既有上跨鐵路立交橋改擴建施工技術(shù)

龍小偉

（中鐵二十四局集團有限公司，上海 200433）

1 工程概況

G107 國道跨京廣鐵路立交橋建成于1990 年，曾是湖北省孝感市連接主城區(qū)的重要通道?，F(xiàn)因G107 國道改擴建施工，需拆除舊橋再重建，以提升橋梁的通行功能。舊橋為5×20m 簡支T 梁橋，全長100m，寬15m。舊橋拆除后，在原址新建2×60m 轉(zhuǎn)體T 構(gòu)橋梁跨越京廣鐵路，3 墩2 跨，長120m。

項目所在地為京廣鐵路下行線K1124+310 附近，該鐵路為雙線電氣化鐵路，是國家重要鐵路干線，行車密度大，橋下凈空≥8m。

此工程的建成，能夠打通孝感東城區(qū)北上的交通“瓶頸”，極大提升周邊路網(wǎng)的通行能力，起到貫通南北、連通東西、梳理城區(qū)北向進出城交通的作用，符合孝感城市交通發(fā)展和城市的總體規(guī)劃，也是孝感城市社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。

2 總體施工方案

此項目由孝感市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局委托武漢武鐵工程項目管理有限公司代建，計劃工期20 個月。我們通過配合中國市政工程中南設(shè)計研究院多次對接武漢武鐵工程項目管理有限公司后，明確采取“先拆后建”的總體思路進行施工。

（1）采用架橋機對既有鐵路橋的T 梁進行拆除，蓋梁及墩柱采用繩鋸分段切割后利用架橋機吊裝至指定位置。拆除之前需對G107 國道封閉，配合交通部門做好交通導(dǎo)改工作。

（2）新建兩幅2×60m 轉(zhuǎn)體T 構(gòu)橋梁跨越京廣鐵路，為了在施工期間最大程度保障京廣鐵路線的正常運營，采用支架法現(xiàn)澆梁部再平轉(zhuǎn)法施工。施工期間要與鐵路部門密切配合。

3 拆除既有鐵路橋施工要點

3.1 既有鐵路橋現(xiàn)狀

通過現(xiàn)場踏勘調(diào)研，既有鐵路橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制T梁，跨徑20m，橫橋向布置5 榀，濕接縫寬0.76m，跨中設(shè)兩道中橫隔板，兩端設(shè)一道端橫隔板。下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩，橋墩采用3 根直徑1.4m 的圓柱墩，柱頂接蓋梁。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，直徑1.5m，樁頂設(shè)地系梁連成整體。橋臺采用肋板式橋臺。橋梁第二聯(lián)跨越京廣鐵路，由于該橋梁為G107 國道的一段，車流量大。

3.2 拆除施工順序

鄰近營業(yè)線拆橋（5×20m 簡支T 梁橋）總體施工程序：架橋機安裝就位→第1 跨橋面附屬拆除（演練、破除鋪裝層調(diào)查結(jié)構(gòu)）→橋面系破除→拆T 梁、橋墩蓋梁、墩柱→架橋機拆卸完成。

正式施工前，向中國鐵路武漢局集團有限公司申報橋梁拆除施工方案，方案審批后辦理封鎖監(jiān)督計劃表，嚴格按照審批施工計劃進行施工。

3.3 拆除施工要點

3.3.1 架橋機拼裝及過孔

架橋機選用JQGS280t/60m 型，具有跨步行進、自平衡過孔、操作人員勞動強度低、各支腿靈活運行、過孔穩(wěn)定好等優(yōu)點。架橋機拼裝采用2 臺25t 汽車吊在第1 聯(lián)橋面進行，拼裝及過孔重點做好全面安檢和風(fēng)險控制措施。

（1）現(xiàn)場安裝后須經(jīng)專業(yè)的檢測檢驗機構(gòu)檢驗合格，發(fā)放使用證、掛驗收合格牌后方可投入使用。架橋機應(yīng)設(shè)置避雷裝置。架橋機縱向運行軌道兩側(cè)規(guī)定高度要求對應(yīng)水平，保持平穩(wěn)。架橋機工作前，應(yīng)調(diào)整前、中、后支腿高度，使架橋機主梁縱向坡度＜1.5%?？v向行走軌道的鋪設(shè)縱坡＜3%，不滿足時應(yīng)調(diào)整至此要求[1]。

（2）委托孝感供電車間對架橋機等設(shè)備的接地電阻進行測試，要求電阻不大于5Ω。接地采用50mm×50mm 鍍鋅扁鋼將蓋梁上的接地鋼筋和前后支腿橫移軌道焊接，形成接地線。

（3）架橋機在過孔過程中的前、中、后前支腿支設(shè)前，梁頂支設(shè)位置應(yīng)用黃砂找平，并鋪設(shè)2cm 厚鋼板，以確保架橋機安全、穩(wěn)定過孔。

3.3.2 上部結(jié)構(gòu)分離及拆除

分離施工時，先破除橋面鋪裝層、調(diào)平層，主跨防撞欄桿、防撞墻可不拆除，后續(xù)直接和梁一起進行拆除。防拋網(wǎng)及其他附屬設(shè)施拆除時采用雙條麻繩把物體固定在既有老橋的防護欄桿上，確保附屬設(shè)施及防拋網(wǎng)不會墜落到鐵路線上。T 梁采用板式橡膠支座，支座上鋼板與梁體不連接，不影響拆梁。拆梁采用封鎖要點施工。上部結(jié)構(gòu)拆除時，要特別注意以下兩點。

（1）梁板拆除按先邊梁后中梁的順序進行。拆梁前對梁進行逐片檢查，將梁表面清理干凈，確保梁被吊起后無異物掉落。梁分離可使用壓鉗分離，吊離梁片前必須清除雜物。根據(jù)濕接縫、中橫梁及端橫梁的長度、厚度及施工機具的構(gòu)造效率，配備足夠數(shù)量的破碎錘及繩鋸。

（2）拆梁作業(yè)須統(tǒng)一指揮，嚴格按照架橋機操作規(guī)程進行。拆梁作業(yè)在天氣刮6 級以上大風(fēng)時、雨霧天氣、夜間禁止作業(yè)。

3.3.3 下部結(jié)構(gòu)拆除

蓋梁整體吊裝，每根墩柱分一次進行吊裝。單個墩身拆除前，先在墩身上部向下3m 位置設(shè)置抱箍，植入錨固筋，吊機通過吊鉤吊在抱箍耳朵上進行吊離。墩柱遺留部分采用風(fēng)鎬點內(nèi)鑿除、點內(nèi)人工運出線路，同步進行。鑿除時采用維護隔離，防止人員隨意走動，造成線路影響。

4 新建轉(zhuǎn)體T 構(gòu)橋施工要點

4.1 兩幅橋梁橫斷面布置

新建兩幅（60+60）m 轉(zhuǎn)體T 構(gòu)橋梁跨越京廣鐵路，左幅三車道，右幅四車道。

（1）以既有橋中軸線為中心，左偏8.75m 新建2×60m 轉(zhuǎn)體T 構(gòu)橋，橋面寬17m。下錨式接觸網(wǎng)柱距新建橋面邊緣1m，柱頂高程35.53m。左幅橫斷面布置：0.5m防撞墻+4m 非機動車道+0.5m 防撞墻+0.5m 路緣帶+3×3.5m 機動車道+0.5m 路緣帶+0.5m 防撞墻=17m。

（2）以既有橋中軸線為中心，右偏10.5m 新建2×60m 轉(zhuǎn)體T 構(gòu)橋，橋面寬20.5m。下錨式接觸網(wǎng)終端柱距離橋面邊緣2.5m，柱頂高程35.37m。右幅橫斷面布置：0.5m 防撞墻+4m 非機動車道+0.5m 防撞墻+0.5m 路緣帶+4×3.5m 機動車道+0.5m 路緣帶+0.5m 防撞墻=20.5m。

4.2 新建施工順序

采用支架法現(xiàn)澆梁部再平轉(zhuǎn)法施工，順時針轉(zhuǎn)體86°就位。主要施工流程如下。

（1）鉆孔樁施工；轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤施工；轉(zhuǎn)體球鉸安裝；轉(zhuǎn)體上轉(zhuǎn)盤施工。

（2）主墩施工，主墩縱向中心線平行于既有鐵路（后期通過轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)至本線線路中心線方向）。

（3）沿平行既有鐵路方向搭設(shè)梁部現(xiàn)澆支架；主梁施工完畢后呈兩側(cè)懸臂狀態(tài)；主梁平面轉(zhuǎn)體，主墩及主梁梁中心線與本線線路中心線重合；主梁平面線形與設(shè)計線形吻合、立面線形與本階段設(shè)計線形完全吻合后，施工混凝土，封固轉(zhuǎn)盤；搭設(shè)落地支架施工邊跨現(xiàn)澆段。

（4）合龍段施工，永久支座就位，完成體系轉(zhuǎn)換；最后進行橋面工程施工。

由于是營業(yè)線施工，在進行施工方案審查后，到中國鐵路武漢局集團有限公司辦理營業(yè)線施工安全審批手續(xù)，提報施工監(jiān)督計劃。所有工作均提前3d 書面通知設(shè)備管理單位，在其派人員到場配合的情況下進行作業(yè)。

4.3 新建施工要點

4.3.1 箱梁施工

（1）支架預(yù)壓。根據(jù)橋址處地形地質(zhì)條件，現(xiàn)澆梁采用貝雷片梁式支架+碗扣式滿堂支架組合式結(jié)構(gòu)，樁柱式基礎(chǔ)。

為了消除地基的不均勻沉降和支架的非彈性變形，給后續(xù)預(yù)起拱提供依據(jù)，同時為了再次驗算支架的強度、剛度和穩(wěn)定性，應(yīng)在底側(cè)模部分安裝完成之后對其進行預(yù)壓，預(yù)壓重量為現(xiàn)澆箱梁重量的110%。根據(jù)現(xiàn)場場地條件結(jié)合現(xiàn)澆梁截面尺寸等，采用沙、沙袋、水袋組合方式進行預(yù)壓，先在底板上鋪滿散沙，上面鋪設(shè)水袋，沙袋布置在翼緣板位置，分三級預(yù)壓，每階段的預(yù)壓荷載分別為設(shè)計預(yù)壓重量的60%、80%、100%。

（2）箱梁混凝土施工。箱梁混凝土采用汽車泵泵送，路線走線方向左幅設(shè)置1 臺汽車泵，路線走向方向右幅設(shè)置1 臺汽車泵，分別布置在箱梁翼緣板兩側(cè)，8 輛混凝土運輸車?；炷练謨纱螡仓尚?，第一次澆筑至內(nèi)頂板下55cm 處，即內(nèi)齒板底部位置。第二次澆筑剩余部位混凝土。

混凝土配合比應(yīng)通過試驗確定，混凝土養(yǎng)護要求保溫、保濕、防曬，盡量減少收縮、溫差的影響[2]。

（3）預(yù)應(yīng)力工程。（60+60）m T 構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋的孔道由澆筑在混凝土中的波紋狀金屬管構(gòu)成，壁厚≥0.3mm。箱梁頂板懸臂預(yù)應(yīng)力束在主梁支架現(xiàn)澆時張拉，腹板預(yù)應(yīng)力束待T 構(gòu)轉(zhuǎn)體到位后落在支座上后在張拉。橫向預(yù)應(yīng)力均采用兩端張拉方式。張拉前應(yīng)對孔道進行摩阻測試。

預(yù)應(yīng)力筋采用應(yīng)力控制方法張拉，以伸長值進行校核。確定實際伸長值時，應(yīng)包括初應(yīng)力以下的推算伸長值和通過量測獲得的伸長值，理論伸長值根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的長度、截面面積、彈性模量、平均張拉力計算確定，二者差值在±6%以內(nèi)。張拉結(jié)束壓漿前，應(yīng)清潔孔道，采用經(jīng)過試配且各項性能指標(biāo)符合設(shè)計要求的漿液盡早壓漿。

4.3.2 T 構(gòu)橋轉(zhuǎn)體施工

橋長120m，包含轉(zhuǎn)體段長度110m 和5m 的后澆段（2 個），轉(zhuǎn)體段縱向劃分為14 個節(jié)段。

以左幅為例，右幅橋梁施工與之相同。

左幅17m 橋面寬截面采用單箱單室直腹板形式；主墩下部結(jié)構(gòu)采用空心墻式墩，墩梁固結(jié)；鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；承臺總高6.5m，兩層，下承臺高3.4m，上承臺高3.1m，上層兼做轉(zhuǎn)體支座的上轉(zhuǎn)盤。估算轉(zhuǎn)體總重量約176000kN。

選用一套HLDKA-4 型主從隨動控制液壓頂推系統(tǒng)，主要機具設(shè)備包括2 臺ZLD2000 型連續(xù)頂推千斤頂、2 臺ZTB25 液壓泵站和電腦。轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)盤內(nèi)埋設(shè)有兩束牽引索，每束由19 根強度等級為1860MPa、φs15.24鋼絞線組成，其安全系數(shù)大于2。

（1）轉(zhuǎn)動原理。承臺分為下承臺和上轉(zhuǎn)盤兩部分，在中間增加了轉(zhuǎn)動核心結(jié)構(gòu)球鉸。在下轉(zhuǎn)盤與上轉(zhuǎn)盤間布置4 道I28b 工字鋼鎖定，待梁體混凝土澆筑完畢后對稱解除鎖定。對盤繞在轉(zhuǎn)盤上的牽引鋼束施加牽引力，形成水平力偶使上轉(zhuǎn)盤以球鉸為中心帶動橋梁上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動就位[3]。

（2）轉(zhuǎn)體施工。應(yīng)在正式轉(zhuǎn)體前進行試轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)前，應(yīng)提前收集如下參數(shù)：轉(zhuǎn)體拽拉力、靜摩擦力、動摩擦力、轉(zhuǎn)體速度。試轉(zhuǎn)結(jié)束，分析采集的各項數(shù)據(jù)，修正編制詳細的轉(zhuǎn)體實施方案，經(jīng)中國鐵路武漢局集團有限公司批準(zhǔn)后，才能正式轉(zhuǎn)體。本橋?qū)㈨槙r針方向旋轉(zhuǎn)86°至成橋位置，轉(zhuǎn)體就位后調(diào)整梁體線性，封固中墩處球鉸結(jié)構(gòu)的上、下盤。首先，轉(zhuǎn)體牽引力應(yīng)有一定的富余，轉(zhuǎn)體牽引力計算如下：

式中：R——球鉸平面半徑，R=2m；G——轉(zhuǎn)體總重量，G=176000kN；D——牽引力偶臂，D=14.4m；f——球鉸摩擦系數(shù)，f靜=0.1，f動=0.06。

啟動時所需最大牽引力T=2/3×（R·G·f靜）/D=1629.63kN。

轉(zhuǎn)動過程中所需牽引力T=2/3×（R·G·f動）/D=977.8kN。

啟動時所需最大牽引力及轉(zhuǎn)動過程中所需牽引力均小于ZLD2000 型連續(xù)頂推千斤頂公稱牽引力2000kN，符合要求。

其次，按設(shè)計轉(zhuǎn)體角速度ω 為0.01rad/min（線速度v為1.0m/min），可以算得：

轉(zhuǎn)體梁端所過弧線長LD=2π×65×86/360=97.51m；轉(zhuǎn)體時間T=LD/v=98min。

牽引索控制角速度：86/98=0.88°/min。

最后，試轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)順時針轉(zhuǎn)動10°（具體度數(shù)以監(jiān)控單位出具數(shù)據(jù)為準(zhǔn)），用時11min，可以算得要點時間：T=98-11=87min。

施工需要垂直天窗時間，計劃要點150min，具體時間以中國鐵路武漢局集團有限公司批復(fù)的時間為準(zhǔn)。等主梁轉(zhuǎn)體到位后，在當(dāng)日氣溫最低且穩(wěn)定的時段內(nèi)進行合龍段施工，合龍后按設(shè)計規(guī)定完成體系轉(zhuǎn)換和支座反力調(diào)整[4]。

5 安全措施

（1）本工程上跨營業(yè)線施工的安全風(fēng)險大、施工協(xié)調(diào)復(fù)雜，應(yīng)該配備具有豐富營業(yè)線拆梁施工經(jīng)驗和路局營業(yè)線施工培訓(xùn)考試合格的安全員、防護員、技術(shù)人員等。

（2）對施工中使用的各類機械設(shè)備，定期、不定期地檢查、維修保養(yǎng)，保證有足夠的安全系數(shù)。所有動力、照明電路按照規(guī)定的線路進行鋪設(shè)，定時檢查，確保安全。

（3）可運用BIM 技術(shù)，收集現(xiàn)場視頻監(jiān)控、轉(zhuǎn)速監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測、風(fēng)速監(jiān)測、溫度監(jiān)測等數(shù)據(jù)，對轉(zhuǎn)體施工進行碰撞檢查、三維可視化交底，在轉(zhuǎn)體前將轉(zhuǎn)體時可能產(chǎn)生的問題一一模擬預(yù)判，把問題消滅在萌芽狀態(tài)，確保整個過程進度可控、安全有保障、質(zhì)量一次成優(yōu)[5]。

6 結(jié)語

既有上跨鐵路立交橋改擴建工程施工安全風(fēng)險高、難度大，而且，臨近營業(yè)線和跨線施工均需要點施工，所以我們在建設(shè)過程中要充分考慮交通組織、城市環(huán)境、文明施工的要求，尤其是上跨鐵路工程部分，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，技術(shù)復(fù)雜，需要我們從人力、物力、財力、機械等多方面入手，結(jié)合鐵路部門批復(fù)的施工要點計劃，優(yōu)化安排施工計劃，作好組織與協(xié)調(diào)工作，加強預(yù)控和工期的計劃管理，確保工程順利完工。