跨既有鐵路框架式橋墩施工及防護(hù)

趙成貴

(中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司，南京 210031)

1 概述

1.1 工程概況

新建津秦鐵路豐南跨津山鐵路特大橋位于河北唐山市境內(nèi),于DK115+537處以15°夾角上跨既有津山鐵路,津山鐵路是國(guó)家繁忙干線電氣化鐵路,行車密度大,專、特運(yùn)列車多,相交段津山鐵路為高填土路基。新建鐵路由于受軌頂高程和橋下既有鐵路凈空雙重限制,設(shè)計(jì)不能采用梁高較大的更大跨度橋梁跨越既有鐵路,773號(hào)～777號(hào)墩段只能采用梁高較低的小跨度連續(xù)梁橋式,受橋墩布置平面位置限制,774號(hào)～776號(hào)墩3座橋墩設(shè)計(jì)采用框架墩形式橫跨既有鐵路,框架橋墩與既有鐵路平面位置關(guān)系如圖1所示。

1.2 與既有線位置關(guān)系

774號(hào)～776號(hào)墩凈跨度均為14.1 m,墩柱為豎向曲線墩,橫梁為矩形截面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),既有線軌頂高程為+10.2 m,接觸網(wǎng)承力索距軌頂高度約為7.55 m,各墩橫梁底高程與既有鐵路軌頂凈空如表1所示。

表1 框架墩橫梁下凈空參數(shù)

圖1 框架墩與既有線平面位置(單位：cm)

既有津山鐵路電氣化接觸網(wǎng)電壓為2.5 kV,安全距離要求不小于2.0 m,5.0 m之內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)(電力導(dǎo)體)要求做接地設(shè)施,框架墩與既有鐵路橫斷面關(guān)系如圖2所示。

圖2 框架墩橫梁與既有線位置斷面(單位：m)

2 框架墩橫梁底模平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 底模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

既有津山鐵路為國(guó)家Ⅰ級(jí)繁忙干線鐵路,電氣化限界條件預(yù)留開(kāi)通雙層集裝箱貨運(yùn)列車,導(dǎo)線高度距軌頂為6.45 m,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量承力索距軌頂高度為7.55 m,框架墩橫梁完工后橫梁底距承力索最近僅為0.98 m?？蚣芏諜M梁采用支架法現(xiàn)澆施工,底模跨度大,底模高度尺寸嚴(yán)重受限,因此,框架墩底模平臺(tái)設(shè)計(jì)及與既有鐵路電力設(shè)施距離是本工程施工設(shè)計(jì)最大難點(diǎn)之一。

津山鐵路為全封閉式,框架墩施工時(shí)兩側(cè)施工支架不得侵入防護(hù)柵欄,考慮既有鐵路路基兩側(cè)預(yù)埋通訊、信號(hào)管線多,橫梁施工支架鋼管柱支承于承臺(tái)上,承臺(tái)施工時(shí)在相應(yīng)部位設(shè)置預(yù)埋件,鋼管柱與預(yù)埋板焊接連接,鋼管柱頂設(shè)置縱向型鋼梁,型鋼梁作為底模平臺(tái)支點(diǎn)。

框架墩橫梁截面尺寸為2.2 m×3.0 m,內(nèi)分3段空心腔,平均自身質(zhì)量約為12.5 t/m,根據(jù)框架墩質(zhì)量及施工荷載等參數(shù)條件計(jì)算,底模平臺(tái)主梁選用5根HN700×300型鋼。

2.2 承力索絕緣防護(hù)

底模平臺(tái)跨度大,承受荷載大,下面既有鐵路接觸網(wǎng)等電力設(shè)施為高壓帶電體,橫梁施工完成后,底模脫模卸落高度約為15 cm,原有0.98 m凈空高度無(wú)法滿足施工要求,經(jīng)與鐵路局設(shè)備單位多方溝通協(xié)調(diào),將承力索高度臨時(shí)降低到距軌頂高度為6.95 m,即承力索與導(dǎo)線距離降到0.6 m,橫梁底凈空從0.98 m增加到1.58 m,并對(duì)承力索安裝絕緣護(hù)套,作為第一道安全防護(hù)。

2.3 底模絕緣防護(hù)

底模平臺(tái)5HN700型鋼主梁上設(shè)[63 mm槽鋼橫向分配梁和6 mm厚鋼板作為底模面板,底?？偢叨葹?69 mm,底模卸落量按150 mm考慮,即落模后底模平臺(tái)底面距承力索約0.66 m,距接觸網(wǎng)導(dǎo)線約為1.26 m,小于安全距離2.0 m要求,為保證電氣化鐵路和施工安全,需采取一定絕緣防護(hù)措施。

考慮到橫梁施工期間施工人員在鐵路上方操作,鋼筋綁扎、模板安裝及混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)均利用底模平臺(tái)兼作防護(hù)平臺(tái),同時(shí)需要考慮雨、霧天氣狀態(tài)下,空氣濕度增大時(shí)平臺(tái)不能因霧汽、雨水形成導(dǎo)電造成事故；另外,根據(jù)高壓放電物理原理,平臺(tái)底部不宜有銳角尖端。因此,底模平臺(tái)底部設(shè)置1層厚2 mm鋼板作為圓滑外包面,并以外包面鋼板作為基面,在上面噴涂耐高壓絕緣層。底模平臺(tái)絕緣防護(hù)布置見(jiàn)圖3。

圖3 底模平臺(tái)絕緣防護(hù)布置(單位：cm)

2.4 絕緣性能測(cè)試

底模平臺(tái)底面外包鋼板作鈍化處理,在現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯絕緣層,絕緣層固化1 d后,由具有試驗(yàn)資質(zhì)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地作3.0 kV絕緣測(cè)試。測(cè)試合格后,出具合格報(bào)告,報(bào)鐵路局設(shè)備單位認(rèn)可后,再進(jìn)行底模平臺(tái)吊裝就位。

為防止施工期間因意外原因造成放電,現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)設(shè)置放電時(shí)聲、光報(bào)警裝置,如圖4所示。

圖4 泄漏電流電、光報(bào)警器

3 框架墩橫梁施工

3.1 底模平臺(tái)滑道梁搭設(shè)

因?yàn)闄M梁施工時(shí),改線后津山鐵路上行線已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng),因此橫梁施工支架搭設(shè)、鋼筋綁扎及模板安裝、拆除必須進(jìn)行要點(diǎn)施工、設(shè)防護(hù)棚架,框架墩施工影響區(qū)段導(dǎo)流線高度不大于6.45 m,接觸網(wǎng)承力索高度臨時(shí)調(diào)整到不宜大于6.95 m(圖5)。

圖5 臨時(shí)改移后接觸網(wǎng)相對(duì)高度(單位：m)

框架墩承臺(tái)施工時(shí),在承臺(tái)上預(yù)埋鐵板,作為橫梁支架φ630 mm鋼管支柱基礎(chǔ)的固定連接,鋼管支柱共布置4根,間距均為3 m,鋼管柱間采用型鋼作為連接系,將4根鋼管柱連成整體以增加穩(wěn)定性。

底模平臺(tái)因涉及到鐵路上方吊裝作業(yè),申請(qǐng)給點(diǎn)后,接觸網(wǎng)區(qū)間停電進(jìn)行吊裝作業(yè),底模平臺(tái)安裝到位后,固定連接并再次檢查絕緣、報(bào)警裝置是否完好,確認(rèn)后消點(diǎn)開(kāi)通鐵路運(yùn)營(yíng)。

3.2 框架墩橫梁施工

框架墩橫梁截面尺寸為：2.2 m×3.0 m(高×寬),因涉及橫梁與墩柱連接體系轉(zhuǎn)換的問(wèn)題,要求墩梁固接處的混凝土分階段灌注,本工程框架墩橫梁均分2次澆筑,一側(cè)預(yù)留5.89 m與左側(cè)框架墩頂?shù)? m同時(shí)澆筑,如圖6所示。

圖6 框架墩橫梁施工縫位置(單位：m)

橫梁側(cè)模采用人工可以搬運(yùn)、安裝的小塊模板,橫梁鋼筋單件質(zhì)量在50 kg以下,可以由人工從墩柱外側(cè)提升到橫梁頂面,再搬運(yùn)至綁扎的地點(diǎn),對(duì)于長(zhǎng)度較大的大件鋼筋需由吊機(jī)提升時(shí),吊裝過(guò)程中設(shè)專人指揮,嚴(yán)禁機(jī)械侵限,搬運(yùn)時(shí)不得超過(guò)防護(hù)欄桿高度。

橫梁頂層鋼筋及墊石預(yù)埋鐵件、鋼筋均需點(diǎn)焊或綁扎牢靠,不得有松動(dòng),橫梁鋼筋及預(yù)留管道、預(yù)埋板等安裝好后,布置混凝土輸送管道和混凝土地泵,混凝土地泵布置在既有鐵路外側(cè),通過(guò)管道水平、垂直輸送到橫梁上。

養(yǎng)護(hù)時(shí)采用噴養(yǎng)護(hù)劑的方法防止混凝土失水。必要時(shí)可人工提桶噴霧灑水,不允許使用自吸泵管澆水,灑水以混凝土表面濕潤(rùn)為限,不允許有流水溢出模板,防止形成水流淋到接觸網(wǎng)上導(dǎo)致放電。

3.3 底模平臺(tái)脫模及滑移

框架墩橫梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度具備拆模條件時(shí),在不影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全的情況下松動(dòng)部分側(cè)模與底模螺栓,然后逐塊人工拆除外側(cè)模。外側(cè)模由兩端向中間逐塊拆除,拆除前,外側(cè)模需用安全繩拴好,防止意外掉落。

墩頂部分外側(cè)模采用吊機(jī)輔助拆除,該部分模板拆除不需要要點(diǎn),做好機(jī)械安全防護(hù)。

底模在滑道梁上由穿心式連續(xù)千斤頂通過(guò)鋼絞線拖移到下一墩位,拖移千斤頂及反力座布置在拖移方向前端,底模落到2I40型鋼滑道梁上后,兩端分別穿入鋼絞線和錨固裝置,通過(guò)穿心式連續(xù)千斤頂反復(fù)張拉將底模平臺(tái)向前拖移。拖移過(guò)程中注意兩端操作同步,并在底模兩端設(shè)置橫向限位裝置,防止模板拖移偏位?？蚣芏盏啄Ｍ弦撇贾靡?jiàn)圖7。

圖7 框架墩底模拖移布置

4 結(jié)語(yǔ)

隨著近年來(lái)客運(yùn)專線建設(shè)大發(fā)展,尤其是在鐵路網(wǎng)較為密集大城市周邊客運(yùn)專線的建設(shè),新建鐵路以較小角度上跨既有鐵路時(shí),由于新建鐵路軌頂和橋下凈空、工程造價(jià)等條件限制,無(wú)法實(shí)施大跨度橋梁方案,框架墩橋梁方案成為一種較為常見(jiàn)方式?？蚣芏湛缭椒桨甘窃诙罩显O(shè)置剛性橫梁,墩柱布置靈活、跨越能力較大,在小角度跨越下方道路上應(yīng)用較多,一般常見(jiàn)于城市高架橋。

當(dāng)上跨如電氣化鐵路鋼筋混凝土框架墩下凈空條件限制時(shí),為盡可能減少對(duì)既有鐵路運(yùn)營(yíng)影響,同時(shí)減少既有線上方繁瑣要點(diǎn)作業(yè)量,確保操作人員作業(yè)和鐵路運(yùn)營(yíng)安全,防止出現(xiàn)因?qū)щ姟⒙╇娫斐扇藛T傷亡、列車停運(yùn)事故,安全、合理的底模平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、絕緣防護(hù)設(shè)計(jì)和相關(guān)措施尤為重要,本工程考慮到同一工點(diǎn)多座同類型框架墩橫梁施工特點(diǎn),采用底模平臺(tái)首、末次吊裝,其余均采用滑移方案,不僅有效減少對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)影響,也增加了施工單位對(duì)工程進(jìn)度的可控性。

[1]鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ213—2005 客運(yùn)專線橋涵工程施工技術(shù)指南[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

[2]鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TB10203—2002 鐵路橋涵施工規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.

[3]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)[2005]160號(hào) 客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,2006.

[4]田萬(wàn)俊.預(yù)應(yīng)力混凝土框架墩設(shè)計(jì)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2003(8).