安亭疏解上行線施工方案研究

楊建中，邵寅旭，邱裕林.滬寧城際鐵路股份有限公司，江蘇蘇州　5600 .西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都　6003

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安亭疏解上行線施工方案研究

楊建中1，邵寅旭1，邱裕林2
1.滬寧城際鐵路股份有限公司，江蘇蘇州215600 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都610031

摘要上海軟土地基廣泛分布，地質(zhì)條件惡劣，安亭疏解上行線上跨既有京滬鐵路，其施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，對京滬線運(yùn)營將造成很大的影響。為了保證施工安全與既有線運(yùn)營安全，探討了先橫移后轉(zhuǎn)體法施工與橫移法施工這兩個(gè)施工方案的方案比選，通過研究鋼桁梁橫移法施工方案以及對該方案進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評估，提出可行的措施。結(jié)果表明，在既有線上空架設(shè)鋼桁梁，橫移法施工方案能夠確保既有線的安全運(yùn)營，同時(shí)使得整個(gè)工程能夠順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞上行線；施工方案；風(fēng)險(xiǎn)評估

1　工程概況

1.1安亭疏解上行線跨京滬線特大橋布置

滬通鐵路，又稱“滬通線”，是連接上海市與江蘇省南通市的高速客貨鐵路干線，位于長江三角洲地區(qū)，跨越長江，是中國沿海鐵路的重要組成部分。滬通鐵路以客運(yùn)為主、兼顧貨運(yùn)，速度目標(biāo)值為200km/ h，全長248.9km，工程估算486.8億元。安亭疏解上行線特大橋施工為滬通鐵路HTZQ-6標(biāo)段營業(yè)線的一個(gè)施工項(xiàng)目。安亭疏解上行線特大橋跨京滬線，特大橋全長2013.110m，全橋孔跨布置為（1-32m+1-24m+1-32m+1-24m+1-32m+1-24m+5-32m+1-30m+1-24m+4-32m+2-24m+3-32m+1-26m+2-32m）+1-64m，下承式鋼桁梁為（24-32m+1-24m+11-32m），25#墩至26#墩采用1-64m鋼桁梁跨越既有京滬線，跨既有京滬線1-64m鋼桁梁為單線無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行鉉三角桁架下承式簡支鋼桁梁，節(jié)間長度12.8m，桁高12.8m。鋼桁梁在YDK132+880與京滬線相交，交角為25°。

圖1　拼裝中的鋼桁梁

圖2特大橋位置

1.2地質(zhì)特征

線路所經(jīng)地區(qū)為長江沖積平原河口新三角洲平原區(qū)，地層成因主要為沖海積、海沖積，局部為沖積及湖沼積，具有海陸相相互交替沉積的特點(diǎn)，巖性變化較大，基巖埋藏較深，大約介于160m～300m。地層為第四系松散堆積層，軟土地基在沿線廣泛分布，一般厚5m～15m，最厚達(dá)25m；七度地震區(qū)地表以下15m范圍內(nèi)粉土、粉砂多為可液化層。沿線工程地質(zhì)條件普遍較差，需要經(jīng)過地基處理后才能修筑路基，路堤填料缺乏。

全線地形平坦，地勢開闊，海拔標(biāo)高2.0m～4.5m。沿線河網(wǎng)密布，水塘星羅棋布；公路交通發(fā)達(dá)，城鎮(zhèn)化較快，廠房、民居密布；其余空地多為高產(chǎn)農(nóng)田、菜地。

施工區(qū)域內(nèi)特殊巖土主要是廣泛分布的第四系全新統(tǒng)松散堆積的淤泥質(zhì)土層及淤泥。天然含水量w=42.5%，天然密度γ= 17.7kN/m3，孔隙比e=1.2，快剪強(qiáng)度φu=7.5～12.8°，Cu=6.1kPa～13kPa，固結(jié)快剪φcu=13.7°～16.7°，壓縮系數(shù)a1～2=0.62MPa-1，壓縮模量Es = 2.67MPa，qc = 0.59MPa。

1.3工程特點(diǎn)

1）橋梁跨越既有京滬線，橋中線與下穿既有京滬線夾角為25°，且橋墩距離既有京滬線較近。

2）既有京滬線運(yùn)輸繁忙且多為動(dòng)車組，行車干擾大，鋼桁梁自重大，跨度大，上跨京滬線施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。

3）受地勢的限制，線間施工空間狹小，工程協(xié)調(diào)難度大，組織困難。

2　施工方案比選

2.1鋼桁梁先橫移后轉(zhuǎn)體法施工方案

采用在線路一側(cè)沿線路方向搭設(shè)臨時(shí)支墩，通過25#墩及臨時(shí)支墩進(jìn)行鋼桁梁組拼，然后在端頭臨時(shí)支墩及26#墩之間搭設(shè)滑道梁，以25#為旋轉(zhuǎn)軸，鋼桁梁通過滑道梁轉(zhuǎn)體就位。施工步驟如下：

圖3　鋼桁梁拼裝平面布置圖

第一步：施工25#、26#墩，可同步施工26#墩側(cè)沿既有線走向的臨時(shí)支墩；

第二步：臨時(shí)支墩搭設(shè)完成后，在25#墩上安裝臨時(shí)轉(zhuǎn)軸支座，在5#臨時(shí)支墩和26#墩間搭設(shè)臨時(shí)滑道梁，在臨時(shí)支墩上搭設(shè)工作平臺；

第三步：利用吊車輔助，在臨時(shí)支墩上拼裝鋼桁梁；

第四步：鋼桁梁拼裝完成后拆除臨時(shí)支架，使鋼桁梁變簡支狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)體條件；

第五步：利用天窗時(shí)間，使鋼桁梁橫移轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)位置；

第六步：調(diào)整鋼桁梁位置，完成架設(shè)。

2.2鋼桁梁橫移施工方案

根據(jù)上行線跨既有京滬線特大橋25#至26#墩兩側(cè)施工現(xiàn)場的具體情況，結(jié)合64m鋼桁梁自重大、跨度大、上跨營業(yè)線施工安全風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)，為確保施工安全，鋼桁梁施工采用線外拼裝、整體橫移就位方案，鋼桁梁拼裝場用地面積5 334m2，即在25#墩北側(cè)32m（順線路方向左側(cè)）搭設(shè)臨時(shí)支墩拼裝鋼桁梁，待26#墩側(cè)滑道梁安裝完成后，然后通過橫移支架及滑道梁將鋼桁梁整體橫移就位。

施工工序：

1）桿件預(yù)拼；2）下弦橋面桿件安裝；3）上弦桿、腹桿和橋門架橫聯(lián)安裝；4）上平聯(lián)系統(tǒng)及附屬件安裝；5）橋型調(diào)整、螺栓終擰；6）安裝滑道梁，拆除臨1#-4#臨時(shí)支墩；7）利用天窗時(shí)間，在滑道梁上頂推或拖拉鋼桁梁，使鋼桁梁橫移至設(shè)計(jì)位置；8）拆除滑道梁，落梁并調(diào)整至設(shè)計(jì)位置，安裝支座，完成鋼桁梁橫移法施工。

圖4　鋼桁梁拼裝示意圖

2.3方案比較

由于鋼桁梁自重大，跨度大，施工時(shí)又要上跨營業(yè)線，營業(yè)線安全運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)大。所以在營業(yè)線上的施工工序越少，安全風(fēng)險(xiǎn)越低，而鋼桁梁橫移法施工方案比鋼桁梁先橫移后轉(zhuǎn)體法施工方案的工序少，同時(shí)也減少了營業(yè)線上施工的施工時(shí)間，相對來說安全風(fēng)險(xiǎn)較小，所以采用鋼桁梁橫移法施工方案。

3　施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估

3.1風(fēng)險(xiǎn)識別

風(fēng)險(xiǎn)識別是風(fēng)險(xiǎn)評估與管理的基礎(chǔ)。本次風(fēng)險(xiǎn)識別的主要對象是對鋼桁梁橫移法施工方案的風(fēng)險(xiǎn)識別，從中找出影響施工的主要安全因素。風(fēng)險(xiǎn)識別的主要內(nèi)容有：

1）在橫移法施工中哪些因素應(yīng)該考慮？

2）除橫移法外，還有哪些因素對項(xiàng)目安全施工產(chǎn)生威脅？

3）引起這些風(fēng)險(xiǎn)的主要因素有哪些？

3.2各項(xiàng)基本風(fēng)險(xiǎn)、引起風(fēng)險(xiǎn)的因素

根據(jù)滬通六標(biāo)營業(yè)線總體施工組織設(shè)計(jì)對鋼桁梁橫移法施工方案風(fēng)險(xiǎn)分析。

1）鋼桁梁跨京滬營業(yè)線，一旦鋼桁梁施工出現(xiàn)差錯(cuò)，就會(huì)影響京滬鐵路的正常運(yùn)營。

2）橫移法施工屬于高空作業(yè)，存在人員高空墜落和高空墜物的危險(xiǎn)因素。

3）高空作業(yè)風(fēng)雨天施工，存在人員滑落等危險(xiǎn)因素。

4）墩位施工對京滬既有線的沉降會(huì)產(chǎn)生影響。

表1　安全風(fēng)險(xiǎn)源識別

3.3風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

在風(fēng)險(xiǎn)源分析識別的基礎(chǔ)上，首先制定風(fēng)險(xiǎn)分級，按照此方法對每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性及其產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析與評估，從而為風(fēng)險(xiǎn)的管理提供基礎(chǔ)。按照風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率大略地把風(fēng)險(xiǎn)分為五個(gè)等級，五級風(fēng)險(xiǎn)為風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率十分高的風(fēng)險(xiǎn)，也是需要重點(diǎn)關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)，四級風(fēng)險(xiǎn)為時(shí)常都有可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，其發(fā)生的概率比五級風(fēng)險(xiǎn)低，也需要重點(diǎn)把控，至于三級，二級以及一級風(fēng)險(xiǎn)，其風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率都很低。這樣初略地給風(fēng)險(xiǎn)分級，能夠很清楚地看出各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源對整個(gè)項(xiàng)目施工的大致影響。

表2　安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

從表2可以看出既有線路基沉降是最容易發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，重點(diǎn)研究解決此風(fēng)險(xiǎn)的方案，同時(shí)人員高空墜落與高空設(shè)備墜落風(fēng)險(xiǎn)僅次于既有線路基沉降，也應(yīng)引起高度的重視。雖然各種機(jī)械事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的頻率較低，但這樣的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)危及施工人員的安全，造成不必要的財(cái)產(chǎn)損失，它們的存在不容忽視。

3.4安全風(fēng)險(xiǎn)管理

1）既有線路基沉降。由于上海地質(zhì)條件普遍較差，所修建的墩位距離京滬營業(yè)線很近，必將引起京滬線路基的沉降，所以在25#、26#墩基坑施工時(shí)，基坑開挖前應(yīng)打設(shè)鋼板樁進(jìn)行防護(hù)，鋼板樁離營業(yè)線邊坡3m之內(nèi)的，不得拔出。這樣就有效地解決了路基的沉降問題。

2）人員高空墜落與高空設(shè)備墜落。由于該項(xiàng)目屬于高空作業(yè)，施工時(shí)處于既有線上方，同時(shí)橫移法施工過程中所用的鋼桁梁自重大，跨度大等特點(diǎn)使得人員高空墜落與高空設(shè)備墜落的風(fēng)險(xiǎn)很容易發(fā)生，從而給整個(gè)工程帶來不可估計(jì)的危害。所以在人員施工操作方面，對他們應(yīng)加強(qiáng)安全教育與技術(shù)培訓(xùn)，規(guī)范施工行為，提高操作技術(shù)，特別是在風(fēng)雨天氣的環(huán)境下施工，對于員工的安全更應(yīng)該高度重視。在高空設(shè)備有墜落風(fēng)險(xiǎn)方面，應(yīng)規(guī)范安裝次序與提高安裝技術(shù)，確保安裝的質(zhì)量。

3）各種機(jī)械事故。如腳手架在施工中的應(yīng)用。近幾年，因腳手架坍塌而引起的重大安全施工問題頻繁發(fā)生，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)也給項(xiàng)目施工順利完成帶來了很大的阻礙。

針對像這樣一類的機(jī)械事故，一方面可能是由施工人員安全意識薄弱，施工行為不規(guī)范造成的，另一方面則應(yīng)該歸咎于所購買的施工機(jī)械的質(zhì)量以及及時(shí)對機(jī)械的保養(yǎng)與維護(hù)，應(yīng)建立一整套制度來保養(yǎng)與維修機(jī)械，確保它們的質(zhì)量，使之能夠安全地應(yīng)用在施工當(dāng)中，盡量減少甚至消除各種機(jī)械事故對工程施工的不利影響。

4　結(jié)論

通過跨既有線鋼桁梁橫移法施工，我們可以總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

1）在惡劣的環(huán)境下開挖基坑修建橋墩，同時(shí)此橋墩距離既有線很近時(shí)，基坑開挖前應(yīng)打設(shè)鋼板樁進(jìn)行路基加固處理，這是一個(gè)可行的選擇。

2）在既有線上空架設(shè)鋼桁梁，橫移法施工方案能夠確保既有線的安全運(yùn)營，同時(shí)使得整個(gè)工程能夠順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號TU3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0232-03

作者簡介：楊建中，高級工程師，滬寧城際鐵路股份有限公司。邵寅旭，滬寧城際鐵路股份有限公司。邱裕林，西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院。