施，防止地面积水对地基的浸泡，造成地基沉陷。

支架的预压重（模拟实际梁重分布）、混凝土的浇筑（泵送混凝土距离不宜太长）、养生（高空作业）、张拉（高空作业）、支架拆除（支架太大易造成拆除困难）等工序都需制定完整的施工工艺才可保证施工质量。