轉(zhuǎn)體連續(xù)梁上跨京九鐵路施工安全防護綜合技術優(yōu)化應用

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，天津 300162）

1 工程概況

對于一些不方便直接施工的地區(qū)，連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋的優(yōu)勢非常突出，可以通過轉(zhuǎn)體施工避開復雜地貌，從而可以順利的開展工程施工。這種連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋在我國西南地區(qū)應用的比較普遍，伴隨著我國交通網(wǎng)縱橫線的全面開展，連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋這種施工方式的優(yōu)越性體現(xiàn)的越來越明顯，也應用的越來越廣泛，對于促進我國交通事業(yè)的快速平穩(wěn)發(fā)展至關重要。在整個連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋的施工過程中，除了必須嚴格遵守施工的流程之外，安全防護措施必須到位。

但是在這個過程中，安全防護措施必須嚴格設計，從而保障整個施工過程中的施工安全。贛州到深圳的連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋就是一個典型的施工，由于跨過京九鐵路，所以只能選擇連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋施工。箱梁頂板寬12.6m，底板寬7.0m，頂板厚度48cm，腹板厚度105cm～85cm～60cm～50cm，底板厚度由根部150cm 漸變至跨中50cm。該連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋跨越既有京九鐵路施工里程為DK345+313.840～DK345+559.540，橋梁施工的地貌相對位置圖如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁與京九鐵路平面相對位置圖

從圖中可以清楚的看到，新建的連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋的施工會受到運營中的京九鐵路的影響，所以連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋的施工不能直接橫跨京九鐵路開展，為了充分保障施工過程中的安全性，施工過程是沿著運營的京九鐵路兩側(cè)同時開展，然后再通過一定的措施進行合攏施工，從而保障工程施工進度的同時不影響京九鐵路的正常運營。

下面重點針對鄰近營業(yè)線施工項目中的防護棚架和鐵路兩側(cè)承臺基坑開展安全防護研究。

2 防護棚架安全防護

項目中跨合龍段采用掛籃澆筑施工，為了保證中跨合龍段施工期間既有京九線行車安全，需要設置防護棚架，棚架凈跨為7m、軌頂至棚底凈高為8m，橫向?qū)挾葹?m，棚架的布置如下圖。

圖2 連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋防護棚架

根據(jù)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋施工過程中的安全防護等級和運營過程中的京九鐵路的實際情況，結(jié)合系統(tǒng)的安全防護計算，項目選擇了100×50×70cm尺寸大小的混凝土基礎來搭建連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋防護棚架。立柱采用φ300mm鋼管，下端與基礎預埋螺栓連接。防護棚頂板及立柱上部3m所有設施涂特種耐高壓防電膠。防護棚為非承重式棚架，采用與鐵路正交方式搭設，防護棚頂部距離施工掛籃底部的間距滿足施工要求。

2.1 竹膠板計算

對于防護棚家的防護來說，竹膠板的計算首先是排在第一位的，因為只有計算準確竹膠板的尺寸，后續(xù)的工作才能開展。由于項目過程中充分考慮了安全風險，所以項目過程中的鋼板的厚度最終選擇了3毫米，而木頭之間的距離通過安全計算最終選擇了60厘米。鋼板承受自重及高空墜物荷載。組合應力（MPa）的計算如式1所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

2.2 方木計算

縱向方木（10×10cm）承受由鋼板傳來的荷載。方木橫向間距0.6m，跨度按1.5m計算。組合應力（MPa）的計算如式2所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

剪應力（MPa）的計算如式3所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

2.3 橫梁（工25a）計算

同樣的橫梁的計算對于防護棚架的安全防護也至關重要，所以這部分計算也必須要系統(tǒng)的開展?？缍劝?m計算。組合應力（MPa）的計算如式4所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

剪應力（MPa）的計算如式5所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

撓度（mm）的計算如式6所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

2.4 柱頂縱梁（2工25a）計算

縱梁跨度3m，承受由橫梁、方木、竹膠板傳來的自重及高空墜物荷載?？缍劝?m計算。

組合應力（MPa）的計算如式7所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

剪應力（MPa）的計算如式8所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

2.5 鋼管柱的強度計算

鋼管柱規(guī)格為φ300×6mm，承受橫梁傳來的豎向壓力及風荷載引起的水平力。

組合應力（MPa）的計算如式9所示，從計算結(jié)果看滿足項目的安全防護要求。

2.6 立柱基礎檢算

而對于項目過程中的立柱基礎檢算，施工過程中通過計算最終選擇了以兩側(cè)的立柱基礎為研究對象，然后對研究對象開展了系統(tǒng)詳細的檢算。假定荷載在混凝土基礎中按45度角向下擴散，則擴散到地基持力尺寸為1.3m×1.0m。

2.7 棚架抗傾覆穩(wěn)定檢算

計算在風荷載作用下防護棚架的傾覆穩(wěn)定系數(shù)，基本風壓取0.9kN/m2，防護棚架連同混凝土基礎總自重約為280kN。

3 承臺基坑安全優(yōu)化計算

轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工里程為DK345+313.840-DK345+559.540，其中的39號墩柱和40號墩柱位于運營中的京九鐵路兩側(cè)，這兩個承臺基坑的安全優(yōu)化計算對于整個項目的安全防護優(yōu)化計算至關重要，如果這部分工作做不好，那么轉(zhuǎn)體施工的安全性就得不到保障，樁徑1.25m、樁長9.5m，樁間距1.75m。排樁布置圖如圖3所示。

圖3 運營京九鐵路兩側(cè)承臺基坑排樁布置圖

3.1 基坑抗傾覆性驗算

對無支撐的排樁，支護的實際插入坑底深度t，應滿足t≥1.2t′。

t′——按力的平衡條件，即Ea-Ep=0求得的最小插入坑底深度；

Ka、Kp——分別為主動和被動土壓力系數(shù)；

h——基坑深度

γ——土體重度（kN/m3），為簡化計，γ取20kN/m3）。

Ka取0.333，Kp取3.00。

t′=2.375m

t=4.75m＞1.2t′；滿足基坑抗傾覆性要求。

3.2 基坑底部的隆起驗算

轉(zhuǎn)動力矩：

穩(wěn)定力矩：

抗隆起安全系數(shù)K為：

上式中的τf1 具有明確的物理意義，從安全防護優(yōu)化計算的角度看，這個參數(shù)值得是平均抗剪強度，相應的τf2 ——BC段的平均抗剪強度

將τf1 、τf2 代入，并近似取x=h/2得：

K==1.55≥1.0～1.5，

所以基坑是安全的，不會隆起。

其中：H——排樁的深度，為9.5m，

h——基坑最大開挖深度，為4.75m，

t——排樁有效計算插入坑底深度，為4.75m，

Ka——主動土壓力系數(shù)，為0.333，

——土體重度（kN/m3），為簡化計，γ取20kN/m3。

q——地面荷載，取0，

c——土的粘聚力，取10KPa

4 結(jié)語

本文詳細論述了連續(xù)梁轉(zhuǎn)體上跨京九鐵路鄰近營業(yè)線施工項目中的防護棚架和鐵路兩側(cè)承臺基坑，以跨京九鐵路的轉(zhuǎn)體橋工程為研究對象，詳細論述了施工過程中的安全防護方案的設計和優(yōu)化，對其中的技術細節(jié)進行了系統(tǒng)的闡述，可以作為后續(xù)類似橋梁施工過程中的防護措施的依據(jù)。其中對于安全防護優(yōu)化計算中的防護棚架棚架部分，具體細分為竹膠板安全防護優(yōu)化計算、方木安全防護優(yōu)化計算、橫梁（工25a）安全防護優(yōu)化計算、柱頂縱梁（2工25a）安全防護優(yōu)化計算、鋼管柱的強度安全防護優(yōu)化計算、立柱基礎安全防護優(yōu)化計算和棚架抗傾覆穩(wěn)定安全防護優(yōu)化計算這七部分，每一部分都詳細論述了其中的施工過程中的安全防護優(yōu)化計算的詳細過程。而對于鐵路兩側(cè)承臺基坑的安全防護優(yōu)化計算方面，細分為基坑抗傾覆性驗算和基坑底部的隆起驗算這兩部分內(nèi)容，重點分析了轉(zhuǎn)動力矩、穩(wěn)定力矩和抗隆起安全系數(shù)這三個安全參數(shù)的計算過程，每一部分都詳細論述了其中的施工過程中的安全防護優(yōu)化計算的詳細過程。