上跨多股既有鐵路鋼筋混凝土連續(xù)梁橋綜合施工技術(shù)
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隋渤海
（中鐵十四局集團(tuán)建筑工程有限公司，山東 濟(jì)南 250014）
[摘要]預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋廣泛應(yīng)用于跨河流、山谷、公路、鐵路的橋梁設(shè)計中。上跨鐵路構(gòu)造物一般跨度較大，施工工藝較為復(fù)雜；電氣化鐵路接觸網(wǎng)電壓高達(dá)2. 75萬V，施工時安全風(fēng)險高，根據(jù)跨鐵路既有線施工安全管理規(guī)定的要求，必須設(shè)置具有防高空墜物及防電絕緣的防護(hù)裝置。以高月塘大橋?yàn)楣こ虒?shí)例，詳細(xì)介紹了墩頂臨時固結(jié)方案設(shè)計與施工，以及防護(hù)方案比選，包括移動吊掛式防護(hù)平臺方案設(shè)計與施工工藝。
[關(guān)鍵詞]橋梁工程；預(yù)應(yīng)力混凝土；既有鐵路；連續(xù)梁；防護(hù)平臺；施工技術(shù) -
[中圖分類號]U445.4 [文章編號]1002-8498(2016)11-0046-04
1 工程概況
湘潭市東二環(huán)高月塘大橋?yàn)樯峡鐪フ�（上下行雙線）、湘潭東站牽引線、安全線及聯(lián)絡(luò)線5條鐵路而設(shè)，滬昆鐵路及湘潭東牽引線為電氣化鐵路，列車通行頻繁，安全風(fēng)險大。此橋全長776. 9m，設(shè)計橋?qū)?6m，分左、右兩幅，單幅橋?qū)?7. 5m。主橋?yàn)?42 +70 +42)m連續(xù)梁形式，單箱雙室結(jié)構(gòu)，箱寬10. 5m，兩側(cè)懸臂翼緣板寬3.5m，與滬昆線斜夾角850，其中主跨為70m段預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁如圖1所示。
2 總體方案簡述
高月塘大橋主跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁采用菱形掛籃懸灌施工技術(shù)，0號塊采用落地式鋼管支架現(xiàn)澆工藝；墩頂設(shè)計為橡膠支座，剛度不足、穩(wěn)定性能差，墩頂利用0號塊支架結(jié)合墩頂預(yù)留鋼筋進(jìn)行臨時固結(jié)；既有鐵路采用在菱形掛籃下方掛移動吊掛式防護(hù)棚進(jìn)行防護(hù)。落地式支架及菱形掛籃較為常見，下面著重對墩頂臨時固結(jié)工藝和移動吊掛式防護(hù)棚進(jìn)行詳細(xì)論述。
3 墩頂臨時固結(jié)
3.1 臨時固結(jié)體系設(shè)計
臨時固結(jié)分為兩個體系，第1個為原有設(shè)計的墩頂臨時固結(jié)，第2個為利用0號塊落地式鋼管支架臨時固結(jié)，兩個固結(jié)體系一起受力，起到固結(jié)雙保險作用。
3.2墩頂臨時固結(jié)施工
墩頂臨時固結(jié)采用C50混凝土澆筑，在墩頂系梁內(nèi)分4排預(yù)埋長度為4. 7m的ф32精軋螺紋鋼筋416根，精軋螺紋鋼筋錨固至澆筑的0號塊中橫梁內(nèi)（見圖2）。
3.3鋼管混凝土柱臨時固結(jié)
鋼管混凝土柱式臨時固結(jié)是在每個T構(gòu)位置的左、右各設(shè)置1排鋼管柱，每排3根，柱體中心設(shè)在距墩柱中心順橋向4m位置。柱體下設(shè)端承樁基礎(chǔ)，樁徑1. 5m，套用橋臺樁基施工圖，樁基基底嵌入中風(fēng)化巖層2.5倍的樁徑，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況確定樁長為15m。鋼管柱支撐采用直徑1.0m、壁厚2cm的鋼管，鋼管柱內(nèi)澆筑C30混凝土。樁與柱之間采用28根ф22鋼筋連接，柱頂與0號塊采用同樣的連接方式，澆筑連續(xù)梁混凝土之前先澆筑管柱內(nèi)混凝土，并預(yù)埋好28根ф22連接鋼筋，預(yù)留長度為75cm，在澆筑0號塊懸澆段時將鋼管柱預(yù)埋鋼筋澆筑至底板及腹板內(nèi)（見圖3）。
3.4鋼管混凝土柱臨時固結(jié)計算分析
對鋼管混凝土柱臨時固結(jié)體系進(jìn)行受力分析：受力分析按最大扭矩進(jìn)行檢算，假設(shè)一端8號塊連同掛籃掉落，8號塊自重125. 6t，掛籃、防護(hù)平臺及活動荷載按90t計算，不平衡荷載為2 156kN。0~8號塊懸澆梁段總重2 610. 6t。墩柱中心距F1，F(xiàn)2的距離L0=4. 0m，墩柱中心至7號塊邊緣距離L1=30m，墩柱中心至8號塊中心位置距離L2=32m。
3.4.1臨時支撐反力計算
受力如圖4所示。計算公式根據(jù)彎矩和合力的方程聯(lián)合求解，求出F1，F(xiàn)2支點(diǎn)反力。
式中：F1，F(xiàn)2為支點(diǎn)反力；Q為0~7號塊荷載；N為不平衡荷載。
方程代人數(shù)值聯(lián)合求解得F1=5 507kN，F(xiàn)2=22 755kN，數(shù)值均>0，未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。
3.4.2 鋼管混凝土柱軸心抗壓強(qiáng)度計算
受壓端共有3根鋼管混凝土柱，中間單根按承受一半作用力來計算。鋼管混凝土柱直徑1. 0m，鋼管采用Q235材質(zhì)，壁厚2mm，柱長12m，鋼管外徑1020mm，鋼管內(nèi)滿灌C30混凝土，混凝土截面積
3.4.3計算臨時固結(jié)不出現(xiàn)拉應(yīng)力時的最大彎矩
參照受力簡化圖示，計算公式根據(jù)彎矩和合力的方程聯(lián)合求解。
計算得出不平衡荷載N=3729kN，則不平衡荷載在≤3729kN時，另一側(cè)鋼管混凝土柱未出現(xiàn)拉應(yīng)力，可不設(shè)配重。由于橋面施工過程中不平衡荷載數(shù)值約為2156kN，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于3729kN，因此此處未考慮另一側(cè)鋼管混凝土柱軸心抗拉強(qiáng)度。
4 防護(hù)方案比選
4.1 防護(hù)棚選型
固定式整體防護(hù)棚工程量大，使用材料多，成本較高；安裝、拆除工期長，對既有鐵路影響大，安全風(fēng)險高；移動吊掛式防護(hù)棚使用材料少，成本低，安裝與拆除均不在正線上方，對既有鐵路影響小，安全風(fēng)險低等。經(jīng)綜合比較采用移動吊掛式防護(hù)棚。
4.2移動吊掛式防護(hù)平臺方案設(shè)計與施工
主橋上跨滬昆上下行線、湘潭東站聯(lián)絡(luò)線等5條鐵路既有線以及3條鐵路電氣化線路，鐵路施工安全風(fēng)險大，鐵路既有線防護(hù)采用移動吊掛式防護(hù)棚，單個重約11t，吊掛式防護(hù)棚固定在底模橫梁上，與掛籃一起行走移動，以防止施工過程中小型物件發(fā)生意外從高空墜落時沖擊鐵路，危及鐵路運(yùn)輸安全（見圖5）。
4.2.1防護(hù)平臺構(gòu)造
本防護(hù)平臺的設(shè)計初衷是為了在施工跨線過程中起到防水（不向下漏水）、防墜（墜落物）、防電（外側(cè)絕緣）作用，以防施工過程中小型物件（如短鋼筋、模板等，單個物體自重不得超過70kg）發(fā)生意外從高空墜落時沖擊鐵路，防止施工用水及自然降水流到高壓接觸網(wǎng)上，危及鐵路運(yùn)輸和施工人員安全。
4.2.2防護(hù)平臺底部構(gòu)造
防護(hù)平臺底部為桁架結(jié)構(gòu)。桁架邊框骨架采用100mm×50mm方鋼管，縱向骨架采用100mm×50mm方鋼管，布設(shè)20道，上方鋪設(shè)3mm厚鋼板，橫向骨架采用50mm×50mm方鋼管，布設(shè)11道，縱向骨架與橫向骨架錯層處加設(shè)L40與縱向骨架焊接起來，用來支撐上方鋼板。橫向骨架下方布設(shè)防電絕緣板，絕緣板一定要鋪滿，用螺栓固定在橫向骨架上，接頭部位及螺栓連接處均采用環(huán)氧樹脂密封處理。
4.2.3 防護(hù)平臺四周構(gòu)造
防護(hù)平臺四周均設(shè)圍欄，采用ф3. 0mm架管做立柱和斜撐，位于掛籃后側(cè)圍欄設(shè)置為1. 2m，其余三面圍欄設(shè)置為2. 5m，圍欄內(nèi)側(cè)鋪設(shè)3mm厚鋼板，圍欄外側(cè)滿布絕緣板，與底部絕緣板緊密連接形成整體。平臺內(nèi)側(cè)鋼板刷涂防水防銹漆，防止雨水和施工用水向平臺下排放。平臺外側(cè)的防電絕緣板拼接處也采用環(huán)氧樹脂密封處理，絕緣板外表面可刷涂油漆進(jìn)行外觀美化處理（見圖6）。
4.2.4 防護(hù)平臺吊掛系統(tǒng)
平臺吊掛系統(tǒng)采用前后2140c作為平臺的主橫梁，主橫梁下部與桁架縱向方管焊接，橫梁上部設(shè)吊點(diǎn)裝置，每道主橫梁設(shè)置7個吊點(diǎn)，連接銷座與主橫梁焊接牢固，連接部位采用吊帶及圓形銷，吊帶下方連接在主橫梁銷座上，吊帶上方從掛籃底橫梁工字鋼拼接口處穿入，用連接銷固定，連接銷下方墊2塊預(yù)留矩形孔的2cm厚鋼板。防護(hù)平臺通過前、后2道主橫梁吊裝在掛籃底模的前下橫梁和后下橫梁上，與掛籃同步移動。
4.2.5 防護(hù)平臺接地及排水
該防護(hù)平臺雖然外側(cè)設(shè)有防電絕緣板，為防止雨雪天氣高壓接觸網(wǎng)發(fā)生放電事故，仍需在掛籃上設(shè)置接地線，接地線使用截面積> 200mm2的電纜沿已施工橋面鋪裝，與主墩預(yù)埋的接地端連接，接地電阻必須< 10Ω。防護(hù)平臺四周需設(shè)置導(dǎo)流槽，在防水層最底角設(shè)置集水槽和排水導(dǎo)管，將積水沿連續(xù)梁下方排出鐵路外，防止積水形成水流與接觸網(wǎng)連通（見圖7）。
4.3 防護(hù)平臺安裝與拆除
4.3.1 防護(hù)平臺安裝
防護(hù)平臺必須等連續(xù)梁1號梁段懸臂澆筑完成后，預(yù)留出安裝空間方可進(jìn)行吊裝。安裝之前需要對鐵路限界內(nèi)的設(shè)施進(jìn)行防護(hù)，電氣化接觸網(wǎng)線路等設(shè)施需請鐵路部門做好絕緣包裹處理。
防護(hù)平臺本身體積較大，一次性預(yù)制移運(yùn)很不方便，因此將平臺分成7個板式結(jié)構(gòu)，在場外進(jìn)行加工，加工完成后吊運(yùn)至連續(xù)梁1號梁段下方位置，1號梁段下方位置需先搭設(shè)防護(hù)平臺拼裝臺架，臺架根據(jù)地形條件靈活設(shè)計，一般采用槽鋼焊接制作成型，可承受防護(hù)平臺自重，以方便安裝拼接防護(hù)平臺，臺架到地面距離以方便處理底部防電絕緣板為宜。
臺架搭設(shè)完成以后，將預(yù)制好的7塊平臺底板吊運(yùn)至臺架上，進(jìn)行拼裝及主橫梁安裝，拼裝完成后，再安裝圍欄及防電絕緣板，做好防水防電處理，待鐵路部門批準(zhǔn)了封鎖“天窗點(diǎn)”后進(jìn)行安裝。
防護(hù)平臺可采用卷揚(yáng)機(jī)、塔式起重機(jī)、手拉葫蘆等配合進(jìn)行安裝，本工況下連續(xù)梁底模距加工好的平臺高度約為12m，高度不是很大，因此防護(hù)平臺安裝時，采用2臺塔式起重機(jī)配合手拉葫蘆進(jìn)行操作。首先，將塔式起重機(jī)鋼絲繩連接至平臺主橫梁上，然后采用8組手拉葫蘆接長，將掛籃橫梁與平臺主橫梁連接。安裝起吊時，令工人提升手拉葫蘆，塔式起重機(jī)一起配合提升，做好位置及傾斜度的調(diào)整，待防護(hù)平臺上升到設(shè)計位置后，用吊帶及連接銷將其固定在掛籃底模橫梁上。
安裝完成的防護(hù)平臺與鐵路電氣化線路必須保證3. 0m的安全距離。排水時千萬不可將水隨意排放，一定要保證排水水流與鐵路電氣化線路的安全距離。
4.3.2防護(hù)平臺拆除
防護(hù)平臺隨著掛籃移動到懸臂現(xiàn)澆段倒數(shù)第2梁段時，為防止兩側(cè)防護(hù)平臺在空間內(nèi)沖突，需拆除一側(cè)的防護(hù)平臺，留著另一側(cè)的防護(hù)平臺，繼續(xù)跟著掛籃底模前移，直至中跨合龍段完成以后與底模一起拆除。
拆除防護(hù)平臺之前應(yīng)首先對防護(hù)平臺下方的鐵路設(shè)施做好保護(hù)措施，防止在降落防護(hù)平臺時對鐵路設(shè)施造成破壞，拆除防護(hù)棚時，采用4臺卷揚(yáng)機(jī)配合進(jìn)行起落、調(diào)整。首先固定好卷揚(yáng)機(jī)，安裝定向滑輪，使鋼絲繩穿過滑輪，方便進(jìn)行作業(yè)角度的調(diào)整，然后將4臺卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩分別固定至防護(hù)平臺2根主橫梁上，拆除防護(hù)平臺與掛籃底模的吊帶，之后開始緩緩降落防護(hù)棚。降落過程中注意觀察各位置是否產(chǎn)生擦剮，通過控制4臺卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩的下放長度來調(diào)整防護(hù)棚降落過程中的移動軌跡。中跨合龍段處防護(hù)平臺拆除時，可采用2臺吊車與卷揚(yáng)機(jī)配合進(jìn)行拆卸。
5 結(jié)語
在上跨既有線鐵路施工中，連續(xù)梁采用墩頂臨時固結(jié)技術(shù)增加了墩頂?shù)膭偠群头�(wěn)定性，大大降低了安全風(fēng)險。采用移動吊掛式防護(hù)平臺降低了防護(hù)費(fèi)用，較整體式防護(hù)棚減少了工程施工對鐵路營運(yùn)線路的干擾，降低了安裝、拆除期間的安全風(fēng)險，保證了施工過程中既有線鐵路的安全，同時顯著提高了工程進(jìn)度，形成了一套適用于同類型上跨既有線鐵路橋梁施工防護(hù)的先進(jìn)綜合施工技術(shù)，具有極高的推廣價值。
