跨滬昆鐵路特大橋既有線防護(hù)棚架設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

摘 要：滬昆客專長(zhǎng)昆湖南段芷江跨滬昆鐵路特大橋跨既有線雙線施工，為確保行車安全，采用防護(hù)棚架防護(hù)。防護(hù)棚架基礎(chǔ)采用樹根樁加條形C20砼基礎(chǔ)，基礎(chǔ)上設(shè)鋼管立柱，橫梁采用雙拼工字鋼，縱梁采用貝雷梁，屋蓋系統(tǒng)貝雷梁頂鋪設(shè)槽鋼竹膠板、石棉板（防水防火作用）、鐵絲網(wǎng)。通過施工過程的模擬試驗(yàn)與分析論證，該方法可行，確保了施工安全，節(jié)約了施工成本，加快了施工進(jìn)度，為今后橋梁跨既有線雙線大跨度棚架施工提供參考資料。

關(guān)鍵詞：既有線；基礎(chǔ)；鋼管；防護(hù)棚架；設(shè)計(jì)與施工

中圖分類號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-3362（2013）10-0126-03

1 工程概況

滬昆客專芷江跨滬昆鐵路特大橋（中心里程DK361+818.58），全長(zhǎng)750.39m。其中11#墩～14#墩設(shè)計(jì)為（60+100+60）m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主跨既有滬昆鐵路線上、下行線，地質(zhì)為粉土和泥質(zhì)粉砂巖。線路中心線與滬昆鐵路在K1570+920處相交，與既有鐵路左線夾角為143°32′40″，與既有鐵路右線夾角為149°12′28″，接觸網(wǎng)頂距設(shè)計(jì)梁底面最小凈距超過14.2m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，三向預(yù)應(yīng)力體系，中支點(diǎn)處梁高7.85m，跨中直線段及邊跨直線段梁高為4.85m。防護(hù)棚架跨滬昆鐵路線立面圖、平面圖（見圖1）。

2 防護(hù)棚架設(shè)計(jì)

連續(xù)梁施工時(shí)掛籃除了考慮全封閉防護(hù)外，在影響既有線范圍內(nèi)搭設(shè)防護(hù)棚架。防護(hù)棚架主要功能考慮為防止小型物件、工具掉落，并防止梁體施工時(shí)水泥漿及養(yǎng)生水直接流到接觸網(wǎng)上，不考慮掛籃、混凝土、油頂?shù)却笮椭匚锫湎聲r(shí)產(chǎn)生的荷載。防護(hù)棚架主體基礎(chǔ)采用砼條形基礎(chǔ)，回填部分采用樹根樁加固地基，樹根樁入基巖不小于6m；未回填部分基礎(chǔ)地基承載力不低于350kPa，基礎(chǔ)沿既有線布置。防護(hù)棚架順既有線方向長(zhǎng)54m，寬24m（跨度），棚架底面距上行線軌面高度12.99m，距下行線軌面高度12.93m，距棚架范圍內(nèi)接觸網(wǎng)立柱桿最高點(diǎn)3m（不設(shè)防電板）。防護(hù)棚架整體設(shè)計(jì)圖詳見圖2。

2.1 反壓護(hù)道設(shè)計(jì)

施工順序：反壓護(hù)道施工—棚架基礎(chǔ)施工12#墩墩頂高程297.11m，反壓護(hù)道頂高程：267.85m，高度8.5m，頂長(zhǎng)60m，底長(zhǎng)85.56m，寬度13.9～15m。13#墩墩頂高程296.17m，需要填筑反壓護(hù)道，反壓護(hù)道頂高程：267.85m。長(zhǎng)度以12#墩側(cè)為基準(zhǔn)。反壓護(hù)道填至既有線路肩下1m，反壓護(hù)道采用路基挖方土分層填筑、分層碾壓，每層填筑30cm，壓路機(jī)靜壓，不允許振動(dòng)碾壓?；鶎由戏教钪?0cm片石，碾壓密實(shí)。

2.2 防護(hù)棚架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.2.1 整體部設(shè)

防護(hù)棚架長(zhǎng)54m，總寬24m（跨度）。橫向跨度6m，基礎(chǔ)共20個(gè)，編號(hào)為：1～20。棚架范圍內(nèi)電信電桿3個(gè)，接觸網(wǎng)桿3個(gè)，防護(hù)棚架底比接觸桿H02頂最高點(diǎn)高3m。

2.2.2 鋼筋混凝土基礎(chǔ)

12#墩側(cè)防護(hù)棚架基礎(chǔ)采用混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面預(yù)埋鋼板高程268.887m?；A(chǔ)平面尺寸：80cm×80cm×100cm（深度），混凝土基礎(chǔ)下面采用樹根樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固[1]。

13#墩側(cè)做地基承載試驗(yàn)，承載力500～600kPa，采用混凝土條形基礎(chǔ)，平面尺寸100cm×100cm×100cm（深度）。

回填側(cè)基礎(chǔ)采用C25鋼筋砼，未回填基礎(chǔ)采用素砼。鋼筋采用Φ16mm，與樹樁鋼筋籠進(jìn)行焊接，基礎(chǔ)頂預(yù)埋地腳螺栓M27和鋼板，與防護(hù)棚架鋼立柱進(jìn)行栓接，螺栓采用M27雙螺母固定，螺母與鋼板間加橡膠墊片。鋼板平面尺寸為60cm×60cm，厚度1cm。地腳螺栓外露砼面5cm。預(yù)留螺栓孔平面位置詳圖（見圖3）。

2.2.3 樹根樁施工順序

鉆機(jī)就位（地質(zhì)鉆機(jī)或潛孔鉆機(jī)）→鉆孔→成孔→清孔→插入鋼花管→吊放鋼筋籠→壓漿（M40砂漿或水泥凈漿）

樹根樁經(jīng)計(jì)算入基巖不小于6m，直徑為130mm，正三角形布置，每個(gè)基礎(chǔ)設(shè)置3根?？變?nèi)插入φ108mm鋼花管，管內(nèi)放置4根直徑20mm的圓鋼組成鋼筋籠，箍筋為φ8mm×100mm，鋼筋籠長(zhǎng)度入基巖不小于6m，以現(xiàn)場(chǎng)鉆探深度為準(zhǔn)[2]。樁頂面設(shè)置80cm×80cm×100cm冠梁。鋼花管構(gòu)造圖詳（見圖4）。

2.2.4 臨近既有線施工區(qū)間排水系統(tǒng)

圍護(hù)樁、基坑開挖及反壓護(hù)道施工前，必須完善現(xiàn)場(chǎng)施工排水系統(tǒng)，確保現(xiàn)場(chǎng)排水暢通，場(chǎng)地不積水。排水溝寬度40cm，深40cm，坡度2%，水泥砂漿抹面，與自然地表排水系統(tǒng)相接。

2.3 防護(hù)棚架主體結(jié)構(gòu)

2.3.1 安全防護(hù)棚架鋼管立柱

防護(hù)棚架立柱采用壁厚10mm、φ609mm鋼管，中心間距5.88m，下行線側(cè)鋼管高度14.46m，上行線側(cè)14.24m，鋼管立柱與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板栓接，螺栓用M27×6，螺栓孔直徑29mm，栓孔間距26cm。同時(shí)，在鋼管立柱與預(yù)埋鋼板間增設(shè)靴梁，增加支墩穩(wěn)定性。同側(cè)鋼管立柱間采用剪刀撐將各鋼管立柱兩兩相連，剪刀撐采用[10槽鋼制作，兩端與立柱焊接，交叉點(diǎn)同樣進(jìn)行焊接。

2.3.2 立柱風(fēng)撐

風(fēng)撐采用14mm鋼絲繩制作，一端與立柱頂連接（低于柱頂50cm），另一端與風(fēng)撐基礎(chǔ)地錨接。

2.3.3 安全防護(hù)棚架橫梁

橫梁采用雙I40a工字鋼，橫梁與立柱頂采用栓接連接。橫梁間采用U型卡栓接成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，橫梁端頭處設(shè)置兩道U型卡，另一側(cè)用1cm厚墊片用螺帽上緊。

2.3.4 安全防護(hù)棚架縱梁

防護(hù)棚架頂設(shè)置1%排水坡，排至上行線便道外側(cè)，鋼管立柱在設(shè)計(jì)時(shí)上行線側(cè)比下行線側(cè)低22cm，形成排水坡。

縱梁采用3×1.5m貝雷片，每?jī)善M成一組，間距0.9m，采用支撐架連接，組與組之間凈間距1.86m，每組之間在頂面采用[10槽鋼焊接連接成整體，槽鋼間距0.4m?？v梁貝雷片與橫梁工字鋼通過U形螺栓連接，貝雷片布置示意圖（見圖5）。

2.3.4 防護(hù)棚架屋蓋系統(tǒng)

在縱梁貝雷片上鋪設(shè)[10槽鋼，間距0.4m，槽鋼與貝雷片之間采用栓接，槽鋼上滿鋪1cm厚竹膠板，竹膠板上穿眼與槽鋼用8#鐵絲困扎連接。竹膠板上部滿鋪一層石棉板（防水防火作用），石棉板上再鋪一層鐵絲網(wǎng)。

防護(hù)棚垂直線路的兩端用∠5×5角鐵焊接成防護(hù)欄桿，防護(hù)欄桿高出頂棚2m，內(nèi)側(cè)安裝密目網(wǎng)；平行于線路的兩側(cè)用∠5×5角鐵焊接成2m高的防護(hù)欄桿。

2.4 其他附屬設(shè)施

2.4.1 綜合接地

采用φ16mm圓鋼將每根支墩連接成整體，從φ16mm圓鋼上均勻接四個(gè)接地極，接地極采用└45×45mm角鋼（或扁鐵），打入原地面以下2.5m，在地面上50cm用扁鐵連接所有接地極，確保接地電阻<10Ω（安好后要進(jìn)行電阻測(cè)試），消除電力牽引高壓對(duì)支架感應(yīng)電。

2.4.2 擋水板

棚架頂面在垂直既有鐵路方向，兩側(cè)均橫向設(shè)置高20cm的擋水板，使水柱不從電力線上方往下滴，消除感應(yīng)電和因水柱狀滴水使棚架帶電。

2.4.3 防護(hù)網(wǎng)

在棚架頂面垂直既有線方向設(shè)置2m高密目網(wǎng)防止墜物從棚架兩側(cè)落入既有線內(nèi)。

3 防護(hù)棚架施工

施工前，對(duì)立柱、橫梁及縱梁在空地進(jìn)行試拼裝，根據(jù)實(shí)際施工情況模擬拼裝，確定防護(hù)棚架施工工效，根據(jù)試拼的工效乘以1.2的富裕系數(shù)來確定施工停電封鎖具體計(jì)劃安排。

3.1 基礎(chǔ)施工

基礎(chǔ)施工按照臨近營(yíng)業(yè)線施工進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)人員三班制。施工時(shí)設(shè)專人負(fù)責(zé)觀測(cè)既有鐵路路基邊坡的穩(wěn)定性，一旦發(fā)生異?，F(xiàn)象立即向值班領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)情況，對(duì)既有線安全采取緊急防護(hù)措施。基坑開挖應(yīng)選擇在天氣晴好時(shí)進(jìn)行，且在短期的時(shí)間內(nèi)迅速完成施工作業(yè)，施工時(shí)配備2臺(tái)大功率水泵抽水以防止雨天積水破壞既有線路基穩(wěn)定性。

基礎(chǔ)在既有線路肩外1m，基礎(chǔ)埋深1m，采用人工開挖基坑，每天開挖后立即澆注砼?；娱_挖完成后對(duì)基坑底標(biāo)高、平面位置和地基承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后安裝模板及基礎(chǔ)底層鋼筋網(wǎng)片，并準(zhǔn)確預(yù)埋螺栓及鋼板，誤差在1cm內(nèi)，然后進(jìn)行混凝土澆筑。

防護(hù)棚架基礎(chǔ)施工完畢后利用人工將既有線邊坡按原標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整修，避免積水影響邊坡的穩(wěn)定性。

3.2 鋼管立柱、橫梁安裝施工

鋼管立柱設(shè)計(jì)位置距離接觸網(wǎng)回流線2m以外，根據(jù)鐵道部發(fā)《鐵路營(yíng)業(yè)線施工安全管理辦法》立柱的吊裝安裝施工屬于臨近既有線B類施工，在天窗內(nèi)進(jìn)行，不需要停電作業(yè)。施工時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)1名工地防護(hù)員及2名端頭防護(hù)員、車站設(shè)駐站聯(lián)絡(luò)員及配合單位防護(hù)人員必須到位。施工過程中機(jī)具材料嚴(yán)禁侵入既有線路肩。封鎖防護(hù)示意圖（見圖6）。

立柱施工前，施工負(fù)責(zé)人接到駐站聯(lián)絡(luò)員通知后在確保所有防護(hù)人員、施工人員全部就位后，方可發(fā)布施工命令。立柱安裝前將鋼管柱和預(yù)埋底座進(jìn)行編號(hào)并檢查預(yù)埋件的位置、標(biāo)高和平整度情況及鋼管立柱長(zhǎng)度。

工字鋼橫梁定尺長(zhǎng)度12m，單側(cè)配置兩臺(tái)25t吊車配合人工進(jìn)行吊裝，每次吊裝2根/4跨。鋼管立柱安裝時(shí)要確保鋼管在空間上不侵入既有線路肩內(nèi)，在鋼管支墩上設(shè)置2根牽引拉繩，每根鋼管立柱大致就位后由人工扶正，對(duì)準(zhǔn)提前放樣好的設(shè)計(jì)位置并對(duì)垂直度進(jìn)行校正，及時(shí)對(duì)鋼管立柱與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板進(jìn)行栓接，按設(shè)計(jì)圖紙加焊靴梁。支墩栓接牢固后立即安裝2根由鐵路邊坡向外的臨時(shí)限位纜風(fēng)鋼絲繩，嚴(yán)禁立柱未栓接牢固或限位鋼絲繩未緊固就松開牽引拉繩及吊索，以防止鋼管支墩倒入既有線上。鋼管立柱間橫向采用[10槽鋼制作剪刀撐，以加強(qiáng)鋼管支墩間的橫向穩(wěn)定性。

3.3 縱梁及屋蓋系統(tǒng)施工

縱梁安裝時(shí)須停電封鎖施工?？v梁施工前，施工負(fù)責(zé)人、技術(shù)人員、工地防護(hù)人員、端頭防護(hù)人員及駐站聯(lián)絡(luò)員提前到位，依據(jù)獲批的施工停電封鎖計(jì)劃按照營(yíng)業(yè)線施工要求設(shè)置施工防護(hù)?？v梁采用中聯(lián)重科100t吊車吊裝，吊車垂直于鐵路方向放置，貝雷梁放在吊車前方。兩片貝雷片之間采用90的支撐架連接，共9道支撐架。槽鋼及竹膠板用25t吊車安排4臺(tái)分別從兩側(cè)吊裝。每組貝雷片與橫梁用U形螺栓連接，每組貝雷片頂部用[10槽鋼焊接。在貝雷片旋轉(zhuǎn)及起升作業(yè)過程中，要遠(yuǎn)離接觸網(wǎng)，吊裝過程中由專人統(tǒng)一指揮，吊車在先將貝雷梁在護(hù)道上吊起至旋轉(zhuǎn)需要的高度，穩(wěn)固后再慢慢旋轉(zhuǎn)、就位，在每組貝雷梁四個(gè)角上設(shè)置拉繩人工拽住，防止上下及左右搖晃，并利于就位。

查看100t吊車起重性能臂長(zhǎng)最長(zhǎng)58m，吊重6.8t，防護(hù)棚架最不利臂長(zhǎng)及幅度組合為（40m和17.8m），此時(shí)額定吊重為6.8t，大于實(shí)際最大吊重4.5t，滿足要求防護(hù)棚架最不利位置吊裝。

4 防護(hù)棚架吊裝拆除

防護(hù)棚架至現(xiàn)澆梁底部?jī)艨?6.3m，吊車在梁體下吊裝防護(hù)棚架至吊點(diǎn)最小距離需35m，梁下空間不夠，因此梁體施工完畢后，先將梁以外的縱向貝雷片拆除，然后在橫向工字鋼頂部沿縱向兩側(cè)焊接∟40×25角鋼，然后用4臺(tái)2t的手搖起道機(jī)將貝雷片頂起來，在貝雷片四個(gè)角位置安裝4個(gè)小滑車，用倒鏈配合人工將貝雷片滑移出梁體底下，再用吊車2片一組整體進(jìn)行吊裝。利用申請(qǐng)停電封鎖時(shí)間，在設(shè)備管理單位的配合下，用吊車直接吊裝。

5 結(jié)語

本橋連續(xù)梁跨越既有線，確保行車安全，對(duì)掛籃施工采用全封閉進(jìn)行二級(jí)防護(hù)的同時(shí)，搭設(shè)防護(hù)棚架進(jìn)行一級(jí)防護(hù)，避免施工過程中雜物掉入既有線內(nèi)對(duì)行車造成影響發(fā)生事故。防護(hù)棚架施工時(shí)充分考慮了棚架跨度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高，既有線路繁忙等因素。實(shí)踐證明“跨滬昆鐵路特大橋防護(hù)棚架設(shè)計(jì)與施工”具有可靠的操作性和安全性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，有效控制了既有線施工安全。

參考文獻(xiàn)

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