跨線橋梁施工技術(shù)與施工方案研究

李成俊

（貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司,貴州 遵義 563100）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在既有線路的基礎(chǔ)上建立跨越式橋梁的工程不斷涌現(xiàn)，通常交叉常見的方式有平面相交、下穿通過、上跨越，這對跨線橋梁的施工方案和施工技術(shù)提出了更高的要求。對此，許多專家學(xué)者進(jìn)行了大量研究，其中白雪[1]借用有限元軟件Midas/GTS 建立關(guān)于樁基基礎(chǔ)施工階段、承臺墩柱施工階段和上部結(jié)構(gòu)施工階段的三維數(shù)值模型來研究對既有高鐵箱涵結(jié)構(gòu)的影響，提出相關(guān)控制措施；申國朝[2]通過軟件模擬結(jié)合實(shí)際跨線橋建立模型對橋梁加寬部分的受力和整體結(jié)構(gòu)靜力進(jìn)行分析驗(yàn)證，結(jié)構(gòu)表明橋梁整體各個部分的受力都符合相關(guān)要求；張蕾[3]等人對某跨線橋進(jìn)行靜動載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該跨線橋梁具有一定的安全儲備，整體橋梁剛度符合設(shè)計要求，能夠滿足日常的運(yùn)行安全需求。

該文參考現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上[4-8]，運(yùn)用理論知識和層次分析法結(jié)合實(shí)際工程案例對跨線橋梁中常見兩種梁體形式跨線轉(zhuǎn)體橋和跨線頂推橋施工過程中的關(guān)鍵施工工藝及流程進(jìn)行分析對比，希望能夠?qū)缇€橋梁工程提供一定的參考價值。

1 工程概況

某高速公路橋，第16 跨為上跨既有鐵路營業(yè)線，鐵路線為單線鐵路，鐵路一側(cè)具有較大的空地方便施工，跨度36 m，箱梁的邊梁重為118.5 t，中梁重為106.5 t，既有鐵路營業(yè)線和新建橋梁中心線以交叉角35 °橫跨上方，梁底距離線路軌面高度左幅為10.48 m，右幅為11.05 m，墩柱邊緣距離既有鐵路中心的最小距離為7.5 m，符合鐵路限界要求，跨線橋橫斷面如圖1 所示。

圖1 跨鐵路橫斷面布置圖

2 分析垮線橋梁施工技術(shù)

頂推跨線、轉(zhuǎn)體跨線適用在新建橋梁的縱向或者在既有鐵路順向的兩側(cè)或者一側(cè)有較大施工空地時，當(dāng)新建橋縱向上有存在某些建筑物或者其他結(jié)構(gòu)物影響時，此時推薦采用轉(zhuǎn)體跨線施工的方法；當(dāng)新建橋的兩側(cè)有其他結(jié)構(gòu)物影響時，此時推薦采用頂推跨線施工的方法；如果新建橋和既有鐵路營業(yè)線周圍施工條件較好，可以采用頂推法和轉(zhuǎn)體法施工，通過選擇綜合指標(biāo)比較好的跨越方式。頂推跨線施工工藝比較復(fù)雜，需要分階段分要點(diǎn)進(jìn)行頂推到位后才可以落梁施工，需要消耗較大的成本和較長的時間。轉(zhuǎn)體跨線施工方法由于需要的施工時間比較短，施工工藝比較簡單，是目前比較常用且對既有鐵路營業(yè)影響最小的施工方式之一。

2.1 跨線主體橋分析

2.1.1 原理

橋梁轉(zhuǎn)體施工主要部件由上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤、球鉸、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成[8]。需要先在既有鐵路線外側(cè)空曠場地把橋梁下部結(jié)構(gòu)、橋梁轉(zhuǎn)體系統(tǒng)、橋梁預(yù)制等前期準(zhǔn)備工作完成，對營業(yè)線路進(jìn)行管控，最后才能進(jìn)行轉(zhuǎn)體安裝。轉(zhuǎn)體施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 轉(zhuǎn)體施工工藝流程頭

2.1.2 主梁施工

通?？梢圆捎弥苯臃ìF(xiàn)澆、懸臂拼裝法和掛籃法懸臂澆筑等方法，同時綜合考慮主梁自身工況和施工環(huán)境進(jìn)行選擇，剩下的合龍段施工必須在轉(zhuǎn)體完成后進(jìn)行。

2.1.3 轉(zhuǎn)體施工

在向相關(guān)部門審批同意之后，在規(guī)定的時間段內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)體調(diào)試和轉(zhuǎn)體施工，按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50—2011）中對轉(zhuǎn)體牽引力的計算，可以根據(jù)計算公式（1）：

式中，T——轉(zhuǎn)體的牽引力（kN）；G——轉(zhuǎn)體的總重量（kN）；r——球鉸平面的半徑（m）；D——牽引力偶臂（m）；f——摩擦力，通常按經(jīng)驗(yàn)取值f靜=0.1，f動=0.06。

2.1.4 施工要點(diǎn)

轉(zhuǎn)體橋成功的關(guān)鍵點(diǎn)在于施工精度和施工質(zhì)量的精確把控。轉(zhuǎn)體橋的施工迅速對正在營運(yùn)的線路影響較??；轉(zhuǎn)體系統(tǒng)需要的組件比較簡單，需要的牽引力也比較??；可參考掛籃懸澆法對既有鐵路線上方的橋體進(jìn)行合龍。

2.2 跨線頂推橋

2.2.1 原理

頂推橋施工的主要部件由臨時墩、主墩和臨時墩頂滑移裝置、主梁預(yù)埋后錨機(jī)和前后導(dǎo)梁、側(cè)位糾偏頂推系統(tǒng)、側(cè)位糾偏和限位裝置、頂落梁設(shè)備等[9-10]。采用支架法現(xiàn)澆或者選擇拼裝法朝新建橋中心線在既有線路外側(cè)進(jìn)行梁體施工和安裝，主要是通過主墩和臨時墩分階段按照規(guī)范操作把梁體向前頂推，頂推到位后進(jìn)行正式支座的安裝直到完工。頂推橋施工工藝流程如圖3所示。

圖3 頂推橋施工工藝流程圖

2.2.2 頂推橋主梁施工

支架體系、臨時墩前提準(zhǔn)備、預(yù)制的下部結(jié)構(gòu)可以同時進(jìn)行施工，按照施工方案對臨時墩滑移裝置進(jìn)行安裝，然后把頂推設(shè)備、前后導(dǎo)梁、牽拉后錨等預(yù)埋件和主梁施工同步進(jìn)行，主梁預(yù)制部分完成后安鋼絞線、千斤頂?shù)取?/p>

2.2.3 頂推施工

頂推施工階段主要包括在既有路線安全距離區(qū)域外把千斤頂放在操作平臺上，同時在千斤頂和墩身之間安裝防護(hù)設(shè)備和承力墊，借用鋼絞索、后錨、前后導(dǎo)梁及千斤頂分次將主梁拖拉到指定位置后進(jìn)行支座安裝和梁體固定。

2.2.4 施工要點(diǎn)

在新建橋中心線，既有鐵路線外層進(jìn)行橋體預(yù)制；主墩、臨時墩、梁體支架體系可以同期進(jìn)行施工；跨線頂推施工分次分要點(diǎn)在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行施工；頂推期間需對既有鐵路線路進(jìn)行保護(hù)，由于頂多要點(diǎn)較多，施工需要較長時間。

3 分析施工方案

跨線橋施工方案評估主要從造價、工期、質(zhì)量、安全、環(huán)境和對既有線路的影響等方面進(jìn)行分析。

3.1 施工方案影響因素

跨線轉(zhuǎn)體橋與跨線頂推橋施工影響因素對比分析詳見表1。

表1 跨線轉(zhuǎn)體橋與跨線頂推橋施工影響因素分析表

3.2 層次分析法比選方案

從具體項目出發(fā)，首先要明確評價的目標(biāo)，再根據(jù)相關(guān)的方案來制定評價準(zhǔn)則，最后將評價目標(biāo)、評價準(zhǔn)則和既定的方案綜合起來建立。

3.2.1 層次結(jié)構(gòu)模型

層次結(jié)構(gòu)模型圖，如圖4 所示。

圖4 層次結(jié)構(gòu)方案模型

3.2.2 兩兩比較影響因素

（1）從準(zhǔn)則層分析，兩兩比較影響因素結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 影響因素兩兩比較結(jié)果

（2）從方案層分析，針對影響因素的比對結(jié)果如下：①從在對既有線路運(yùn)營的影響方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法影響較小，所以跨線轉(zhuǎn)體方法得5 分（對既有線路運(yùn)營影響小的得分）；②從在工期方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法需要的時間少，所以跨線轉(zhuǎn)體方法得5 分（施工期用時少的得分）；③從造價方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法需要的費(fèi)用低，所以跨線轉(zhuǎn)體方法得2 分（施工費(fèi)用低者得分）；④從環(huán)境方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法更加適應(yīng)環(huán)境，占用面積少，占用時間短，跨線轉(zhuǎn)體方法得5 分（對環(huán)境影響小的得分）。

4 結(jié)論

為研究跨線橋梁施工技術(shù)和施工方案，運(yùn)用理論知識和層次分析法結(jié)合實(shí)際工程案例對跨線橋梁中常見兩種梁體形式跨線轉(zhuǎn)體橋和跨線頂推橋施工過程中的關(guān)鍵施工技術(shù)、施工安排、施工工藝流程進(jìn)行分析對比，并在實(shí)際工程案例的基礎(chǔ)上運(yùn)用層次分析法建模、計算來對工程概況、施工方案、方案有效性進(jìn)行論述，從造價、工期、質(zhì)量、安全、環(huán)境和對現(xiàn)有路線的影響等緯度對施工方案進(jìn)行分析研究。研究結(jié)果表明：跨線橋梁形式有很多種，在設(shè)計階段要結(jié)合既有營業(yè)路線和新建路線的交叉角度、地理環(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)等方面綜合考慮，不同的施工跨越方式對應(yīng)不同的施工方案和施工工藝。施工方案的確定是整個工程設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)，要充分考慮不同工序、不同因素對工程施工的影響，只有合理、科學(xué)、規(guī)范地對施工方案進(jìn)行比選，才能確保既有線路的安全和施工安全。