特殊環(huán)境下上跨鐵路高架橋施工技術(shù)

吳慶潤 中鐵二十四局集團有限公司

1 工程概況

嘉閔高架橋是上海虹橋樞紐“一縱三橫”快速路網(wǎng)中的“一縱”。其春申鐵路段位于閔行區(qū)滬杭鐵路三角區(qū)，總長442 m，雙向8車道，斷面總寬為32~43 m，設計車速80 km/h，采用整幅式斷面，橋面高38~43 m，三角區(qū)平面圖見圖1。

圖1 三角區(qū)平面布置圖

該工程周邊環(huán)境復雜，具有以下特點：

（1）與鐵路關系：高架橋在鐵路三角區(qū)與既有、在建和規(guī)劃鐵路呈立體交叉布置，跨越三層鐵路位于第四層。其中既有滬昆及滬春鐵路、在建滬杭客專聯(lián)絡線、規(guī)劃滬杭城際為地面一層線路，在建金山鐵路支線為第二層，在建滬杭客專為第三層，共計11股道。

（2）與河道關系：三角區(qū)分布北竹港、春申港及春申塘，高架走向基本與北竹港河道重合。

（3）與在建項目關系：同步實施項目有滬杭客專及聯(lián)絡線、金山支線，且嘉閔高架施工不得影響滬杭客專項目建設，并在客專通車前需完成主體工程，以確?？蛯＿\營安全。

該工程多數(shù)橋墩位于鐵路兩側(cè)及北竹港內(nèi)，且受在建鐵路建設進展制約，相互干擾大，工期緊，場地狹窄，施工環(huán)境復雜；臨近及上跨既有線施工范圍大，既有線監(jiān)測、防護及封鎖施工工作量多，項目實施受既有線干擾特別嚴重，施工組織難度高。需對該高架橋總體方案及基礎、超高墩及跨線架梁等關鍵施工技術(shù)進行研究。

2 總體方案

2.1 橋型方案選擇

斜拉橋施工工藝復雜、工期長、對鐵路影響大且造價高；連續(xù)鋼梁架設所需超高臨時墩，因鐵路及河道影響設置困難；剛構(gòu)橋施工工期長，且滬杭客專上方無法設置防護設施，對客專運營存在重大安全隱患；簡支梁方案布跨靈活、防護簡單、施工方便、架橋機架梁后無須體系轉(zhuǎn)換、施工周期可控。綜合考慮鐵路限界、既有線運營安全、在建項目等要求，簡支梁方案滿足本工程實施需要。

2.2 梁型選擇

按左右分幅更好發(fā)揮布跨靈活的優(yōu)點，鐵路范圍外采用砼小箱梁按30 m布跨，上跨鐵路按24~50 m布跨，比較簡支鋼箱梁、鋼-砼疊合梁、砼T梁；鋼混疊合梁橋面板未澆筑前架橋機無法過孔，影響施工進度；砼T梁因場地限制無法現(xiàn)場制梁，而外部道路僅滿足≤40 m梁的運輸；鋼箱梁工廠分段制作后運至現(xiàn)場拼裝架設，滿足進度要求及場地限制。

2.3 施工方案

施工方案的制定以確保滬杭客專施工進度為前提，以確保在滬杭客專通車前主體結(jié)構(gòu)完成及確保既有線行車安全為目標。

下部結(jié)構(gòu)尤其是提梁點段柱墩施工，加大施工設備、周轉(zhuǎn)物料投入，組織平行作業(yè)搶抓時間；砼小箱梁、鋼箱梁采用工廠加工；采用DF55/200Ⅲ型架橋機按二階段組織架梁，確保在第一階段（滬杭客專運營前）完成上跨客專以南段梁體架設安裝。

3 關鍵施工技術(shù)

3.1 基礎施工

（ 1）樁基換填

近百年來滬杭鐵路屢次改線改建，周邊土體深度5 m內(nèi)存在大量的建筑垃圾、拋填片石及地下障礙物，鉆孔樁施打前必須挖除，而線路距兩側(cè)柱墩基礎僅為4.5 m，為確保線路路基安全穩(wěn)定，先在封鎖點內(nèi)施作IV拉森樁基坑圍護及H40型鋼內(nèi)支撐，再在坑內(nèi)開挖清障換填粘土而后鉆樁，今后沿線路側(cè)拉森樁不得拔出。

（ 2）高護筒

Y9墩地下7 m處為砂質(zhì)粉土及淤泥質(zhì)粘土層，分布有片石，當鉆孔至該標高處，機械出現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，若采用開挖方式清除片石極易出現(xiàn)流砂，影響路基穩(wěn)定。使用抓斗、潛水打撈清除效果均不明顯，改用沖擊鉆無法滿足軟土及工期要求。為此將護筒加長至9 m，成孔至此標高后用長臂挖機（換用小挖斗）在護筒內(nèi)翻挖清除片石。

（3）超深鉆孔樁

由于客專168號墩及滬春線北竹港橋涵限位，Y9柱墩采用 φ1500 鉆孔樁長 74 m 至⑨夾層，需穿透③2、⑤2、⑦2、⑨層近39 m的粉砂層及粉細砂層。此墩因客專影響需在30 d內(nèi)完成基礎，工期相當緊張。

設備：選用2臺轉(zhuǎn)盤扭矩大、自重重的GPS-20型樁機并配置4PNL泵正循環(huán)回轉(zhuǎn)成孔，鉆機對角布置以避免相互干擾出現(xiàn)坍孔、串孔等現(xiàn)象。

成孔：采用分層鉆進技術(shù)確保成樁質(zhì)量，依靠鉆機自重及主卷揚機升降控制鉆壓，對淤泥質(zhì)土層低檔慢進鉆進，進尺≤1m/h，以免發(fā)生先擴孔后縮孔；對粘土層中等轉(zhuǎn)速鉆進，進尺≤0.8 m/h；對砂層輕壓、低檔慢速鉆進，進尺≤0.5 m/h，以免發(fā)生局部擴孔或局部坍孔，并充分浮渣排渣；從硬層到軟層適當加快鉆進速度，從軟層到硬層少加壓慢速鉆進；對⑥、⑨夾層雖然鉆進不厚，但土質(zhì)致密堅硬，粘聚力高，已達硬塑狀態(tài)，適當降低轉(zhuǎn)速避免孔斜。

小鉆頭引孔：⑦2、⑨層靜探Ps值達到19.17 MPa、24.69 MPa，土層比較堅硬不易進尺（ ≤0.1 m/h)；為此采用 φ800鉆頭引孔后，再用φ1200、φ1500鉆頭兩次擴孔成樁，縮短成孔時間。

泥漿：鉆進時采用優(yōu)質(zhì)膨潤土人工造漿，膨潤土摻入量3~5%，入孔泥漿密度1.1~1.15，粘度20~24 s，孔內(nèi)相對密度≥1.3，粘度22~30，一次清孔1.20~1.25，二次清孔1.15~1.20。

3.2 筑島

本工程三角區(qū)內(nèi)除部分橋墩位于規(guī)劃河道內(nèi)，其余均臨近既有線，規(guī)劃河底與軌頂高差7 m、與線路路基坡腳高差5 m。為確保鐵路路基穩(wěn)定，線路兩側(cè)承臺頂設在路基坡腳以上，采用長20 mφ1000@1200鉆孔樁（懸臂段5.5 m）對相鄰墩臺及線路路基進行筑島，排樁前后土體各采用4排φ700水泥攪拌樁加固，前兩排咬合20 cm，后兩排按正三角形布置，樁間距1.2 m，樁頂冠梁整體澆筑，提高排樁整體剛度控制墻頂位移。

3.3 超高墩及蓋梁

（ 1）柱墩模板

柱墩截面大（2.5×3.5 m），經(jīng)計算定制鋼模板面板改用δ6鋼板，豎向圍檁[8@310，橫向圍檁2[25@600(外側(cè)加焊[12)，每個角改用2φ30對拉螺栓；實際組裝如圖2所示。模板按3 m一節(jié)分節(jié)制作，并設2 m、1 m調(diào)整節(jié)，汽車吊配合分段組裝高度≤12 m，地錨纜風繩配合經(jīng)緯儀控制垂直度。

圖2 型鋼托架立面

（2）柱墩腳手架

近既有線側(cè)除設常規(guī)防護桿、踢腳板、密目網(wǎng)外，采用新制竹笆全封閉，走道設置在遠離既有線一側(cè)。

（3）混凝土蓋梁

蓋梁縱向?qū)? m，橫向長14.36 m（鋼箱梁處長11 m），高2.2~2.8 m，自重 289 t；

考慮高墩、鐵路、河道及地基承載力影響無法實施落地支架，采用墩上預埋孔（φ165×3.5鋼管）安裝φ140銷棒支撐型鋼托架法，見圖2、3。鋼桁架上下橫梁采用H60、H40型鋼，托架上設調(diào)高三角支架調(diào)整蓋梁模板底標高；桁架間設6道φ32精軋螺紋鋼（內(nèi)套φ48鋼管）外側(cè)用螺母擰緊，以保證其整體受力，同時設抗風索，使其有足夠的穩(wěn)定性。單片桁架重12 t，100~130 t汽車吊配合安裝。蓋梁鋼筋骨架整體地面綁扎后雙機抬吊。

圖3 型鋼托架剖面

（ 4）鋼蓋梁

高架與鐵路線斜交，Z9、Y10蓋梁邊距客專線路中心僅0.5 m；雖然蓋梁底距軌頂8.9 m（客專限界7.25 m），但托架等臨時構(gòu)件侵限，影響客專機電安裝及調(diào)試。為此采用鋼蓋梁（ 2.0×11×2.5m，重 80 t）在工廠分段制作，采用 500 t汽車吊（LTM1500）在封鎖點內(nèi)整體吊裝，安裝就位后澆筑填芯砼，該方案不僅避免侵限，而且減少鐵路上方作業(yè)量，保證了客專調(diào)試。鋼蓋梁鋼結(jié)構(gòu)和墩柱混凝土結(jié)構(gòu)間設3 m過渡段，其構(gòu)造如圖4所示。

圖4鋼蓋梁與柱墩過渡構(gòu)造

3.4 箱梁架設

（1）架橋機選型

DF55/200Ⅲ型架橋機采用導梁形式，架橋機移動對橋面壓力小，整機攜邊梁橫移一次到位，并適應架設上下坡橋梁，滿足砼小箱梁（單重130 t），鋼箱梁（最大跨50 m、最大分段165 t）架設要求。

（2）鋼箱梁制作

架橋機適應梁寬≤4.3m，鋼箱梁結(jié)構(gòu)設計橫向分段見圖5，因外部道路制約≥40m梁縱向在（1/3~1/4）處分段。在工廠按分段劃分為頂板、腹板、下翼緣、底板四大平面構(gòu)架，以頂板構(gòu)架為基準，在胎架上采用“反造法”制作。

（ 3）提梁

該段高架前后均無連接引橋，因場地限制，提梁點需設1~4號墩漸變段處，所需提梁龍門架（支腿高達45 m、橫梁跨度47 m）設置困難；比選后砼小箱梁采用徐工QUY450、利勃海爾LR1400履帶吊機雙機抬吊，鋼箱梁采用QUY450配重超起提梁。

圖5 鋼箱梁橫向分段

（ 4）架梁

履帶吊雙機隔跨法架設鐵路范圍外1~6號墩砼小箱梁并作為架橋機拼裝平臺，架橋機第一階段先架設左幅Z6~9墩箱梁再架設右幅Y6~10墩鋼箱梁，第二階段繼續(xù)架設右幅Y10~13墩鋼箱梁后退機橫移架Z9~12墩鋼箱梁及剩余左右幅砼小箱梁；以確保在滬杭客專開通前完成上跨，并減少400 t吊機使用費。兩側(cè)翼緣板與防撞墻整體制作，按≤16 m分段，25 t汽車吊橋上安裝。

3.5 鋼箱梁安裝既有線防護措施

鋼箱梁下部設1.8 m懸掛腳手架（跨客專段高1.2 m以保證客專限界），作為焊接、涂裝操作平臺及既有線防護設施。φ16吊環(huán)（吊桿φ18）橫距2.2 m、縱距2 m，縱向搭設腳手管后依次滿鋪鋼板網(wǎng)平臺板、3 mm石棉防火布及彩鋼板接火，以確保鋼箱梁安裝及既有線安全。

4 結(jié)束語

針對嘉閔高架春申鐵路段與鐵路、河道的復雜關系，受滬杭客專影響工期緊，以及既有線安全要求高等特殊的建設環(huán)境，開展基礎、高墩、跨線架梁等專項施工技術(shù)研究，推進優(yōu)化了設計方案，為項目順利進展打好了基礎。通過加強現(xiàn)場調(diào)研，完善施工專項方案及防護方案，明確工程卡控重點，細化工藝流程，做到了精心組織、準備充分、防護得當、作業(yè)有序、安全可控，圓滿完成了該跨線高架橋施工。