復(fù)雜條件下跨越鐵路連續(xù)梁支架法施工技術(shù)

古蘭玉，　趙宏遠(yuǎn)

(1.中鐵六局集團(tuán)有限公司，北京 100036；2.清華大學(xué)土木工程系，北京 100084)

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復(fù)雜條件下跨越鐵路連續(xù)梁支架法施工技術(shù)

古蘭玉1,2，趙宏遠(yuǎn)1

(1.中鐵六局集團(tuán)有限公司，北京 100036；2.清華大學(xué)土木工程系，北京 100084)

城市內(nèi)新建鐵路橋梁跨越既有公路、鐵路營業(yè)線時(shí)，需要對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，尤其是對(duì)于鐵路營業(yè)線而言，需要在不中斷行車的前提下，進(jìn)行新建橋梁的施工。大跨度連續(xù)梁方式跨越鐵路營業(yè)線施工，施工時(shí)間較長，對(duì)鐵路運(yùn)營的影響較大。為保障鐵路營業(yè)線的行車安全，采用棚架對(duì)鐵路營業(yè)線及既有道路進(jìn)行防護(hù)。受空間環(huán)境限制，棚架結(jié)構(gòu)尚需考慮作為新建橋梁的支撐體系，是一個(gè)復(fù)雜的受力結(jié)構(gòu)。結(jié)合南倉特大橋跨越既有公路地道及三條鐵路營業(yè)線的施工案例，采用門式支架跨越既有道路及鐵路營業(yè)線，并在其上部搭設(shè)滿堂支架體系，較好的完成了新建連續(xù)梁橋的建設(shè)任務(wù)?？偨Y(jié)了該工程的門式支架防護(hù)施工技術(shù)，以期為類似工程提供借鑒。

大跨度連續(xù)梁；門式支架；上跨鐵路營業(yè)線

1　工程概況

1.1 連續(xù)梁橋概況

京滬高速鐵路天津西站及相關(guān)工程中的南倉特大橋跨越南口路連續(xù)梁位于58#～61#墩之間，跨度為(48+80+48)m，連續(xù)梁全長177.5 m。該連續(xù)梁小里程側(cè)邊跨(58#～59#)跨越既有南口路地道(公路)及糧食專用線(為上跨南口路地道的鐵路線)；中跨(59#～60#)跨越既有京滬上行線、京滬津山下行聯(lián)絡(luò)線兩條鐵路，跨越營業(yè)線(京滬上行線)中心里程為K134+180，斜交角度為65°18′23″，新建連續(xù)梁橋走向與既有京滬下行線連續(xù)梁橋并行，間距3.6 m。

新建連續(xù)梁縱斷面如圖1所示。

圖1 新建連續(xù)梁縱斷面示意圖(單位：cm)

1.2 連續(xù)梁與既有結(jié)構(gòu)物的關(guān)系

新建連續(xù)梁橋與南口路地道、鐵路營業(yè)線及既有鐵路橋等的平面關(guān)系如圖2所示。

小里程邊跨跨越南口路地道及糧食專用線。其中糧食專用線軌頂標(biāo)高為2.255 m，橋面寬度6.8 m，連續(xù)梁跨線部分梁底標(biāo)高在12.839～14.663 m之間，與軌頂最小高差為10.575 m，最大高差為12.408 m?？缭降哪峡诼返氐篮瑱C(jī)動(dòng)車道及非機(jī)動(dòng)車道。

大里程側(cè)邊跨(60#～61#墩)跨越位置不涉及既有設(shè)施。

2　施工方案

南口路連續(xù)梁因鐵路營業(yè)線承力索最小凈距限制不能采用懸澆法施工，故采用支架現(xiàn)澆法施工。采用支架法施工，需要結(jié)合新建橋考慮現(xiàn)場(chǎng)跨越既有道路及多條既有線路的現(xiàn)狀和并行既有線路的影響，采用比較復(fù)雜的門式棚架支撐體系結(jié)合滿堂支架法的組合體系進(jìn)行施工。在支架體系方案設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮：支架體系必須有足夠的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性[1]，同時(shí)選擇的支撐體系要便于施工(拼裝、拆除)且不影響交通[1]。

2.1 邊跨支架施工方案

2.1.1 小里程邊跨支架施工方案

小里程端邊跨58#～59#墩因跨越既有南口路地道及糧食專用線(兩者為立體交叉,糧食專用線在南口路地道上方),施工期間不能中斷道路交通及鐵路運(yùn)輸,且現(xiàn)場(chǎng)道路不存在交通導(dǎo)改的條件,因此擬定搭設(shè)棚架體系跨越,之后在棚架體系上搭設(shè)滿堂腳手架。首先采用鋼管柱、I32a工字鋼縱向墊梁支撐及I63a工字鋼門式橫梁體系橫跨糧食專用線；其次順新建橋在南口路地道兩側(cè)人行道邊緣采用鋼管柱、I32a工字鋼橫向墊梁作為門式支墩，與跨越糧食專用線的門式支架體系一起，在其上安裝順新建橋縱向方向的貝雷梁(貝雷梁采用321型雙層結(jié)構(gòu))，形成凈跨為(12 m+22.5 m)和(7.3 m+23.7 m)的兩處門洞棚架結(jié)構(gòu)體系；最后再在貝雷梁頂部鋪3 cm厚木板+2 mm鐵皮；門式支架兩側(cè)采用滿堂紅支架搭設(shè)，至門式棚架頂部形成一個(gè)整體的滿堂支架。滿堂支架采用WDJ碗扣式腳手架，橫向間距分別為0.9 m、0.6 m、0.3 m(對(duì)應(yīng)梁體翼板、底板中空部位及墻身腹板位置)，順橋向間距0.6 m，水平桿步距1.2 m。

基礎(chǔ)處理：結(jié)合本支架體系的特點(diǎn)，不同的位置采用不同的地基處理方案。對(duì)于非門洞區(qū)域，采用換填三七灰土(厚0.5 m)+C20混凝土(厚0.2 m)的方式進(jìn)行基礎(chǔ)處理，處理范圍為滿堂支架搭設(shè)的范圍。對(duì)于鋼管柱及門洞范圍，采用如下方式進(jìn)行基礎(chǔ)處理：

(1)58#墩側(cè)門洞臨時(shí)墩(即鋼管柱)位于下層的承臺(tái)上，對(duì)于承臺(tái)以外區(qū)域采用換填三七灰土(厚0.5 m)+C20混凝土(厚0.5 m)的方式處理，混凝土澆筑頂標(biāo)高與下承臺(tái)頂標(biāo)高平齊，處理范圍順橋方向4.5 m，橫橋方向16 m。位于本范圍的1#臨時(shí)墩布置方式為3 m+4×2 m+3 m，共計(jì)布置7根鋼管柱。

(2)中間部位的2#鋼管柱，結(jié)合跨越糧食專用線的情況，分為3類。2-1#鋼管柱布置形式為4×1.5 m，共計(jì)5根，底部采用間距3 m、樁長30 m、樁徑1.25 m的鉆孔樁基礎(chǔ)加固；2-2#鋼管柱布置形式為3×1.5 m，共計(jì)4根，底部采用間距2.5 m、樁長30 m、樁徑1.25 m的鉆孔樁基礎(chǔ)加固；2-3#鋼管柱布置形式為3×1.5 m，共計(jì)4根，底部采用間距2 m、樁長15 m、樁徑0.6 m的旋噴樁加固。所有的樁頂澆筑寬2 m、高1 m的C20條形基礎(chǔ)。

(3)59#墩側(cè)門洞臨時(shí)墩位于非機(jī)動(dòng)車道上，鋼管柱底部深2 m范圍換填三七灰土(厚1 m)+C20混凝土(厚1 m)，混凝土頂標(biāo)高與原地面平齊。

上述條形基礎(chǔ)或承臺(tái)施工時(shí)在對(duì)應(yīng)鋼管柱位置預(yù)埋?20 mm鋼筋棍，鋼管柱安裝時(shí)通過法蘭盤與基礎(chǔ)連為一體。同時(shí)為保證鋼管柱的穩(wěn)定，各根鋼管柱之間采用16 cm的槽鋼進(jìn)行相互焊接固定。58#墩與1#鋼管柱之間通過在墩身施工時(shí)預(yù)留的孔洞穿鋼筋進(jìn)行固定。

58#～59#支架體系的平、縱、橫斷面如圖3所示。

58#墩身旁的鋼管柱安裝完畢后需要與墩身采用圓鋼兜住，以加強(qiáng)鋼管柱的穩(wěn)定性。所有的各模塊鋼管柱之間用兩層槽鋼作為支架將鋼管焊接連為一個(gè)整體(見圖4)。

2.1.2 大里程邊跨施工方案

大里程端邊跨60#～61#墩之間為空地，采用滿堂支架法施工。為了方便施工期間車輛的進(jìn)出，在靠近60#墩大里程側(cè)，預(yù)留一門洞作為施工期間的便道，方便車輛及人員進(jìn)出，門洞以外及門洞之上搭設(shè)滿堂支架。

2.2 中跨支架施工方案

中跨59#～60#墩間，新建連續(xù)梁橋跨越京滬上行線及京滬津山下行線，與同時(shí)跨越前述兩條既有線路的既有京滬下行線連續(xù)梁橋并行?？缂扔芯€路部分采用碗扣式腳手架搭設(shè)門式支墩、頂部架設(shè)工字鋼橫梁形成門式棚架結(jié)構(gòu)，上部再搭設(shè)滿堂支架；門式支架兩側(cè)采用滿堂支架架設(shè)，并與跨既有線部分的頂部滿堂支架形成整體。具體方案如下：跨越既有線路的腳手架門式臨時(shí)墩搭設(shè)前先進(jìn)行基礎(chǔ)處理，處理范圍為線路中心線外側(cè)2.9～4.7 m，采用?600 mm、梅花形布置的旋噴樁(間距1 m，樁長15 m)進(jìn)行加固。上部澆筑厚0.5 m的C20混凝土冠梁，冠梁底部深入旋噴樁0.3 m，梁頂面與既有路基平齊。腳手架搭設(shè)間距橫線路方向、順線路方向均采用0.3 m；水平桿的步距0.6 m；搭設(shè)腳手架的同時(shí)橫線路方向每2.4 m設(shè)置一道剪刀撐，順線路方向內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)置剪刀撐。臨時(shí)支墩內(nèi)側(cè)與營業(yè)線中心間距3 m，以確保鐵路行車限界的要求；臨時(shí)墩的凈寬為11 m。因棚架橫梁與新建橋梁斜交，根據(jù)作用位置及面積大小，設(shè)置5個(gè)區(qū)域(見圖5(a))。

圖3 小里程側(cè)58#～59#邊跨支撐體系圖(單位：m)

圖4 鋼管柱搭設(shè)及連接示意圖

門式臨時(shí)墩的搭設(shè)高度結(jié)合鐵路營業(yè)線電氣化承力索的實(shí)測(cè)標(biāo)高，并留有一定的安全距離考慮，以滿足承力索拋物線需要。在門式臨時(shí)墩支架頂鋪設(shè)兩層方木，第1層順線路方向，第2層垂直于線路方向，方木間距均為0.3 m。方木上布置鋼墊板(鋼墊板尺寸為1.5 m×2.0 m，形式為上下為10 mm鋼板，鋼板中間為I20a工字鋼，工字鋼間距0.5 m布置)，縱向與臨時(shí)墩等長通長布置。鋼墊板上采用2正1倒型“三扣”43 kg/m鋼軌作為棚架縱向(順既有線路方向)墊梁，上面鋪設(shè)工字鋼橫梁(橫既有線路方向)形成棚架結(jié)構(gòu)，之后其上滿鋪3 cm厚方木及2 mm鐵皮形成封閉整體結(jié)構(gòu)。中跨支架體系設(shè)計(jì)詳見圖5所示。

圖5 中跨支架設(shè)計(jì)圖(單位：m)

各區(qū)域棚架上部結(jié)構(gòu)的形式如下：

(1)一區(qū)采用I32a工字鋼，按間距0.5 m布置；二區(qū)采用I56a工字鋼，按間距0.5 m布置；三區(qū)采用I56a工字鋼，按間距0.4 m布置；四區(qū)采用I56a工字鋼，間距0.3 m布置；五區(qū)采用I32a工字鋼，按間距0.5 m布置。

(2)因四區(qū)、五區(qū)間既有接觸網(wǎng)桿影響，不能設(shè)置垂直線路方向橫梁，故需在四區(qū)、五區(qū)橫梁間設(shè)置順線路向橫梁。設(shè)置四區(qū)加強(qiáng)區(qū)及五區(qū)加強(qiáng)區(qū)，采用工字鋼(順既有線路方向安裝)棚架過渡。四區(qū)側(cè)采用6根間距0.2 m I63a工字鋼，五區(qū)側(cè)采用6根間距0.2 m I56a工字鋼，作為加強(qiáng)。四區(qū)與五區(qū)兩側(cè)門洞棚架橫梁頂存在0.59 m的高差，故需兩端找平后再吊裝順既有線路方向工字鋼?？缭剿摹⑽鍏^(qū)的上部棚架梁(順既有線路方向)對(duì)應(yīng)新建連續(xù)梁體底板范圍采用間距0.3 m、對(duì)應(yīng)翼板底部范圍采用間距0.5 m的I56a工字鋼。

3　施工措施及注意事項(xiàng)

3.1 支架搭設(shè)

3.1.1 小里程側(cè)邊跨

貝雷梁在57#～58#墩之間預(yù)拼，橫梁(即拼好的貝雷梁)吊裝采用一臺(tái)200 t吊車，站位于58#墩側(cè)，吊裝橫梁后起臂，在58#墩上轉(zhuǎn)臂，正位后扒桿放繩，人工通過與橫梁連接用的麻繩輔助正位擺放。貝雷梁?jiǎn)谓M最重為10.53 t，作業(yè)半徑為30 m，吊車出桿長度為42 m，儲(chǔ)備系數(shù)為：14 t/10.53 t=1.33。200 t汽車吊支腿跨距9.0 m×8.7 m，吊裝前在58#墩與糧食專用線之間筑島形成作業(yè)平臺(tái)。

3.1.2 中跨(59#～60#)

中跨跨越既有線路部分的棚架體系，各項(xiàng)施工需要向鐵路有關(guān)部門要點(diǎn)，封閉線路后進(jìn)行吊裝施工[2]。本部分分8次封閉要點(diǎn)施工進(jìn)行工字鋼的吊裝等作業(yè)，最后一次點(diǎn)畢后形成對(duì)線路的全封閉的支架體系。

跨既有線路的工字鋼吊裝作業(yè)采用兩臺(tái)汽車吊同時(shí)施工，吊車型號(hào)分別為80 t(1#)和120 t(2#)。1#吊車自重68 t，伸臂后吊車尺寸為7 m×12 m。站位于京滬津山下行線南側(cè)，作業(yè)半徑18 m，出桿長度30 m，可吊重6.2 t，單根工字鋼最重為1.5 t，兩根工字鋼為3 t，儲(chǔ)備系數(shù)為2.07。2#吊車自重為60 t，支腿后吊車尺寸為8 m×13 m。站位于工務(wù)段生活樓東側(cè)，作業(yè)半徑為25 m，出桿長度36 m，可吊重9 t，所吊工字鋼為兩根同時(shí)吊，一組重量為2.6 t，安全系數(shù)為3.46。

主要負(fù)責(zé)范圍及數(shù)量：1#吊車主要負(fù)責(zé)吊裝五區(qū)、五區(qū)門洞加強(qiáng)區(qū)、四區(qū)門洞加強(qiáng)區(qū)、門洞橫梁及少量四區(qū)工字鋼；2#吊車主要負(fù)責(zé)一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)及大部分四區(qū)工字鋼。受既有京滬下行橋梁底標(biāo)高的限制，五區(qū)及五區(qū)加強(qiáng)區(qū)工字鋼正位時(shí)需要平移將工字鋼送到墊梁位置，故此部分將耗時(shí)較多，吊裝方式采用單根吊。為保證點(diǎn)內(nèi)可吊裝全部工字鋼，其他部分工字鋼均采用兩根吊。

點(diǎn)前準(zhǔn)備的內(nèi)容主要包括吊車站位處的基礎(chǔ)處理，基礎(chǔ)處理的范圍為吊車支腿的外輪廓線，確保地基承載力不低于180 kPa。在已經(jīng)完成的臨時(shí)支墩頂?shù)匿搲|板上按照確定的方案標(biāo)識(shí)出相應(yīng)區(qū)號(hào)并在鋼軌墊梁上標(biāo)識(shí)出工字鋼的位置線。對(duì)于施工人員進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)交底及安全交底。

3.1.3 大里程側(cè)邊跨

常規(guī)施工，注意臨近既有線施工安全及高空作業(yè)安全等。

3.2 支架體系預(yù)壓及觀測(cè)

支架體系安裝完成后一般要進(jìn)行預(yù)壓，并測(cè)量存在的變形[3]。支架結(jié)構(gòu)體系預(yù)壓及觀測(cè)工作非常重要，不能因?yàn)楣て诰o、任務(wù)重等而忽視。支架預(yù)壓采用吊裝袋裝石碴，按梁體重量的50%、100%、120%三個(gè)等級(jí)進(jìn)行預(yù)壓并測(cè)量相關(guān)觀測(cè)部位的標(biāo)高值并做好記錄。支架預(yù)壓需要待支架體系充分穩(wěn)定達(dá)到連續(xù)24 h累計(jì)沉降不超過3 mm，且預(yù)壓時(shí)間不少于3 d后才能進(jìn)行后續(xù)施工[1]。本工程由于支架體系上跨既有線路及既有道路等，且新建橋與各既有設(shè)施斜交，支架預(yù)壓及觀測(cè)點(diǎn)布置結(jié)合支架體系及新建橋梁的孔跨形式進(jìn)行選擇，重點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)位為新建橋的關(guān)鍵部位以及支架體系的薄弱環(huán)節(jié)。

3.3 支架體系拆除

在連續(xù)梁整體施工完畢后，首先拆除棚架頂部的滿堂支架體系；之后按照確定的支架拆除方案，在鐵路給定的要點(diǎn)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行剩余支架體系的拆除。涉及到的施工內(nèi)容有吊車站位及每次吊裝拆除的順序、每次要點(diǎn)時(shí)間、點(diǎn)內(nèi)需要拆除的工字鋼或貝雷梁的數(shù)量，點(diǎn)前需要準(zhǔn)備的施工內(nèi)容等等。

跨既有線路部分的支架體系拆除，共計(jì)要點(diǎn)12次，每次封鎖要點(diǎn)時(shí)間25 min。

4　結(jié)束語

本文結(jié)合具體工程實(shí)例，介紹了在復(fù)雜條件下，充分利用不同的現(xiàn)場(chǎng)條件，采取有效的地基加固處理措施，分別采用滿堂式支架、工字鋼門式棚架、鋼管柱+工字鋼橫縱貝雷梁組合棚架等多種不同搭配方式跨越既有道路及營業(yè)線，成功施工上跨橋梁的案例，以期為以后的類似工程提供一定的技術(shù)指導(dǎo)及經(jīng)驗(yàn)借鑒。

[1]周 冉，徐關(guān)堯，周 建，等.北京動(dòng)車段走行線臨時(shí)支撐體系設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)，2013(4)：37-40

[2]楊振江.跨多條鐵路門式棚架梁吊裝施工技術(shù)[J].中國鐵路，2011(6)：22-24

[3]孔 陽，古蘭玉.金清港特大橋主橋連續(xù)梁線形監(jiān)控施工技術(shù)[J].國防交通工程與技術(shù),2014(S1)：65-68,74

Construction Techniques for Erecting a Continuous Girder over a Railway in Complex Conditions

GU Lanyu1,2,ZHAO Hongyuan1

(1.The 6th Bureau Group of China Railway,Beijing 100036,China;2.The Civil Engineering Department of Qinghua University, Beijing 100084,China)

When municipal railway bridges to be newly-built often have to span existing highways or railways in operation,the existing structures need to be protected,especially the railways in operation, whose operation cannot be interrupted during the construction of the bridges being built.When a large-span continuous girder spanning an existing railway in operation is built, it will take a long period of time,which will greatly affect the normal operation of the existing railway.For the sake of ensuring the safe operation of the existing railway in operation,the shed-type structures are often used to protect the existing railways or highways in operation.Because of the limitations in spatial surroundings,the shed-type structure is often also considered to be used as the supporting system for the bridge to be built,owing to which it is a complexly forced structure.With the construction of the Nancang Mega Bridge spanning an underground passage of an existing highway and three railways in operation as a practical example,where the door-type support is used to span the existing highway and railways in operation,the construction techniques for the mega bridge are introduced in the paper. With a full-width supporting system provided on the door-type support,the construction task of the newly-built continuous girder mega bridge is satisfactorily finished.Aiming at providing a useful reference for other similar projects in the future,the construction techniques of the door-type support for the protection of the project are summed up in the paper.

large-span continuous girder;door-type support;spanning an existing railway in operation

2016-02-24

古蘭玉(1979—)，男，高級(jí)工程師，主要從事鐵路、市政等工程項(xiàng)目管理工作。gulanyu@163.com

10.13219/j.gjgyat.2016.05.015

U448.215；U445.35

B

1672-3953(2016)05-0051-06