既有火車站站場改造過渡旅客天橋應(yīng)用技術(shù)

1、 既有火車站站場改造過渡旅客天橋應(yīng)用技術(shù) 摘 要：中國高速鐵路迅速發(fā)展，每個城市把擁有通高鐵車站作為城市名片，有些城市既有火車站受條件限制無法建設(shè)高鐵停車站，于是在城市郊區(qū)新建高鐵車站，也有些城市因既有車站的體量夠大，采取對既有車站進行升級改造，滿足高鐵停車要求。廣西柳州火車站在改造新建湘桂鐵路時，在不影響火車運營條件下對既有火車站進行升級改造施工。在火車站進行升級改造過程中，如何即能保證旅客進出站的安全、又能保證施工正常推進是個難題，過渡旅客天橋的建設(shè)為拆除原有天橋、在原橋址新建旅客天橋施工提供了旅客臨時進站過渡功能。本文結(jié)合實際工程介紹既有站場改造過渡旅客天橋的施工技術(shù)，體現(xiàn)施工有序、經(jīng)濟

2、安全，值得此等條件下施工的工程推廣。關(guān)鍵詞：高速鐵路 高鐵停車站 升級改造 過渡旅客天橋1工程簡介既有柳州火車站客運站臺為基本站臺至5站臺，客車線路為1道到5道，既有人行天從站房跨基本站臺至5站臺，貨運線路為6道至16道,詳見“圖1 柳州火車站現(xiàn)狀平面布置圖”。改造新建湘桂線鐵路經(jīng)過廣西柳州市并在柳州市設(shè)高鐵停車站，柳州火車站采用升級改造既有車站滿足高鐵車站的需要，升級改造方案為：在不影響柳州客運站正常接發(fā)送旅客和不影響既有列車安全通行情況下，通過分階段施工、分階段過渡開通方案，最終實現(xiàn)改擴建基本站臺11站臺，實現(xiàn)改擴建新111道客運線和1216道貨運線。圖1 柳州火車站現(xiàn)狀平面布置圖2站場改

3、造方案及過渡天橋結(jié)構(gòu)比選2.1站場改造方案根據(jù)柳州站總體站場改造及開通方案，共分三個階段實施，第一階段：停運既有(6)(11)道、（14）（16）道；施工新611站臺，施工新611道、1416道,施工跨611站臺新旅客天橋，利用封鎖點施工跨基本站臺新6站臺過渡旅客天橋；客運組織：利用既有（1）（5）道接發(fā)旅客列車，機車行走從既有（5）道通過，利用既有旅客天橋組織旅客進站。第二階段：開通新611道、1416道，開通新611站臺，開通過渡旅客天橋，開通新天橋；停運既有(1)(5)道、（12）、（13）道，停運既有基本站臺5站臺；施工新基本站臺5站臺，施工新15道、12、13道，拆除既有旅客天橋，原

4、位施工跨基本站臺6站臺新旅客天橋；客運組織：利用新611道接發(fā)旅客列車，機車行走從610道通過，利用過渡旅客天橋和跨611站臺新旅客天橋組織旅客進站。第三階段：開通新15道、12、13道，開通新基本站臺5站臺，開通新旅客天橋；利用封鎖點拆除過渡旅客天橋，施工新旅客天橋6站臺右側(cè)樓梯。圖2 第一階段施工平面布置圖圖3 第二階段施工平面布置圖圖4 第三階段施工平面布置圖2.2過渡旅客天橋結(jié)構(gòu)比選2.2.1過渡旅客天橋結(jié)構(gòu)基本要求過渡旅客天橋需跨越運行客車線路接觸網(wǎng)線上方1米即橋底凈高8m以上，橋面要求凈寬6米，橋上設(shè)雨棚要求人行橋面凈空3m。橋墩設(shè)在站臺上，每跨跨越2股道，跨越長度1014米間，橋

5、墩設(shè)置不影響侵入限界。建筑耐久年限3年（按臨時建筑考慮），安全等級為三級，建筑耐火等級為二級，天橋屋面防水等級為級。過渡旅客天橋的施工和拆除階段均為既有線施工，跨越線路上方施工必須在封鎖點內(nèi)進行。2.2.2過渡天橋結(jié)構(gòu)形式比選根據(jù)天橋結(jié)構(gòu)基本要求，主要有三種結(jié)構(gòu)形式滿足條件，為鋼筋混凝土橋梁片現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土橋梁片預(yù)制結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)橋，三種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點如下：過渡天橋結(jié)構(gòu)形式比選 表1結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點缺 點工期（天）費用 （萬元）鋼筋混凝土橋梁片現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)1）不需要大型吊裝設(shè)備；2）場地要求不高；1）現(xiàn)澆梁片支架搭設(shè)困難；2）混凝土等強時間長；3）對行車干擾大；4）既有線拆除困難且拆除后圬工需處理；

6、5）建設(shè)拆除成本高。115550鋼筋混凝土橋梁片預(yù)制結(jié)構(gòu)1）梁片預(yù)制與下構(gòu)施工同步，節(jié)省時間1）需設(shè)梁片預(yù)制場，需采用大型吊裝設(shè)備；2）既有線拆除困難且拆除后圬工需處理；3）需要提供吊車作業(yè)場地；4）建設(shè)拆除成本高。90580鋼結(jié)構(gòu)橋1）鋼結(jié)構(gòu)易安裝、易拆除，線路封鎖時間短，對行車干擾?。?）鋼結(jié)構(gòu)可提前預(yù)制，結(jié)構(gòu)拼裝后不需等強，節(jié)省時間；3）拆除的鋼結(jié)構(gòu)材料可回收利用，減少成本。1）需設(shè)鋼構(gòu)件預(yù)制場，采用吊裝設(shè)備時間長；2）需要提供吊車作業(yè)場地。70440根據(jù)以上的比選，選擇鋼結(jié)構(gòu)橋施工工期短，花費成本低，還有行車干擾小、施工難度小等優(yōu)點，因而采用鋼結(jié)構(gòu)橋進行過渡橋結(jié)構(gòu)施工。2.2.3鋼結(jié)構(gòu)

7、橋方案2.2.3.1主要構(gòu)造過渡天橋自下而上由獨立基礎(chǔ)、柱式墩、貝雷主縱梁、橫梁等組成。2.2.3.2各主要構(gòu)件功能基礎(chǔ):采用獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋地腳螺栓。支墩:采用鋼管柱式墩支撐,鋼管為直徑360mm、厚度10mm螺旋管，鋼管支墩間設(shè)14槽鋼剪刀撐。支墩連結(jié)橫梁:兩根支墩頂端設(shè)36b工字鋼橫梁連結(jié)。貝雷主縱梁:貝雷梁是膺架的跨越承重梁，采用國產(chǎn)交通戰(zhàn)備用321鋼梁（俗稱“貝雷梁”），規(guī)格為150300（cm）的普通型，在使用過程中不得電焊和燒傷，其相互間或與其他構(gòu)件的連接均一律采用螺栓、u型卡連接。每一榀組成一組即1個承重梁單元，兩單元間每間隔1榀用與單元相同的連接片連接，將所有承重梁聯(lián)成一

8、個整體，以增強整體穩(wěn)定性。分布橫梁:貝雷主縱梁上分布2排16工字鋼為橫梁。人行面板:上面滿鋪防滑鋼板作為旅客進出站的過渡天橋人行面板。雨棚:過渡天橋頂及兩側(cè)設(shè)擋雨棚，采用鋼管立柱+矩形鋼焊接成骨架，上面采用彩鋼瓦覆蓋，彩鋼瓦與矩形鋼骨架采用自攻螺絲固定,立柱采用u型螺栓固定在貝雷梁上，矩 形鋼骨架與鋼管立柱焊接成整體。圖5 過渡旅客天橋立面布置圖圖圖6 過渡旅客天橋剖面圖3 過渡旅客天橋結(jié)構(gòu)驗算根據(jù)現(xiàn)場實測布置，過渡旅客天橋總長122.5m，跨越站臺最大跨度12.4m。3.1橫梁計算3.1.1材料性質(zhì)16橫梁（間距0.4m，2排布置），截面慣矩ix=1130cm4，截面抗矩wx=141 cm3

9、，截面面積a=26.1 cm2。容許彎曲應(yīng)力=145mpa,容許剪應(yīng)力=85mpa,彈性模量e=2.1*105mpa。3.1.2承受荷載橫梁間距為40cm(即16順縱梁間距),按簡支梁計算（1)恒載q1：設(shè)計人群荷載：g1=4.5kn/m2;3mm花紋鋼板自重荷載(25.6kg/m2):g2=25.6*9.8/1000=0.251 kn/m2;共計g=4.5+0.251=4.751 kn/m2q1 =4.751*0.4=1.90 kn/m工字鋼自重荷載（20.5kg/m）q2=0.41 kn/m（2)活載q3：不考慮3.1.3受力驗算（1)荷載組合q=1q1+2q2式中：1、2分別為荷載組合的

10、恒載與活載分項系數(shù),分別取1.35和1.4則,q=1.35(1.9+0.41)+1.40=3.119kn/m;（2)驗算抗彎應(yīng)力驗算:彎矩,mmax=1/8ql2=1/83.11962=14.033kn.m= mmax/w=14.0331000/141=99.527=145mpa，滿足要求！抗剪應(yīng)力驗算:最大剪力,qmax=ql/2=3.1196/2=9.357kn=1.5q/a=1.59.35710/26.1=5.378=85mpa ,滿足要求!剛度驗算(只計恒載) :f=5ql4/(384ei)=53.11964/(23842.11080.0000113)=11.0mmf=l/400=60

11、00/400=15mm，滿足要求！3.2貝雷片承重梁貝雷梁支架荷載計算（取最大跨度12.4米檢算）（1）貝雷梁支架受力模型1240cm桁架片力學(xué)性質(zhì)計算簡化成單桿系可采用：ix685.1210-8m4，y0.0028m，截面積a146.4510-4m。（2）貝雷梁荷載情況及荷載計算：設(shè)計人群荷載+3mm花紋鋼板自重荷載(25.6kg/m2)：q1=4.7513=14.253 kn/m工字鋼（16）橫梁自重（20.5kg/m）：q2=2.5220.59.83/1000=3.014 kn/m貝雷片等自重取q3=1.0kn/m；將以上（1項+2項+3項）1.2簡化為均布荷載。將（1項+2項+3項）考

12、慮1.2的安全系數(shù)。荷載組合： q=（14.253+3.014+1.0）1.21.2=26.304kn/m（3）單排單層貝雷梁有關(guān)技術(shù)參數(shù)：單排單層貝雷梁i=250497.2cm4，e=2105mpa，w=3578.5cm3容許彎矩：m=788.2knm,容許剪力q=245.2kn（4）受力驗算：貝雷梁布置按照跨度12.4米的簡支梁計算，驗算的最大不利荷載計算。（5）彎矩驗算：跨中最大彎矩值mmax=ql2/8=26.30412.412.4/8=505.572 knm貝雷梁的排數(shù)n=mmax/ m = 505.572/788.2=0.641排（6）剪力驗算：支座最大剪力rmax=ql/2=26

13、.30412.4/2=163.085kn貝雷梁的排數(shù)n=rmax/r=163.085/245.2 =0.665排考慮到貝雷梁自身重量對彎矩和剪力產(chǎn)生的影響，n取：n=1排符合要求。（7）撓度計算：f=5ql4/384eil/400=2.5cmf=5*26.304*12.44/(384*1000*2.1*105*0.002504972)=1.5cm1240/400=3.1cm撓度符合要求。3.3鋼管立柱3.3.1材料性質(zhì)直徑360、厚度10mm螺旋管，q235鋼材；截面慣矩ix=16850.717cm4，截面面積a=109.956 cm2，慣性半徑i=(ix/a)1/2=12.379 cm； 每

14、m重量為86.315kg；立柱計算長度l0=7.0m。容許彎曲應(yīng)力=140mpa。3.3.2荷載（1)上部傳遞的軸力n1=ql/2=26.30412.4/2=163.085 kn（2)鋼管自重n2=786.31510/1000=6.04 kn（3)總軸力n=n1+n2=169.125 kn3.3.3驗算（1）強度驗算單根鋼管支墩360mm10mm，其承受的允許壓力n=d=3.140.360.010140000=1583knn=169.125kn故滿足強度要求。（2）穩(wěn)定性驗算鋼管的回轉(zhuǎn)半徑為i=（i/a）0.5=0.124m長細比17/0.124=56.45150式中： 桿件長度系數(shù),取0.5

15、 桿件幾何長度，取700cm查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gb50017-2003，=0.894計算壓桿的應(yīng)力169.125/（0.894109.9560.00011000）=17.205mpa140mpa故穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。3.4基礎(chǔ)混凝土驗算(1）上部傳遞總荷載n=169.125 kn(2）作用在混凝土面應(yīng)力計算（采用c25混凝土，立柱底部加600*600*16定位鋼板）=169.125/(0.60.61000)=0.47mpa25mpa故混凝土強度滿足規(guī)范要求。3.5地基承載力驗算經(jīng)現(xiàn)場測試地基土承載力為120kpa。3.5.1荷載（1）上部傳遞總荷載n=169.125 kn（2）混凝土荷載（基礎(chǔ)采

16、用1.5*1.5*1m獨立基礎(chǔ)）n3=2.5*1.5*1*5*1=5.626 kn（3）混凝土荷載（基礎(chǔ)采用2.0*1.5*1m獨立基礎(chǔ)）n4=2.5*2.0*1*5*1=7.5 kn3.5.2地基應(yīng)力驗算作用于土層的地基應(yīng)力：1=（n+n3）/a=(169.125+5.626)/(1.5*1.5)=0.078mpa=78kpa2=（n+n4）/a=(169.125+7.5)/(2.0*1.5)=0.059mpa=59kpa故要求開挖基坑地基承載力要達到78kpa，滿足要求。4施工要點4.1確保安全施工要點過渡旅客天橋跨越股道均為電氣化鐵路，有接觸網(wǎng)且過渡天橋橋面鋼結(jié)構(gòu)底距接觸網(wǎng)線為0.6m，

17、火車站內(nèi)不對能單股道線路的接觸網(wǎng)進行斷電，施工前對接觸網(wǎng)線作絕緣處理，吊作業(yè)時，注意與接觸網(wǎng)的安全距離?；A(chǔ)施工為臨近既有線施工，基礎(chǔ)施工時做到材料不侵線、場完料清。橋面吊裝施工需在封鎖點內(nèi)進行施工，橋面鋪裝和雨棚施工前在橋底設(shè)兜網(wǎng)措施避免高處墜落影響既有線。吊裝時的鋼構(gòu)件，盡量先拼裝成大型構(gòu)件，減少現(xiàn)場吊裝次數(shù)和拼裝時間，必須在封鎖點內(nèi)完成吊裝施工計劃，避免影響列車運行。4.2確保質(zhì)量施工要點鋼構(gòu)件在構(gòu)件預(yù)制場按施工圖結(jié)構(gòu)尺寸下料，加工件的材質(zhì)、規(guī)格、數(shù)量和加工質(zhì)量符合規(guī)范要求，組件連接接觸部位和沿焊縫邊緣每邊3050mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢等需清除干凈。構(gòu)件在組裝平臺及拼裝模上進行組裝

18、，組裝前應(yīng)進行構(gòu)件矯正，以保證構(gòu)件組裝的精度。組裝的允許偏差表：類 型項 目允許偏差(mm)焊接鋼梁高 度2.0中心偏移2.0垂直度（）b/100且不大于2.0采用鉆孔制孔方法，螺栓鉆孔直徑比螺栓直徑大2.0mm。4.3確保時間節(jié)點要點需制定好每個封鎖點的施工計劃，每個封鎖計劃需詳細計算吊車等大型機械進出場和安裝就位時間、吊車吊裝構(gòu)配件時間、構(gòu)配件栓接或焊接時間等，每個施工步驟都詳細到分鐘，按正常的施工計劃并預(yù)留20分鐘以上時間機動時間做為封鎖計劃時間。當(dāng)施工過程中某個步驟使用時間超時，要及時分析原因，采取有效措施避免封鎖點內(nèi)無法完成施工任務(wù)，一但出現(xiàn)施工超時跡象，及時與車站調(diào)度聯(lián)系是否可以延長封鎖時間，當(dāng)確定時間不夠又不能延長施工時間時，及時終止施工計劃，做好臨時結(jié)構(gòu)加固，等待下次施工封鎖計劃點。5結(jié)語柳州火車站站場改造已經(jīng)建成5年，過渡旅客天橋在站場升級改造期間有效的為旅客進站作過渡功能，現(xiàn)已功成身退。在此工程中