涉鐵立交橋建設(shè)中安全管理研究

羅 冬

（江西贛榕地方鐵路開發(fā)建設(shè)有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

隨著城市交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)步伐的不斷加快，新建或既有道路改造與鐵路營業(yè)線交集趨于密集。對于上跨鐵路營業(yè)線的橋梁建設(shè)項(xiàng)目，在建設(shè)過程中如何實(shí)現(xiàn)“有序可控”，在確保不影響既有鐵路營業(yè)線運(yùn)營的前提下，實(shí)現(xiàn)安全、保質(zhì)、保量地完成建設(shè)工作成為研究熱點(diǎn)。冉騰飛[1]為消減涉鐵施工可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)源，對涉鐵轉(zhuǎn)體橋梁施工階段的安全評價(jià)進(jìn)行了研究?？孪蛳瞇2]分析了涉鐵工程經(jīng)營管理過程中存在的問題，對涉鐵工程管理機(jī)制展開了探索與研究。王曉靖[3]對涉鐵城市立交橋改造工程的設(shè)計(jì)、施工特點(diǎn)進(jìn)行了分析。俞峰[4]基于涉鐵施工管理的特殊需求和目前管理現(xiàn)狀分析，對全方位管理、規(guī)范化管理方案進(jìn)行了研究。阮強(qiáng)等[5]就如何建立涉鐵工程安全風(fēng)險(xiǎn)控制管理及各環(huán)節(jié)監(jiān)管履職體系建設(shè)進(jìn)行了探索。該文以南昌市九洲高架洪都立交改建工程為例，從設(shè)計(jì)、施工層面探討涉鐵立交建設(shè)的安全管理工作。

1 工程背景

九洲高架和洪都大道是南昌市一環(huán)線的重要組成部分，共同承擔(dān)了截流放射性交通、服務(wù)中心城區(qū)快速通行的交通功能。九洲高架跨越井岡山大道后止于京九鐵路東側(cè)，與洪都大道形成“L”形立交節(jié)點(diǎn)，但二者轉(zhuǎn)換的立交橋一期工程只有3 條匝道，通行能力不足，交通擁堵問題日益嚴(yán)峻。為此，南昌市啟動(dòng)了九洲高架東延工程，其中對“L”形立交橋的拓寬擴(kuò)容工作是其重要控制性工程。

如圖1 所示，拓寬立交橋上跨既有京九鐵路新溪框架橋，主跨采用42 m 預(yù)制小箱梁上跨京九鐵路，兩側(cè)引橋?yàn)楝F(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁。為緩解該立交節(jié)點(diǎn)建設(shè)過程中的交通壓力，在九洲高架跳水臺處匝道內(nèi)側(cè)設(shè)立鋼便橋作為涉鐵工程未實(shí)施前的導(dǎo)改道路。該工程道路中心線與鐵路斜交，夾角約66°，新建橋墩距離既有鐵路中心線最小距離僅7.96 m，距離既有鐵路柵欄最小距離僅4.04 m。

圖1 上跨京九鐵路立交改擴(kuò)建工程

2 從設(shè)計(jì)層面保證結(jié)構(gòu)安全

2.1 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)鐵路建設(shè)工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理要求，設(shè)計(jì)單位編制風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)施細(xì)則，通過風(fēng)險(xiǎn)識別、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)控制等降低和減少災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)損失，按照規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)原則合理選擇設(shè)計(jì)方案。

九洲高架立交橋不僅上跨京九鐵路新溪框架橋，且橋址處于中心城區(qū)，橋下是井岡山大道和江鈴立交，如圖2 所示。沿線各類管線密集、縱橫交錯(cuò)，管線遷改對基礎(chǔ)施工影響大，限制條件多，建設(shè)難度大。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，立交橋主跨優(yōu)先考慮轉(zhuǎn)體施工方案，但受場地條件限制，主跨無法采用轉(zhuǎn)體施工方案，經(jīng)過專家評審會(huì)議，決定采用預(yù)制42 m 小箱梁方案，兩側(cè)引橋則采用現(xiàn)澆箱梁方案。主橋、引橋與老橋上部結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)不連接，跨縫設(shè)置橋面混凝土鋪裝采用UHPC，內(nèi)部設(shè)置U 形不銹鋼板及橫向跨縫鋼筋加強(qiáng)。主引橋交接墩均為既有橋墩，引橋橋墩主要為方柱式、偏心方柱、花瓶式實(shí)體墩3種。

圖2 主跨縱斷面（m）

2.2 結(jié)構(gòu)安全復(fù)核

為確保結(jié)構(gòu)的安全，必須對既有橋墩和新建橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。設(shè)計(jì)單位采用橋梁博士v4.2、Midas Civil 2021 兩款軟件對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，設(shè)計(jì)荷載采用1.3 倍城市-A 級。主梁材料采用C50 混凝土，公稱直徑15.2 mm 的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，橋墩采用C35 混凝土，根據(jù)規(guī)范進(jìn)行荷載組合。主梁部分仿真計(jì)算結(jié)果如圖3所示，持久狀況承載能力極限狀態(tài)下主梁的最大彎矩、剪力值均處于包絡(luò)圖內(nèi)，說明在持久狀況承載能力極限狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)彎、剪承載力均符合規(guī)范要求，在其他條件下，主梁、橋墩結(jié)構(gòu)驗(yàn)算均符合規(guī)范要求，設(shè)計(jì)方案合理，保證了結(jié)構(gòu)本身的安全。

圖3 主梁部分驗(yàn)算結(jié)果（橋梁博士）

2.3 監(jiān)測方案設(shè)計(jì)

為準(zhǔn)確了解橋梁施工期間對京九鐵路框架橋的影響，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的危險(xiǎn)，并采取相應(yīng)措施，將不利影響減至最小，根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求并結(jié)合該工程特點(diǎn)、現(xiàn)場情況及業(yè)主要求，該工程現(xiàn)場監(jiān)測的主要內(nèi)容見表1。

表1 測點(diǎn)布置統(tǒng)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，橋梁沉降觀測點(diǎn)可利用在混凝土結(jié)構(gòu)上植入鋼釘設(shè)置，也可以利用植筋方式在相應(yīng)位置上設(shè)置變形觀測點(diǎn)，但由于現(xiàn)場橋梁施工需要使用大型設(shè)備，為了預(yù)防大型設(shè)備作業(yè)時(shí)損壞既有橋墩，故該項(xiàng)目宜采用沉降貼紙萊卡銦鋼尺貼標(biāo)，如圖4 所示。為在新溪框架橋每個(gè)墻身、墩柱及頂板上布設(shè)裂縫監(jiān)測點(diǎn)，使之能夠充分控制監(jiān)測對象的變形狀態(tài)。

圖4 傳感器布設(shè)

3 從施工層面進(jìn)行安全管控

3.1 安全風(fēng)險(xiǎn)源分析

對涉鐵橋梁施工階段進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析是保證鐵路運(yùn)營安全的重要保障，應(yīng)充分研究施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)源，并加以識別和干預(yù)，方可在施工中得到有效控制，減小對鐵路運(yùn)營安全的影響。針對橋梁施工對既有鐵路的影響分析，需要采取安全防護(hù)措施的主要范圍有鄰近營業(yè)線的鉆孔樁施工、放坡開挖施工、墩柱和梁體模板、混凝土施工、大型設(shè)備等。表2 歸類了可能存在的安全隱患。

表2 施工風(fēng)險(xiǎn)源

3.2 規(guī)范施工設(shè)備操作

從表2 可知，直接或間接涉及大型機(jī)械的風(fēng)險(xiǎn)源較多，故規(guī)范施工設(shè)備的操作顯得尤為重要。合理高效的設(shè)備操作不僅可以確保施工進(jìn)度，保障施工人員的生命安全，還能最大程度地降低施工機(jī)械侵入鐵路限界，保證營業(yè)線安全。首先，大型機(jī)械操作人員（吊車、鉆機(jī)、挖掘機(jī)、汽車泵）等需進(jìn)行崗前培訓(xùn)，考試合格后方可上崗。其次，在現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，在進(jìn)行有侵入鐵路限界的操作時(shí)，應(yīng)提前做好預(yù)案，如圖5 為汽車吊操作空間示意，不得隨意變更操作方式，避免因操作不當(dāng)引發(fā)事故。同時(shí)，設(shè)備操作人員要時(shí)刻保持專注，杜絕操作中的馬虎大意，確保每個(gè)動(dòng)作精準(zhǔn)有序。另外，設(shè)備的日常檢查和維護(hù)也是保證操作順利的關(guān)鍵，定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，避免在施工過程中出現(xiàn)設(shè)備故障。

圖5 承臺鋼筋、模板吊裝站位布置（m）

3.3 自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)

由于現(xiàn)場施工環(huán)境較為復(fù)雜，為保證人員安全，現(xiàn)場采用了自動(dòng)化水準(zhǔn)觀測系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及受影響范圍，共布設(shè)12 個(gè)垂直位移監(jiān)測點(diǎn)。垂直位移監(jiān)測主要采用液壓式靜力水準(zhǔn)儀對各監(jiān)測對象進(jìn)行監(jiān)測，采用液壓式靜力水準(zhǔn)儀LY211A 可在無需操作人員干預(yù)的條件下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測、記錄、處理、存儲、報(bào)表編制、預(yù)警預(yù)報(bào)等功能，具有穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、受外界溫度環(huán)境影響小、體積小、防潮防水等性能，設(shè)備工作電壓為12~36 V，可在-25～75 ℃溫度下正常工作，監(jiān)測精度能達(dá)到±0.1 mm。

圖6所示的是基于靜力水準(zhǔn)儀的自動(dòng)化觀測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由靜力水準(zhǔn)儀和靜力水準(zhǔn)管路組成。靜力水準(zhǔn)儀包括主體容器、連通管、傳感器等部件。靜力水準(zhǔn)儀是利用連通液的原理進(jìn)行沉降觀測，多支通用連通管連接在一起的儲液面總是在同一水平面上，通過測量不同儲液罐的液面高度，經(jīng)過計(jì)算可以得出各個(gè)靜力水準(zhǔn)儀的相對差異沉降。

圖6 基于靜力水準(zhǔn)儀的自動(dòng)化觀測系統(tǒng)

通過數(shù)據(jù)分析，評定施工對既有京九鐵路設(shè)施結(jié)構(gòu)的影響，及時(shí)判斷既有鐵路設(shè)施的結(jié)構(gòu)安全，對可能發(fā)生的事故提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，避免事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

在涉鐵橋梁設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、荷載承受能力和防護(hù)措施，從結(jié)構(gòu)本身保證安全。施工階段要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案，確保材料質(zhì)量和施工工藝符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)需要對潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并采取正確有效的規(guī)避措施。只有在設(shè)計(jì)和施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)守安全原則，才能實(shí)現(xiàn)涉鐵工程的安全管控目標(biāo)。