緊鄰電氣化鐵路承力索預應力空心板梁拆除 關鍵技術研究

任桂林

摘 要：隨著社會的發(fā)展和交通車流量的日益增大，原來修建的等級公路現(xiàn)狀已不滿足實際需求，因此，既有橋需要拆除改建的項目也不斷增多，而上跨電氣化鐵路橋梁拆除施工因受鐵路方面封鎖要點時間限制，涉及封鎖V停點、垂停點多，風險高、涉及部門多、協(xié)調工作大、方案審查嚴、拆除周期長、點內工序繁、時間卡控緊、安全防護要求極高等因素的影響，其施工技術要求也相對較高。針對此類工程的特殊性，本文以在建京滬高速公路改擴建新沂至淮安段上跨隴海鐵路立交工程為實例，對緊鄰電氣化鐵路承力索預應力空心板梁拆除關鍵技術進行簡單闡述，可供類似工程參考。

關鍵詞：上跨電氣化鐵路;鉸縫切割;預應力空心板梁拆除

1 工程簡介

現(xiàn)狀京滬高速公路（江蘇段）采用雙向四車道，設計行車速度 120 km/h，路基寬28 m。既有京滬高速上跨隴海鐵路分離式立交橋為4孔20 m先張法預應力混凝土空心板梁橋，第二孔跨越隴海鐵路，與鐵路交角約65°，單幅布置有11片中梁，2片邊梁，共計13片空心板梁，中梁寬1 m重21.3 t，邊梁寬1.25 m重27.5 t。現(xiàn)狀橋梁下部結構為樁柱式橋墩，單幅蓋梁橫橋向長15.01 m ，蓋梁寬1.4 m，蓋梁高 1.4 m。本工程電氣化鐵路承力索距離梁底最小距離為0.5 m，回流線距離蓋梁最小距離1.72 m，安全距離小風險高。詳見圖1既有鐵路電氣化設備與舊橋立面關系圖。

2 施工總體規(guī)劃及拆除工序流程

第一步：封閉既有京滬高速左幅施工影響段，架橋機拼裝檢測備案登記工作同步完成。

第二步：根據路局批復的封鎖及停電計劃點內施工，完成既有管線、混凝土護欄拆除，板梁鉸縫切割。

第三步：采用架橋機拆除預應力空心板梁。

第四步：拆除完成，同步做好另外半幅的防護工作，保證鐵路運行安全。

3 拆除控制關鍵要點

針對板梁距離電氣化鐵路承力索安全距離小風險高的前提下，采用什么型號機械機具進行鉸縫切割、如何劃分鉸縫切割的工作面及段落，以及如何對承力索進行有效的硬隔離保護，并有效的結合好封鎖點提高功效是本工程板梁拆除的關鍵，除此之外的吊裝鋼絲繩的選用、架橋機抗傾覆以及老橋結構安全的驗算也至關重要。

3.1 鉸縫切割機具的選擇

本工程電氣化鐵路承力索距離梁底最小距離只有50 cm，因此對接觸網的安全保護尤為重要，鉸縫切割機具的選擇對施工風險控制極為關鍵，板梁厚度為85 cm，鋪裝層厚度為10 cm，實際切割厚度為95 cm?，F(xiàn)場采用以下幾種方式進行施工：

（1）采用2 m直徑的大盤鋸：普通的盤踞切割深度遠達不到95 cm，故采用直徑2 m的大型盤踞，經試驗發(fā)現(xiàn)，用此機具切割存在切割效率慢、對水的需求量較大、齒輪容易損壞、對操作手的技能需求較高等缺點，不建議使用。

（2）采用臥式繩鋸機：此繩鋸的特點是切割鋼筋混凝土過程中，繩鋸的鏈條處于水平狀態(tài)，切割的長度較長，但存在鏈條的下垂度較大問題，非鐵路跨可以使用，對于有接觸網的鐵路跨切割風險較高，不建議使用。

（3）采用立式繩鋸機：本工程鐵路跨鉸縫切割采用立式DWS-90AX-8PG，90 kW繩鋸機，此機型的特點是在切割過程中能夠保持鏈條時刻處于收緊狀態(tài)，可最大可能的避免鏈條下垂觸碰到鐵路電氣化設備（承力索、接觸網），從而保證鐵路的行車安全。鐵路跨、非鐵路跨板梁鉸縫切割均可使用。

3.2 鉸縫切割區(qū)域劃分

半幅鐵路跨梁共計13片板梁，12條鉸縫，共分為7段切割，分段切割結合了本段鐵路區(qū)間的封鎖點時間、繩鋸切割的功效以及對鐵路電氣化設備影響做小的原則進行。

根據經驗，繩鋸切割板梁鉸縫每米切割的時間為40 min，根據橋面板梁梁縫對應接觸網的位置，以1條鉸縫切割為例，擬將鐵路跨板梁分為4個區(qū)域，分別為A、B1、B2、C區(qū)，鐵路柵欄網、回流線、接觸網用不同顏色的噴漆在橋面標記出來。

其中A、C區(qū)域柵欄網之內的區(qū)域繩鋸切割時，在鐵路鄰近營業(yè)線施工B類計劃中實施，距離梁端80 cm范圍內的鉸縫暫不切割以保證板梁的穩(wěn)定性，待架橋機準備拆除板梁前采用直徑1.4 m盤踞進行切割，并配合液壓擴張器擴張梁縫。B區(qū)域的板梁鉸縫切割利用鐵路Ⅲ級封鎖點。兩條回流線之間的距離約為15.5 m，在梁端內側80 cm處用水磨鉆取直徑為10 cm的小孔（板梁鋼絞線位置距離梁側為9.5 cm，不會破壞既有老橋板梁梁體結構），線路上、上下行中心線上用水磨鉆取直徑為5 cm的小孔;在Ⅲ級封鎖點內用立式繩鋸進行施工，沿著鉸縫方向從小孔處分別向柵欄方向及線路中心線切割。距離線路中心線左右各0.5 m暫停切割，留在架橋機吊梁前采用垂停封鎖點進行切割。每臺機器切割長度為3.5 m，按照經驗，繩鋸切割速度為1 m/40 min，預計用時140 min，每個Ⅲ級封鎖點為120 min，考慮放置停車信號牌、接觸網停電耗時等，兩回流線之間的鉸縫可在5個Ⅲ級封鎖點內完成。

鐵路Ⅱ級封鎖時，繩鋸切割鐵路中心線兩側剩余1 m的鉸縫及梁端預留的80 cm鉸縫。切割時，鋼絲繩同步捆扎板梁，切割完成后，架橋機吊梁，運離鐵路跨。

3.3 對鐵路電氣化設備的防護方法

鉸縫切割對鐵路電氣化設備的承力索及回流線影響最大，繩鋸切割過程中有鏈條斷裂搭落磨損承力索及回流線的風險，直接影響行車安全。本工程承力索距離梁底最小只有50 cm，切割作業(yè)前封鎖點內停電以后，采用自制保護套人工在地面上用竹竿挑至切割孔下面，并將開口卡在承力索及回流線上進行硬防護。

防護套利用連接夾片將上套管與立桿連接牢固，支撐桿加固，防止上套管左右滑動。固定繩捆綁在立桿尾部。上套管長度100 cm，在中部取寬度4 cm的小口。使用時，調節(jié)伸縮立桿，取需要的長度。人工將立桿豎直，將上套管開口位置對準需要防護的接觸網位置，整個將其套住，并利用接觸網自身的承載能力將套管懸掛住。利用尾部的固定繩索綁在就近的鐵軌上，防止陣風將套管吹動，侵入鄰近車道。當需要保護的接觸網范圍較大時，可制作多個保護套管，并排放置，組成長條狀，保護整條接觸網。當施工結束時，松開固定繩索，上提套管，使上套管開口與接觸網平齊，橫向移動，將保護套管移除，拆除完成。

4 板梁的拆除的關鍵驗算

本工程半幅鐵路跨共計13片板梁，拆除板梁的吊裝作業(yè)除了架橋機自身的良好工況外，吊裝用的鋼絲繩合理選用很關鍵。另外為減少封鎖次數(shù)，降低對鐵路電氣化設備影響及行車安全，除邊梁一次一片外，其余采用一次吊兩片的方式，相關情況如下：

4.1 鋼絲繩的選用

板梁吊裝拆除采用鋼絲繩兜底吊方式，兩片中梁及鋪裝層重為52.6 t，鋼絲繩重187.6 kg，動荷載系數(shù)取1.2，經計算，兩片中梁起吊鋼絲繩選用2根42 mm規(guī)格為6*37S+FC，公稱對拉強度1 670 MPa，對折后兜底鋼絲繩對折后捆綁的容許拉力滿足要求，計算得邊梁起吊鋼絲繩鋼絲繩采用2根直徑48 mm，規(guī)格為6*37S+FC。

4.2 架橋機過孔抗傾覆的驗算

鐵路跨板梁拆除后，架橋機需退回。拼裝長度66 m，前支腿設置在1#蓋梁上，中支腿退回前設置在第3跨梁面上，離2#蓋梁8 m。當前支腿剛提升時為架橋機最不利工況。

經計算，縱向抗傾覆系數(shù)：M2/M1=2.46>1.5，滿足過孔要求。

4.3 老橋蓋梁承載力驗算

本次依據老橋竣工資料，架橋機參數(shù)，對采用架橋機拆除老橋上跨鐵路跨邊梁最不利工況，采用Midas Civil有限元分析軟件，以空間桿系理論為基礎進行老橋橋墩蓋梁、立柱整體結構分析，架橋機在蓋梁端工況下蓋梁計算正截面承載力以及斜截面承載力結果如下：

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG 3362-2018）第5.1.5條的規(guī)定，橋梁構件的承載能力極限狀態(tài)計算應滿足：γ0Vd≤R。

根據上述包絡圖可得知，橋梁各構件的承載能力極限能夠滿足要求。

5 結束語

京滬高速公路新沂至淮安段擴建項目上跨隴海鐵路立交工程，因其跨越既有隴海電氣化鐵路，梁體距離接觸網距離近，鉸縫切割空間嚴重受限，既有線施工天窗點控制嚴格，因此，施工中以下三個方面應高度重視。

（1）電氣化鐵路預應力空心板梁鉸縫切割的機具選擇十分關鍵，要根據鐵路跨與飛鐵路跨合理選擇相適應的機具，總體而言，立式繩鋸機適合鐵路跨和非鐵路跨板梁拆除，臥式繩鋸機不適合鐵路跨鉸縫切割，尤其是鐵路接觸網距離梁底較小的時候。

（2）鐵路跨施工要注意繩鋸切割的區(qū)域劃分，要根據鐵路營業(yè)線施工與鄰近營業(yè)線施工要求，提前標識好繩鋸和范圍，繩鋸穿鏈條的孔位要設置在承力索或回流線的正上方，以減少鏈條在承力索或回流線上方的下垂度，從而提高安全保障。

（3）在電氣化鐵路施工中，要做好對鐵路接觸網承力索的防護措施，可在施工前聯(lián)系鐵路相關單位安裝預絞絲，在施工過程中要充分考慮高壓帶電部位的安全距離。

總之，在此工程中，通過對切割機具的選用、施工區(qū)域的劃分以及對既有鐵路接觸網承力索的防護措施3個方面的正確把控，很好地解決了在電氣化鐵路上方拆除空心板梁的難題，有效地保證了施工安全和工期，可為今后類似工程提供參考和借鑒。

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