鄰近既有鐵路連續(xù)剛構(gòu)橋施工關鍵技術(shù)研究

摘要 隨著城市化進程不斷深化，公路橋梁施工項目與鐵路施工存在交叉的情況隨之增多，為滿足鐵路連續(xù)剛構(gòu)橋跨越既有線路的施工安全控制目標，文章以某新建跨越既有鐵路的三跨連續(xù)剛構(gòu)橋為例，對施工關鍵技術(shù)進行研究，借助有限元分析軟件，分析防護條件下的托架施工和懸臂施工技術(shù)，旨在為同類型橋梁施工關鍵技術(shù)提供參考。

關鍵詞 連續(xù)剛構(gòu)；托架施工；懸臂施工；施工關鍵技術(shù)

中圖分類號 U445.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）01-0061-03

0 引言

在跨越既有鐵路的橋梁建造中，施工技術(shù)是保障新建線路與既有線路穩(wěn)定運行的關鍵因素[1]。連續(xù)剛構(gòu)橋的橋梁建設工作是一項非常復雜的橋梁工程，加之跨越既有鐵路，對橋梁的施工工藝技術(shù)需要有很多的深入研究[2，3]。

托架施工和菱形掛籃懸臂施工是大型橋梁工程常用的施工方法之一，鑒于該施工方法具有一定的優(yōu)越性，眾多學者對連續(xù)梁菱形掛籃施工方法進行了相關研究[4-6]。文章以新建跨越高速公路和既有鐵路的連續(xù)剛構(gòu)橋為例，對防護條件下的0號塊托架施工和菱形掛籃施工等工藝進行研究，對其安全性進行驗算。

1 工程概況

1.1 總體概況與建設條件

該文依托工程為中鐵二十一局宣績高鐵站前四標位于安徽省績溪縣境內(nèi)，線路穿越金沙鎮(zhèn)、揚溪鎮(zhèn)、華陽鎮(zhèn)。起訖里程DIK147+934～DK173+725.09，標段正線全長25.326 km，其中雙線地段12.616 km，繞線YDK160+280～YDK173+296.111和杭臨績同步實施工程2.502 km。主要工程為：隧道25 008延長米（26座）、橋梁9 800延長米（39座）、路基土石方239萬立方米

（6.492 km）、無砟軌道47.77鋪軌千米。

標段內(nèi)特殊結(jié)構(gòu)有：揚溪右線大橋跨S01溧黃高速（75+136+75）m連續(xù)剛構(gòu)、揚溪左線大橋跨S01溧黃高速（64+108+64）m連續(xù)梁、杭臨績跨S01溧黃高速大橋（75+136+75）m連續(xù)剛構(gòu)、十里巖大橋6×32 m四線夾渡線道岔連續(xù)梁。

1.2 結(jié)構(gòu)特點

文章重點對跨越高速公路和既有線路的三座橋進行研究，其結(jié)構(gòu)特點和跨越情況如下。

宣績左線揚溪跨S01溧黃高速公路大橋為單線橋，上跨鐵路結(jié)構(gòu)為（64+108+64）m連續(xù)梁，梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁。新建線路與既有線路夾角為63.25°，既有鐵路位于新建線路的6號墩與7號墩之間，6號與7號節(jié)段位于既有鐵路線上方。

宣績右線揚溪跨S01溧黃高速公路大橋為單線橋，上跨鐵路結(jié)構(gòu)為（75+136+75）m連續(xù)剛構(gòu)梁，梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁。新建線路與既有線路夾角為51°，既有鐵路位于新建線路的6號墩與7號墩之間，10號與11號節(jié)段位于既有鐵路線上方。

杭臨績揚溪跨S01溧黃高速公路大橋為雙線橋，上跨鐵路結(jié)構(gòu)為（75+136+75） m連續(xù)剛構(gòu)，梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁。新建與既有線路夾角為59°，既有鐵路位于新建線路的6號墩與7號墩之間，10號與11號節(jié)段位于既有鐵路線上方。

1.3 主要施工難題

新建線路跨越高速公路和既有鐵路線路，三座橋梁的0號塊托架施工與掛籃安裝均有可能侵入營業(yè)線安全界限的風險。宣績左線大橋邊跨梁施工邊緣線距營業(yè)線坡腳最近距離3.57 m，杭臨績大橋邊跨梁施工邊緣線距營業(yè)線坡腳最近距離9.7 m，宣績右線大橋邊跨梁施工邊緣線距營業(yè)線坡腳最近距離15.71 m。

既有線路每天通行3對旅客列車和15對貨物列車，客貨車平均運行時速100 km/h，既有鐵路線路施工天窗時間共計90 min。掛籃懸臂施工過程中涉及工作工序較多，對高速公路行進的車輛和既有線路存在一定的風險傷害，如打擊傷害、高空掉落傷害等，做好施工過程中的防護工作是該項目的主要難點。

2 防護條件下的0號塊施工

2.1 墩頂0號塊托架設計

0號塊是連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁預應力混凝土的第一澆筑段，結(jié)構(gòu)復雜，墩旁托架的設計是施工的一個關鍵點。該項目墩頂0號塊長度15 m，其中中間懸空段長度

3.8 m，兩側(cè)懸挑長度3.6 m，箱梁中支點斷面高9.2 m，梁頂寬12.6 m，梁底寬7.3 m。托架采用牛腿三腳設計，底部牛腿在混凝土澆筑前埋設預埋盒，安裝鋼牛腿；錨固采用精軋螺紋鋼，在施工時預埋φ50 mm鋼管，后穿螺紋鋼，對上部錨固對拉螺紋鋼進行預拉；三腳架各桿件采用φ100 mm銷軸活連接，銷軸材質(zhì)為40Cr；三腳托架上部鋪設雙拼40工字鋼為橫向分配梁，在底板位置橫向分配梁上架設0號塊底模支架；箱梁翼緣模板支撐于縱向分配梁；單個墩柱配置8道托架，每兩片托架支架采用型鋼焊接平聯(lián)及斜撐保持其整體的穩(wěn)定性。

2.2 墩頂0號塊托架受力分析

采用有限元軟件Midas Civil對0號塊托架進行建模計算，計算荷載考慮0號塊自重、模板重量、托架結(jié)構(gòu)自重以及施工機具振搗混凝土荷載。整體應力計算結(jié)果如圖1所示，結(jié)果表明托架整體最大應力180 MPa，滿足要求。

2.3 墩頂0號塊托架施工及防護

考慮吊車自身高度的傾覆性影響營業(yè)線運行安全，故支架搭設及預壓設備采用35 t吊車進行安裝，吊車支設在橋墩遠離既有線一側(cè)或者平行既有線路站位。吊裝作業(yè)時使用纜風繩增加吊裝過程中的穩(wěn)定性，吊裝最不利位置如圖2所示。吊裝作業(yè)期間，防護人員站在作業(yè)位置的安全區(qū)域與營業(yè)線之間，防止吊車侵入營業(yè)線安全限界，確保安全施工。

掛籃預壓采用預應力反力架代替?zhèn)鹘y(tǒng)施加重物預壓，更容易模擬真正受力狀態(tài)，同時可避免傳統(tǒng)預壓過程中壓重掉落對既有線路通行造成的影響。

3 掛籃施工與防護

3.1 帶剛性防護掛籃結(jié)構(gòu)

該項目懸臂現(xiàn)澆梁采用菱形掛籃施工，每個主墩配備2幅（一套）掛籃對稱施工，簡易菱式結(jié)構(gòu)受力明晰，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。菱形掛籃走行形式為整體移動，一個操作步驟一次到位，簡單方便。掛藍菱形桁架采用型鋼、鋼板焊接結(jié)構(gòu)，各主要受力機構(gòu)之間采用鉸接形式優(yōu)化受力，掛藍主吊帶采用鋼板加工制作而成，底主錨為40Cr絲杠，其余懸吊錨固桿均為φ32 mm精軋螺

紋鋼。

在掛籃底部設置防護兜底，掛籃底部及掛籃四周自底面1.2 m范圍內(nèi)全封閉，考慮風阻影響，1.2 m以上掛籃四周采用5 mm×5 mm鋼絲網(wǎng)格防護。

3.2 掛籃結(jié)構(gòu)受力分析

采用有限元軟件Midas Civil對菱形掛籃進行建模計算，主構(gòu)架各接點的連接釋銷軸的自由度。該項目節(jié)段重量最大為275 t，以此荷載作為計算荷載，同時考慮模板重量、掛籃結(jié)構(gòu)自重、施工機具及人員重量、傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載以及掛籃兜底的重量。由于采用剛性防護兜底，迎風面積較大，計算時考慮風荷載對結(jié)構(gòu)的影響。整體應力計算結(jié)果如圖3所示，結(jié)果表明導梁最大應力169 MPa，懸吊系統(tǒng)最大應力243 MPa，均滿足要求。

3.3 掛籃安裝與防護

掛籃主桁系菱形架在場地范圍內(nèi)進行拼裝，掛籃最外側(cè)距離既有線中心最近投影距離為18.86 m，距離既有路肩最近投影距離為14.3 m，距離既有路基坡腳最近投影距離為8.7 m，單個菱形架8.45 t，每單個菱形架采用100 t吊車吊裝上橋。吊裝作業(yè)時使用纜風繩增加吊裝過程中的穩(wěn)定性，吊車支設在橋墩遠離既有線一側(cè)或者平行既有線路站位。吊裝作業(yè)期間，防護人員站在作業(yè)位置的安全區(qū)域與營業(yè)線之間，防止吊車侵入營業(yè)線安全限界。

該項目上跨高速公路和既有鐵路，為確保既有線上方的節(jié)段施工不影響橋下的鐵路正常通行，在掛籃底部設置防護兜底，防止鐵件、混凝土等雜物墜落，危及行車安全。掛籃方案兜底防護設計為在分配梁上鋪設焊接而成帶有橫肋與縱肋的模板，經(jīng)檢算兜底防護整體受力≥1.5 t。施工時，掛籃兜底與掛籃一起同步吊裝，先在掛籃底模系統(tǒng)連接兜底橫梁和縱梁，然后與掛籃底模系統(tǒng)整體吊裝，吊車站位與掛籃菱形架站位相同，掛籃剛性護欄如圖4所示。

4 結(jié)束語

為對跨越高速公路和既有鐵路的連續(xù)剛構(gòu)橋施工的關鍵技術(shù)問題進行研究，以新建鐵路橋為依托，對防護條件下的托架施工及菱形掛籃懸臂施工等關鍵工藝進行了研究，得到以下結(jié)論：

（1）結(jié)合環(huán)境和結(jié)構(gòu)特點對既有施工工藝進行合理選擇，滿足施工環(huán)境要求。

（2）進行防護條件下的0號塊托架設計，并利用有限元軟件進行數(shù)值分析，強度滿足托架施工的要求。

（3）進行防護條件下的菱形掛籃設計，并利用有限元軟件進行數(shù)值分析，掛籃強度滿足施工的要求。

（4）跨高速公路和越既有鐵路橋梁建造中，文章所研究的兩項施工關鍵技術(shù)是新建線路與既有線路穩(wěn)定運行的重要保障，可為類似工程提供參考。

參考文獻

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收稿日期：2024-06-11

作者簡介：劉斌（1972—）男，本科，工程師，研究方向：橋梁工程。