線(xiàn)橋偏心撥道整治方法探討

俞友強 中國鐵路上海局集團有限公司金溫鐵路有限責任公司

既有金溫貨線(xiàn)為單線(xiàn)鐵路，線(xiàn)路允許速度小于120 km/h，全長(cháng)225.032 km，共有橋梁130座，除1座鋼梁橋外，其余129座均為污工橋。檢測發(fā)現共有26座橋梁（均為污工梁）存在線(xiàn)路偏心問(wèn)題，最大偏心值達102 mm，位于K236+866處的112號牛山橋。

《普速鐵路工務(wù)安全規則》規定，線(xiàn)路允許速度小于120 km/h時(shí)，線(xiàn)路中心與污工梁中心的偏差不應大于70 mm，超出該容許范圍，會(huì )造成墩臺間兩片梁體受力不均，對梁體的安全承載造成嚴重影響，給行車(chē)安全帶來(lái)安全隱患。因此需及時(shí)查明偏心原因，并開(kāi)展偏心整治。

造成線(xiàn)橋偏心的原因一般可以歸結為設計、施工、養護三個(gè)方面：

（1）設計方面。受鋪設條件的限制，線(xiàn)路線(xiàn)形設計時(shí)曲線(xiàn)半徑設計偏小，線(xiàn)路開(kāi)通運營(yíng)后列車(chē)通過(guò)產(chǎn)生的橫向力加大，造成曲線(xiàn)上股橫移。這是曲線(xiàn)橋梁上線(xiàn)橋偏心總是偏向曲線(xiàn)上股的直接原因。

（2）施工方面。施工時(shí)，對線(xiàn)、橋中心控制不嚴，導致架梁時(shí)的梁體中心線(xiàn)偏差以及鋪設線(xiàn)路時(shí)線(xiàn)路中心線(xiàn)偏差，兩者疊加造成線(xiàn)橋中心偏差超限。施工誤差超限是造成線(xiàn)橋偏心的重要原因。

（3）養護方面。線(xiàn)路工區日常撥道時(shí)，一般采用簡(jiǎn)易法，僅憑經(jīng)驗撥道，未考慮實(shí)際線(xiàn)橋偏心量，致使線(xiàn)橋偏心值超限。

3.1 設備臺賬資料

112號牛山橋K236+745.2～K236+986.8 m，橋中心里程K236+866，長(cháng)度241.6 m；
金溫貨線(xiàn)K236+726.77 m～K236+865.65 m，曲線(xiàn)全長(cháng)138.88 m，左向曲線(xiàn)R=400 m，轉向角12°43′55.2"，緩和曲線(xiàn)長(cháng)50 m，超高100 mm。

3.2 現場(chǎng)調查資料

為準確掌握曲線(xiàn)正矢各測點(diǎn)處線(xiàn)橋偏心數據，測量橋梁偏心各測點(diǎn)與曲線(xiàn)上股正矢測點(diǎn)一致，由于該曲線(xiàn)為左向曲線(xiàn)，“+”號表示橋梁中心偏向右股（即上股），曲線(xiàn)需下壓；
反之“-”號表示橋梁中心偏向左股（即下股），曲線(xiàn)需向上挑；
線(xiàn)路、路橋專(zhuān)業(yè)現場(chǎng)調查情況見(jiàn)表1。

表1 曲線(xiàn)正矢各測點(diǎn)處線(xiàn)橋偏心檢測值

從表1可知，線(xiàn)橋偏心超限主要集中在圓曲線(xiàn)及附近，最大值位于6#點(diǎn)達102 mm，超容許偏心值32 mm。

3.3 整治方案

根據實(shí)際情況，存在兩種整治方案：

（1）橋梁和線(xiàn)路結合整治。即首先調整梁位置，把各片梁體的外側超高調整相同，使每片梁的傾斜角度都相同，然后再撥正橋上線(xiàn)路，使橋上各點(diǎn)都不超限。

（2）只撥正線(xiàn)路，不考慮梁的位置。即通過(guò)計算撥正曲線(xiàn)，使橋上各點(diǎn)的偏心不超限。一般情況下，如果控制梁端和跨中點(diǎn)的偏心不超限，則梁上任意測點(diǎn)的偏心都不會(huì )超限，反之，如果橋上各測點(diǎn)的偏心都不超限，則梁端和跨中的偏心也不會(huì )超限。

考慮到第一種方案實(shí)施難度較大，需要多次封鎖線(xiàn)路，且封鎖時(shí)間較長(cháng)，對行車(chē)干擾很大；
而第二種方案工作量較小，只需一次封鎖，對行車(chē)干擾小，因此按照第二種方案實(shí)施。

4.1 撥道量計算

由表1可知，緩和曲線(xiàn)正矢第2#、6#、14#點(diǎn)正矢差最大為4 mm，圓曲線(xiàn)正矢第8#點(diǎn)正矢差最大為5 mm，該曲線(xiàn)正矢達到作業(yè)驗收容許偏差管理值標準。微調個(gè)別點(diǎn)的撥道量（如2#下壓4 mm）減少相鄰點(diǎn)正矢差之差，相鄰點(diǎn)曲線(xiàn)順接更圓順，起不到整治線(xiàn)橋偏心效果作用。

按既有曲線(xiàn)半徑、緩和曲線(xiàn)長(cháng)度不變的情況，各測點(diǎn)繩正法曲線(xiàn)撥道計算值見(jiàn)表2。

表2 各測點(diǎn)繩正法曲線(xiàn)撥道計算值

從表2中計算全撥量可以看出，除第2#下壓2 mm外，其余均為上挑，勢必增加線(xiàn)橋偏心，因此若不改變既有曲線(xiàn)狀態(tài)，無(wú)法解決偏心問(wèn)題。

4.2 撥道量?jì)?yōu)化

（1）內移量計算

式中：

Li——計算點(diǎn)至曲線(xiàn)頭的距離

L0——緩和曲線(xiàn)長(cháng)度

δ=P——內移量

R——曲線(xiàn)半徑

從上述公式可知，曲線(xiàn)內移量（下壓）與曲線(xiàn)半徑、緩和曲線(xiàn)長(cháng)度之間的關(guān)系，整治線(xiàn)橋向上股偏心問(wèn)題，必須增加曲線(xiàn)內移量。

（2）曲線(xiàn)半徑、緩和曲線(xiàn)長(cháng)度比選

①緩和曲線(xiàn)長(cháng)度不變，曲線(xiàn)半徑減小

既有曲線(xiàn)R=400 m，L緩=50 m，圓曲線(xiàn)部分內移量p=L2/24R=502/(24×400)=260.4 mm。

當R=350 m，L緩=50 m，圓曲線(xiàn)部分內移量p=L2/24R=502/(24×350)=297.6 mm。若曲線(xiàn)半徑調整至350 m時(shí)，內移量理論上增加297.6-260.4=37.2 mm，則圓曲線(xiàn)長(cháng)度為：L圓=Rɑ-L緩=350×12°43′55.2"×Π/180°-50=27.77.66m＞25 m，符合普速鐵路線(xiàn)路修理規則第3.1.5條的特殊困難地段不應短于25 m的規定。

當R=300 m，L緩=50 m，圓曲線(xiàn)部分內移量p=L2/24R=502/(24×300)=347.2 mm。雖然內移量理論上增加347.2-260.4=86.8 mm，還是達不到預期。則圓曲線(xiàn)長(cháng)度為：L圓=Rɑ-L緩=300×12°43′55.2"×Π/180°-50=16.66m＜25 m，不符合修規要求。

由此可見(jiàn)，單一調整曲線(xiàn)半徑還是無(wú)法整治偏心問(wèn)題。

②曲線(xiàn)半徑不變，緩和曲線(xiàn)長(cháng)度增長(cháng)

當R=400 m，L緩=60 m時(shí)，圓曲線(xiàn)部分內移量p=L2/24R=602/(24×400)=375 mm。曲線(xiàn)下壓量p=375-260.4=114.58 mm，曲 線(xiàn) 全 長(cháng)L=Rɑ+L緩=400×12°43′55.2"×Π/180°+60=148.88 m，圓曲線(xiàn)長(cháng)度L圓=148.88-120=28.88 m＞25 m，符合修規要求。

當R=400 m，L緩=70 m時(shí)，圓曲線(xiàn)部分內移量p=L2/24R=702/(24x400)=510.4 mm。曲線(xiàn)下壓量p=510.4-260.4=250 mm，下壓量過(guò)大，造成橋梁中心偏心下股。曲線(xiàn)全長(cháng)L=Rɑ+L緩=400×12°43′55.2"×Π/180°+70=158.88 m，圓曲線(xiàn)長(cháng)度L圓=158.88-140=18.88 m＜25 m，不符合修規要求。

通過(guò)上述兩種思路四種方案計算，可知僅“R=350 m，L緩=50 m”和“R=400 m，L緩=60 m”兩種方案符合修規技術(shù)要求，且“R=400 m，L緩=60 m”方案明顯優(yōu)于第一種，主要表現在下壓量、曲線(xiàn)半徑、緩和曲線(xiàn)長(cháng)度（超高變化率）等方面。因此采用既有曲線(xiàn)半徑R=400 m不變的情況下，將緩和曲線(xiàn)長(cháng)度由50 m調整至60 m，曲線(xiàn)頭尾往兩側直線(xiàn)延長(cháng)5 m，即K236+721.77 m～K236+870.65 m，曲線(xiàn)全長(cháng)148.88 m。

4.3 曲線(xiàn)計劃正矢計算

緩和曲線(xiàn)始點(diǎn)附近測點(diǎn)正矢計算，如圖1所示。

圖1 緩和曲線(xiàn)始點(diǎn)附近測點(diǎn)

緩和曲線(xiàn)終點(diǎn)附近測點(diǎn)正矢計算，如圖2所示。

圖2 緩和曲線(xiàn)終點(diǎn)附近測點(diǎn)

為準確掌握既有測點(diǎn)撥動(dòng)量及撥道后偏心變化情況，保持既有測點(diǎn)位置不變，根據上述公式計算調整后曲線(xiàn)的計劃正矢，撥道后線(xiàn)橋偏心值見(jiàn)表3。

表3 撥道后線(xiàn)橋偏心計算值

根據計算撥道量和現場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行線(xiàn)路撥道，最大撥道量為-72 mm，撥道起止點(diǎn)為K236+721.77-K236+870.65 m，全長(cháng)148.88 m，將計算數據再次核對確認，主要包括撥道的起止點(diǎn)、撥道方向、曲線(xiàn)五大要素，對應正矢點(diǎn)限界，在測點(diǎn)位置標注撥道量及撥道方向。

4.4 整治實(shí)施

現場(chǎng)撥道過(guò)程中的注意事項，包括：

（1）施工前對相關(guān)軌旁設備限界進(jìn)行測量，特別要注意撥動(dòng)方向一側的設備限界情況。

（2）無(wú)縫線(xiàn)路區段，應符合鎖定軌溫要求。

（3）電氣化區段還應有接觸網(wǎng)工區派人配合實(shí)施。

（4）設置撥道觀(guān)測樁，調查標注好各樁與測點(diǎn)間的距離與撥道量。

（5）當撥道量大于30 mm時(shí)，應扒開(kāi)枕頭道砟，大于50 mm時(shí)，要搬掉盒內道砟至枕底平（需同步起道時(shí)無(wú)須搬），撥道后回填道砟，并將枕端道砟拉整夯實(shí)。

（6）撥好后要對高低和水平全面檢查一遍，超限處所要立即消除，幾何尺寸到達放行列車(chē)條件后方可開(kāi)通。

（7）有縫線(xiàn)路地段，連續向同一側撥道且撥道量大，應事先松開(kāi)接頭螺栓；
撥道時(shí)回彈量大時(shí)應擰松一股扣件。

（8）緩和曲線(xiàn)順坡率及水平變化率，夾直線(xiàn)長(cháng)度應符合規定。

（9）夾直線(xiàn)及圓曲線(xiàn)長(cháng)度不得小于規定要求。

經(jīng)認真復核現場(chǎng)調查數據，通過(guò)調整曲線(xiàn)半徑或緩和曲線(xiàn)長(cháng)度，可以達到預期目的。由于梁的平面位置仍然存在偏差，采用撥道整治線(xiàn)橋偏心病害時(shí)不排除整正后有個(gè)別點(diǎn)偏心接近超限或少量超限，但不會(huì )影響橋梁的整體穩定。

從工作量大小、施工效率及施工對運輸影響程度等方面考量，推薦先考慮撥正線(xiàn)路整治線(xiàn)橋偏心問(wèn)題。