高速鐵路橋梁跨既有營業(yè)鐵路施工技術(shù)

蔣海濤

（川南城際鐵路有限責(zé)任公司，四川自貢 643000）

1 工程概況

川南城際鐵路為新建客運專線，按ZK活載設(shè)計，速度目標值250 km/h，有砟軌道。內(nèi)江三元沱江橋是其控制性工程，主橋為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱橋（圖1），分別跨越沱江、濱江路、污水處理廠、內(nèi)椑路及成渝鐵路，橋長574 m。沱江寬約300 m，為規(guī)劃V（?2）級航道，鐵路設(shè)計以2跨144 m主跨跨越。內(nèi)椑路為城市道路，路面寬約25 m，污水處理廠凈高大于20 m。鐵路設(shè)計以1 跨144 m主跨跨內(nèi)椑路和污水處理廠，在成渝鐵路內(nèi)江東站進出站咽喉區(qū)，以70 m邊跨跨越既有5線鐵路，該鐵路開行列車70對/d，行車密度約5.8輛/h。

圖1 主橋布置示意（單位：cm）

主橋為實體橋墩，主墩配φ2.5 m 樁基，邊墩配φ1.5 m 樁基，最大樁長32 m。梁體為單箱雙室截面，頂寬1 650 cm，底寬1 370 cm；根部梁高8.5 m，跨中梁高3.8 m，梁底為二次拋物線；按三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計；采用C55 混凝土。鋼管拱主拱計算矢跨比1/4，為φ1 000 mm×16 mm 變高度桁架式斷面；副拱計算矢跨比1/5，為φ1 000 mm×16 mm 等高啞鈴形斷面。鋼管拱采用Q345qD 鋼材，拱肋、橫撐橫管和副拱綴板內(nèi)灌C50 微膨脹混凝土。單榀拱肋設(shè)14 組單吊桿，間距8.5 m。

2 施工方案

2.1 總體方案

從沱江左側(cè)擬拆遷山山制藥廠廠區(qū)新建便道至1#墩，進行1#墩施工；沿沱江左岸從下游新建便道至2#墩，并筑島進行2#墩及梁體施工；自沱江右岸濱江路向河心搭設(shè)鋼棧橋至3#墩，并搭設(shè)鉆孔平臺進行3#墩及梁體施工；4#墩筑島施工；拱肋在濱江路和鋼棧橋上上橋。

樁基均旋挖成孔，然后灌注混凝土。承臺基坑采取防護開挖。橋墩采用定型鋼模板施工。上部結(jié)構(gòu)先梁后拱［1］，掛籃對稱懸澆梁體。鋼管拱在工廠生產(chǎn)，焊接成大節(jié)段運至工地，采用支架法拼裝后灌注拱內(nèi)混凝土。張拉吊桿，施工橋面系［2］。

6#墩及右邊跨梁體、橋面系施工對既有成渝鐵路造成影響，第4 跨拱肋從濱江路吊裝上橋后用平板車向5#墩方向運送（圖2）則不會產(chǎn)生影響［3］。

圖2 拱肋上橋

施工全程派駐車站聯(lián)絡(luò)員負責(zé)聯(lián)絡(luò)和要點（天窗點）手續(xù)辦理等，要點作業(yè)時現(xiàn)場設(shè)2名防護員負責(zé)設(shè)置或撤除線路封鎖牌等［4］。

2.2 鄰近營業(yè)線施工

2.2.1 樁基施工

6#墩承臺距鐵路外軌最小水平距離9.92 m。為降低影響，選用振動小、效率高的徐工XR360 旋挖機成孔，臂架高24 m，行走履帶長6 m，寬5.5 m。按先靠近、后遠離鐵路的順序成孔?；炷良?、罐車運至現(xiàn)場，汽車泵站于遠離鐵路側(cè)泵送［3］。施工中做好鐵路設(shè)施保護及路基變形觀測［5，6］。

主要措施：①靠鐵路側(cè)樁基鋼筋籠最大節(jié)長6 m，設(shè)4個吊點，汽車吊吊裝入孔；鋼筋籠與吊繩間用U 形螺絲卡卡牢，吊繩與吊鉤間用鐵絲捆牢。吊裝過程中用纜繩捆住鋼筋籠上部向營業(yè)線外側(cè)牽引。②混凝土澆筑導(dǎo)管安裝與拆除，上端應(yīng)拉纜繩向營業(yè)線外側(cè)牽引。

2.2.2 承臺施工

基坑采用單根長7.0 m、間距0.5 m 的P50 鋼軌樁防護，機械開挖至距設(shè)計標高20 cm 時，換人工清底后澆筑墊層?？拥姿闹芡趨R水溝和集水井，以便水泵排水。組合鋼模板單塊最大質(zhì)量2 t，汽車吊吊裝。

主要措施：棄土應(yīng)遠離鐵路堆放，控制堆放量，及時清運。

2.2.3 墩柱施工

采用雙排鋼管搭設(shè)防護支架和施工平臺，頂部高于墩頂1.2 m。支架立桿橫距0.9 m、縱距1.2 m，橫桿步距1.2 m，雙排鋼管間搭設(shè)上下跑道，下掛防落網(wǎng)［7］。支架四周設(shè)剪刀撐。鋼筋在場內(nèi)加工，現(xiàn)場在防護體系內(nèi)定位、安裝（如圖3）。墩柱采用翻模法施工，定型鋼模板單塊最大3 t，用汽車吊吊裝?；炷翝仓瑵仓痘?。

圖3 墩身施工（單位：cm）

主要措施：①腳手架張掛密目網(wǎng)全封閉防護，拉纜風(fēng)繩向營業(yè)線外側(cè)牽引。②施工作業(yè)均在防護內(nèi)進行，吊裝時拉纜繩向營業(yè)線外側(cè)牽引。③鋼筋定位采取分層安裝臨時鋼管定位架，防止鋼筋向營業(yè)線傾覆。④嚴禁向防護外拋物。

2.3 跨營業(yè)線施工

2.3.1 棚架安拆

為防止施工影響鐵路營運，跨營業(yè)線范圍需搭設(shè)防護棚架［8］（圖4）。棚架搭設(shè)和拆除采取要點施工，在封鎖營業(yè)線、接觸網(wǎng)停電后實施［3］。

1）棚架搭設(shè)。棚架跨度為（12+18）m，垂直于鐵路布置，長度每側(cè)超出橋?qū)?.0 m，外立柱置于接觸網(wǎng)立柱外側(cè)，棚底高于接觸網(wǎng)立柱頂2.5 m。搭設(shè)范圍內(nèi)接觸網(wǎng)上回流線作絕緣處理［4，8］。分段支護人工開挖80 cm×80 cm 通長基礎(chǔ)基坑，澆筑混凝土，頂面預(yù)埋鋼板；混凝土強度達到80%后，汽車吊吊裝φ400 mm鋼管立柱，并與預(yù)埋鋼板焊接；相鄰立柱焊接［10槽鋼橫聯(lián)和斜聯(lián)［9］。場外將每側(cè)2根I32a工字鋼主縱梁焊成整體后吊裝，并與立柱焊接。然后場外將2根I32a@2 m工字鋼主橫梁與［10@0.8 m 槽鋼分配梁組成排架，鋪好竹膠板和白鐵皮后整片吊裝，接觸網(wǎng)線對應(yīng)部位掛防電板。最后將主橫梁與主縱梁用U 形螺栓固定，排架拼縫用白鐵皮釘好。每片排架施工應(yīng)在一個要點內(nèi)完成。棚架兩側(cè)拉纜風(fēng)繩加強穩(wěn)定性。

圖4 棚架搭設(shè)示意（單位：cm）

2）棚架拆除?？缇€施工完成后，由上至下逐步拆除棚架。以搭設(shè)時的排架為單元，先拆除單元間白鐵皮，以每次要點的施工量為限解除主縱橫梁間連接，沿主縱梁滑移至跨線梁兩側(cè)再往下吊放。最后將接觸網(wǎng)上回流線等恢復(fù)原狀［4，8］。

2.3.2 掛籃安拆

掛籃為全封閉型［4］，安裝及拆除是跨營業(yè)線施工風(fēng)險控制重點，放在營業(yè)線外進行［3］。5#墩0號梁段完工后，塔吊和汽車吊配合，將桿件吊裝至橋面拼裝。邊跨合龍后，將掛籃移至6#墩處營業(yè)線外側(cè)，先拆除封閉設(shè)施，再用手動葫蘆下放底模及側(cè)模，最后用汽車吊單件（桿件最大質(zhì)量1.2 t）吊裝拆除主桁架。注意事項：①拆除時應(yīng)劃定防護區(qū)域，嚴禁侵限。②拆除主桁架桿件時，斜拉纜風(fēng)繩固定主桁片以保證側(cè)向穩(wěn)定。

2.3.3 箱梁懸澆

跨營業(yè)線施工另一風(fēng)險控制重點是箱梁懸澆掛籃行走工況，采取要點作業(yè)［4］。①要點計劃：營業(yè)線范圍懸澆梁長34 m，掛籃需走行8次，每次110 min，應(yīng)要點24個。要點結(jié)束前須錨固好掛籃。②點前準備：解除掛籃后錨固橫梁、側(cè)模及內(nèi)模走行梁，下放底籃，前移掛籃軌道梁，準備掛籃行走。③點內(nèi)作業(yè)：解除后主錨，用液壓穿心千斤頂頂推掛籃行走。行走過程中，倒換軌道錨固位置，行走到位后錨固后主錨。

2.3.4 橋面系施工

橋面系統(tǒng)工包括聲屏障、電纜槽蓋板安裝，豎墻、擋砟墻、防水層、接觸網(wǎng)立柱及基礎(chǔ)施工等［3］。擋砟墻采用小塊鋼模板現(xiàn)澆，用鏈條葫蘆、花籃拉桿和撐桿固定（圖5）。

聲屏障為超高強混凝土柱配肋板結(jié)構(gòu)，高2.95 m。在擋砟墻和聲屏障肋柱頂部設(shè)支撐點用定位拉桿相連，在橋面組拼后用小型炮車安裝，就位后立即與豎墻預(yù)留鋼筋綁扎焊牢，并澆筑混凝土。待混凝土強度達到80%后方可拆除定位拉桿及連接件。其余橋面系在已安裝的聲屏障內(nèi)施工［4］，嚴禁向外拋物。

圖5 橋面系施工（單位：cm）

3 施工專項措施

3.1 防水

①掛籃底部設(shè)排水槽及閘閥，掛籃每次行走到位后應(yīng)檢查排水，只開啟不影響營業(yè)線的閘閥，將積水排至線外。②梁體外側(cè)涂抹養(yǎng)護劑、內(nèi)側(cè)噴霧器噴水養(yǎng)護，頂、底板用棉氈覆蓋、噴濕養(yǎng)護［4］。注意增加養(yǎng)護頻率、減少用水量。③雨季施工應(yīng)派專人值班，及時清理掛籃底部積水，暫時封堵營業(yè)線上方梁面泄水孔，澆筑混凝土擋水帶，強制雨水向線外排放［4］。

3.2 防火

①現(xiàn)場按標準配備消防器材，每個作業(yè)平臺至少擺放2個滅火器。②施工前需清理易燃物；焊接、切割時，氧氣、乙炔瓶距離大于5 m，移開安全網(wǎng)等易燃物，作業(yè)平臺上鋪防火石棉板。

3.3 防電

①接觸網(wǎng)電力線路和設(shè)施下的金屬結(jié)構(gòu)（吊車、泵車、模板、腳手架等）須加裝接地線。施工機具應(yīng)臨時接地，一機一防護［4］。②在裸露帶電設(shè)備周圍不得使用鋼尺進行測量。③掛籃行走到位后，立即與避雷針接地線相連

3.4 設(shè)備管理

①設(shè)備應(yīng)經(jīng)常檢修保養(yǎng)，嚴禁超負荷、超范圍作業(yè)。設(shè)備作業(yè)應(yīng)設(shè)指揮人員、操作人員應(yīng)持證上崗。②鉆機應(yīng)安放穩(wěn)定，桅桿須調(diào)直。鉆孔時若遇卡鉆、機架晃動、偏斜或發(fā)出異響等情況，應(yīng)立即斷電處理后再繼續(xù)鉆進。③塔吊進行橋面吊裝時，物品只能在梁體上方投影范圍內(nèi)移動。④汽車吊吊裝時，支腿必須全部伸出支牢。

3.5 接觸網(wǎng)保護

掛籃底距接觸網(wǎng)最小垂向距離6.6 m，大于《鐵路技術(shù)管理規(guī)程（高速鐵路部分）》不小于2 m的規(guī)定。為加強保護，進一步對梁底投影面及兩側(cè)5 m范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)加設(shè)保護條［8］。

掛籃行走至接觸網(wǎng)上方時，應(yīng)避免排水沖向接觸網(wǎng)［4］。

3.6 箱梁防傾

①重視掛籃驗收，確保兩側(cè)掛籃用料一致、軌道錨固及主后錨裝置可靠。②箱梁縱、橫方向混凝土應(yīng)對稱澆筑，不平衡質(zhì)量應(yīng)小于10 t［2］。振搗班組分2組對稱站位。減少在梁面堆放材料，避免在翼板上堆載。

3.7 開挖防護

在承臺基坑四周布點每日觀測變形。變形超過10 mm/d 時，應(yīng)停止開挖，在基坑周邊5 m 范圍內(nèi)用凈水泥漿、以0.5～1.0 MPa壓力注漿加固土體，或采用鋼軌樁加固基坑［3］。如突遇強降雨，應(yīng)立即起動備用水泵抽排，安排專人不間斷觀測基坑穩(wěn)定性。

4 營運專項措施

4.1 行車安全

①開工前應(yīng)依據(jù)行車調(diào)度信息編制施工組織和制定安全措施，并向施工現(xiàn)場充分交底。②施工組織遵循讓行列車的原則，列車放行前按規(guī)定辦理銷點手續(xù)。③要點內(nèi)不能完成任務(wù)時，應(yīng)保護好現(xiàn)場后停止施工，仔細檢查現(xiàn)場及附近鐵路設(shè)施，確認達到列車放行條件后，施工人員全部撤至安全區(qū)域再放行。④要點作業(yè)結(jié)束，經(jīng)確認鐵路設(shè)施可正常使用時，撤除防護信號、及時銷點，待列車通行正常后，施工人員方可全部撤離［7］。

4.2 設(shè)施安全

①開工前應(yīng)與設(shè)備管理單位共同確認管線、電纜及設(shè)備等，按要求劃定防護范圍和制訂保護措施，嚴禁擅自開工或擴大施工內(nèi)容和范圍。②施工中應(yīng)持續(xù)監(jiān)視設(shè)施狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常立即停工處理。設(shè)施損壞時，應(yīng)配合管理單位及時組織搶修。

4.3 防路基溜塌

①列車通過時，須停止基坑開挖等一切機械作業(yè)。②基坑開挖前用鋼軌樁加固營業(yè)線路基邊坡［3］。③營業(yè)線路肩上設(shè)3根觀測樁，間距5 m。樁基鉆孔和基坑開挖時每小時測量1 次，當(dāng)變形超過2 mm/h 時應(yīng)停工查清原因，解決后繼續(xù)施工?；娱_挖后應(yīng)繼續(xù)觀測，若無明顯變形，可每3 h測量1次。

4.4 防傾覆

①鄰近營業(yè)線的設(shè)備應(yīng)遠離營業(yè)線站位，并保持站位固定。②鉆機擺放場地應(yīng)夯實平整，并設(shè)成反坡；在桅桿1/3高度設(shè)錨栓孔，拉纜風(fēng)繩向營業(yè)線外側(cè)牽引并錨固于地錨上［7］。③吊車應(yīng)加裝力矩限制器，并在尾端兩側(cè)平衡配重增強抗傾覆能力。④塔吊重心高，扭矩大，起動制動頻繁，沖擊力大，傾覆風(fēng)險高，因此要加強塔身附著，定期檢查；嚴禁超載，規(guī)范操作。⑤經(jīng)常檢查防護棚架、腳手架桿件連接、防護網(wǎng)綁扎、連墻件、基礎(chǔ)等的可靠性，必要時應(yīng)加固。⑥如遇大風(fēng)天氣，人員和機械應(yīng)停止作業(yè)，并撤至安全區(qū)域。

4.5 防侵入

①現(xiàn)場防護員須按“一人一機”制度做好設(shè)備防護。車站駐站員應(yīng)及時通報列車來車情況［7］。②現(xiàn)場設(shè)置醒目的限界樁、限界繩等標志，防止設(shè)備調(diào)頭、轉(zhuǎn)體時侵限或人車誤入。③梁體施工物料運輸均從梁面運抵作業(yè)點。④橋上設(shè)工具箱，小型機具均放于箱內(nèi)。施工料具堆碼整齊，捆綁牢固。⑤當(dāng)天施工結(jié)束后，應(yīng)反復(fù)查驗現(xiàn)場機料具是否侵限，梁面堆放物有無墜落可能。⑥吊裝時先將物品吊離地面20～50 cm，確認吊機穩(wěn)定性和剎車可靠性、物品平衡性和綁扎牢固性后方可繼續(xù)起吊，若物品易晃動則應(yīng)拉纜風(fēng)繩。遇突發(fā)故障時，應(yīng)采取措施備降至安全區(qū)域，關(guān)閉發(fā)動機、切斷電源后進行檢修。⑦營業(yè)線上方高空作業(yè)人員須隨時系好安全帶。

5 結(jié)語

主橋連續(xù)梁已于2019 年3 月順利合龍，施工期間未發(fā)生施工安全和影響營業(yè)線營運事故?？梢?，鄰近、跨越營業(yè)線施工方案及專項措施很好地指導(dǎo)了現(xiàn)場作業(yè)，可為類似結(jié)構(gòu)形式和建設(shè)條件下橋梁的施工組織、現(xiàn)場管理提供借鑒。