鐵路框架橋上跨高速公路匝道施工安全性影響因素

吳 應(yīng) 天

(甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司,甘肅 蘭州 730000)

由于受既有公路、地質(zhì)條件的限制,使得鐵路建設(shè)跨越既有公路現(xiàn)象越來(lái)越多。鐵路跨越公路施工時(shí)，如何既保證鐵路工程施工安全，又使既有公路安全，確保既有公路正常運(yùn)營(yíng)是施工中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

本文結(jié)合鐵路框架橋跨越高速公路的實(shí)際情況，在保證高速公路車(chē)輛安全運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，介紹了該鐵路框架橋跨越高速公路施工對(duì)公路及其附屬設(shè)施的安全性，頗值同類(lèi)工程施工時(shí)借鑒。

1 工程概況

某新建鐵路框架橋在G30連霍高速公路某入口匝道(距收費(fèi)站660 m處)上跨匝道。高速公路匝道與鐵路法線斜交角度為10°，該橋由兩個(gè)獨(dú)立箱體組成。采用分孔施工的方法進(jìn)行施工。

2 框架橋上跨高速公路出入口匝道工程對(duì)公路質(zhì)量和安全的影響分析

為明確鐵路框架橋施工對(duì)匝道的不良影響，現(xiàn)將框架橋上跨高速公路出入口匝道施工對(duì)匝道、公路及其附屬設(shè)施質(zhì)量和安全的影響因素分述如下。

2.1 框架橋上跨G30連霍高速公路出入口匝道對(duì)匝道質(zhì)量的影響

1)框架橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)匝道質(zhì)量的影響。由于框架橋與匝道立體交叉，框架橋不僅承受火車(chē)和汽車(chē)的交叉靜、動(dòng)荷載，且承受地基反力及環(huán)境荷載等作用，其受力非常復(fù)雜。若框架橋地基處理不好，在上述最不利荷載組合作用下，框架橋不僅可能會(huì)產(chǎn)生整體下沉、抖動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等，還有可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)局部變形等。

2)框架橋結(jié)構(gòu)承載力對(duì)匝道質(zhì)量的影響。由于火車(chē)和汽車(chē)荷載的雙向作用，框架橋不僅受力異常復(fù)雜，而且隨著近年來(lái)公路上重型車(chē)輛的增加，框架橋承受的荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其設(shè)計(jì)荷載。若框架橋設(shè)計(jì)承載力不足，易造成框架橋過(guò)早損壞，進(jìn)而影響到匝道的質(zhì)量與安全。

3)基坑開(kāi)挖對(duì)匝道質(zhì)量的影響。a.公路路基的土體在開(kāi)挖前處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，由于人為的開(kāi)挖，基坑兩側(cè)的土體因臨空會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力釋放現(xiàn)象，致使基坑兩側(cè)的土體松動(dòng)，有可能造成開(kāi)挖處路基輕微坍塌。b.基坑開(kāi)挖較深，在汽車(chē)荷載作用下，若支護(hù)不當(dāng)，則有可能造成公路路基塌陷。c.雨季施工時(shí)，若不做好防雨及排水措施，將會(huì)使基坑遭受雨水浸泡，從而影響公路路基的穩(wěn)定性。

4)基坑回填對(duì)匝道質(zhì)量的影響。a.在基坑回填時(shí)，基坑兩側(cè)的土體處于臨空狀態(tài)，路基土體中的孔隙水會(huì)因夯實(shí)機(jī)械產(chǎn)生的振動(dòng)流失，造成土體結(jié)構(gòu)破壞，影響公路路基的穩(wěn)定性。b.由于基坑空間相對(duì)較小，大型壓實(shí)機(jī)械對(duì)回填土分層壓實(shí)時(shí)效果一般無(wú)法達(dá)到理想的碾壓效果，所以有可能會(huì)存在局部漏夯和壓實(shí)度不易達(dá)到規(guī)范要求的情況，從而在恢復(fù)通車(chē)后導(dǎo)致基坑回填處路基產(chǎn)生沉降。c.在新、老路基搭接處，由于新、老路基材料的性能與力學(xué)性能差異較大，兩者無(wú)法在第一時(shí)間內(nèi)形成受力共同體，因此在車(chē)輛荷載及土體永久固結(jié)作用下，新、老搭接處周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生不均勻變形，從而導(dǎo)致該處路基產(chǎn)生較大的不均勻沉降和橫向裂縫。

5)線路恢復(fù)對(duì)匝道質(zhì)量的影響。a.新路面與原路面和框架橋底板與公路路面搭接處，由于材料和壓實(shí)密度不同的原因，造成搭接處路面不平整，加大了車(chē)輛對(duì)路面的沖擊力。如果處治不合理，容易產(chǎn)生施工縫。在雨季時(shí)，雨水沿施工縫較易進(jìn)入表面層，滯留于瀝青混凝土的空隙中。在車(chē)輛的反復(fù)作用下，動(dòng)水壓力易使瀝青從粒料表面逐漸剝落下來(lái)，面層將產(chǎn)生網(wǎng)裂、變形和坑洞等破壞，隨著時(shí)間的推移，將會(huì)造成路面大面積破損。b.路基若壓實(shí)密度不符合規(guī)范要求，在永久固結(jié)沉降以及滲水作用下將產(chǎn)生局部沉降，進(jìn)而導(dǎo)致路面產(chǎn)生沉陷、松散、龜裂和不平整。c.由于受框架橋底板頂部標(biāo)高和凈空的影響，道路恢復(fù)后可能導(dǎo)致匝道縱斷面線形不符合公路規(guī)范的要求，從而降低公路的服務(wù)功能，有可能造成交通事故的發(fā)生。

6)排水系統(tǒng)對(duì)匝道質(zhì)量的影響。高速公路匝道的排水系統(tǒng)較為完善，該工程施工后必將破壞原有的排水功能，若不對(duì)公路原有的排水設(shè)施進(jìn)行改造，那么有可能導(dǎo)致公路部分的排水功能失效，造成雨水滲入路基土體或沖刷路基邊坡，引起公路路基沉降，進(jìn)而加速路面破壞。

2.2 框架橋施工對(duì)匝道安全的影響

1)G30高速公路武威出入口匝道為武威市出入高速的主要通道，車(chē)流量較大。框架橋施工期間，入口匝道封閉，再加之基坑開(kāi)挖的影響，出口匝道只能確保兩個(gè)車(chē)道通行，因此會(huì)降低高速公路的服務(wù)功能，從而造成大面積的堵車(chē)。

2)施工時(shí)若圍護(hù)設(shè)施、警示標(biāo)志和交通疏導(dǎo)等不當(dāng)，則有可能影響公路上行駛車(chē)輛的安全。

3)夜間施工的燈光、鋼筋焊接時(shí)的弧光可能會(huì)對(duì)行駛車(chē)輛的安全造成影響。

4)若不對(duì)鐵路橋梁跨越公路處進(jìn)行防拋物的防護(hù)，鐵路橋上的道砟或其他雜物掉落后，可能危及公路上的通行車(chē)輛及人員的安全。

3 對(duì)策及建議

總體上應(yīng)根據(jù)施工點(diǎn)的具體情況，結(jié)合運(yùn)用公路的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。施工上嚴(yán)格遵循施工規(guī)范，并采取合理的施工工藝、施工程序和安全措施，科學(xué)地組織人力、物力，確保該工程在保證質(zhì)量和安全的前提下順利完成。

3.1 保障匝道及公路附屬設(shè)施質(zhì)量的對(duì)策及建議

1)框架橋設(shè)計(jì)的對(duì)策及建議。

由于框架橋受力復(fù)雜，因此建議根據(jù)最不利荷載驗(yàn)算框架橋的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及其地基承載力。

2)基坑開(kāi)挖質(zhì)量的對(duì)策及建議。

a.基坑開(kāi)挖前宜在公路路面設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，開(kāi)挖時(shí)，公路路面如有坍塌、沉降、裂縫等情況時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并采取有效的補(bǔ)救措施。

b.路面開(kāi)挖要盡量將路面的破壞降到最小限度。開(kāi)挖時(shí)，不應(yīng)直接采用機(jī)械破壞路面進(jìn)行開(kāi)挖，宜用切割機(jī)對(duì)瀝青混凝土路面進(jìn)行切割后再開(kāi)挖。

c.基坑開(kāi)挖過(guò)程中，為確保匝道路基的穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)通行側(cè)路基加鋼板樁支撐，支撐情況視土質(zhì)情況而定。

3)基坑回填質(zhì)量的對(duì)策及建議。

a.基坑回填前，必須將基坑中的積水、淤泥、雜物清除干凈。回填土含水量、壓實(shí)度、每層填土厚度等應(yīng)按照J(rèn)TG D30—2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范要求執(zhí)行。同時(shí)，對(duì)機(jī)械局部漏夯的位置，應(yīng)采取人工補(bǔ)夯，確保路基質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求。而且，路基回填施工因陰雨天氣停止施工時(shí)，應(yīng)做好已填路基防雨措施，不得使路基浸濕。

b.在路基頂層宜設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)層，以減少新老路基的橫向裂縫。

c.填料的選擇應(yīng)符合公路相關(guān)規(guī)范要求，受基坑回填面積限制，路堤壓實(shí)度很難滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求，必將給公路的正常運(yùn)營(yíng)造成極大的安全隱患，建議用素混凝土作為填料，以減小路面沉降發(fā)生的可能性。

4)線路恢復(fù)質(zhì)量的對(duì)策及建議。

a.公路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)按照J(rèn)TG F40—2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求迅速進(jìn)行恢復(fù)。同時(shí)，老路面的基層和面層宜按臺(tái)階分層銑刨，銑刨時(shí)應(yīng)減少對(duì)已有結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，局部松動(dòng)處應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理；尤其框架橋底板與路面搭接處要進(jìn)行特殊處理，防止因剛度不同而造成路面結(jié)構(gòu)的破壞。

b.為了使公路相交后縱斷面線形平緩、圓滑、視覺(jué)連續(xù)。應(yīng)改善交叉處的公路縱斷面線形，在改善公路線形時(shí)，路基的壓實(shí)度必須符合公路規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，從而確保行駛車(chē)輛的安全。

5)線排水系統(tǒng)的對(duì)策及建議。

框架橋施工完畢后，要完善匝道排水系統(tǒng)，尤其要加強(qiáng)框架橋與匝道交叉處的排水功能，交叉處路面不得有積水。

6)雨季施工質(zhì)量的對(duì)策及建議。

雨季施工時(shí)，要做好防雨及排水措施，以防基坑內(nèi)雨水滲入公路路基內(nèi)。并且應(yīng)在基坑兩側(cè)路面設(shè)置圍堰，防止雨水流入溝槽。

3.2 保障匝道及公路附屬設(shè)施安全的對(duì)策及建議

1)臨時(shí)封閉區(qū)兩頭應(yīng)進(jìn)行圍護(hù)，圍護(hù)設(shè)施宜采用高度不低于1.8 m、厚度不薄于2 mm的鍍鋅鐵皮波形板(藍(lán)色)遮擋圍護(hù)，內(nèi)側(cè)用角鋼支撐固定。外墻標(biāo)明工程相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)配設(shè)標(biāo)識(shí)牌?，F(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)志要醒目，施工現(xiàn)場(chǎng)圍擋應(yīng)設(shè)置安全警示燈，夜間向車(chē)輛和行人發(fā)出警示，確保行人和車(chē)輛的安全通行。

2)應(yīng)做好交通安全管制，夜間設(shè)紅色警示燈提醒。在距施工現(xiàn)場(chǎng)兩端規(guī)定距離內(nèi)設(shè)立警示牌、導(dǎo)向牌等，并設(shè)立行車(chē)慢行提示崗，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)執(zhí)行，保證車(chē)輛和行人安全通行。

3)施工完畢后，要對(duì)公路周?chē)孛布爸脖患皶r(shí)恢復(fù)。整個(gè)施工過(guò)程中，拆除的廢料應(yīng)運(yùn)至指定的堆料場(chǎng)，不得隨意丟棄。對(duì)于施工中的揚(yáng)塵等，應(yīng)進(jìn)行不定時(shí)灑水除塵。

4)框架橋排水系統(tǒng)應(yīng)自成體系排除，不得直接排至高速公路匝道的建筑限界范圍內(nèi)。并在框架橋上設(shè)置防拋網(wǎng)，保證過(guò)往車(chē)輛和行人安全通行。