京石客运专线跨307国道大桥(48+80+80+48)m连续刚构跨石太铁路施工技术

祁玺剑

(中铁十二局集团有限公司，太原 030024)

京石客运专线跨307国道大桥(48+80+80+48)m连续刚构跨石太铁路施工技术

祁玺剑

(中铁十二局集团有限公司，太原 030024)

现浇连续梁(刚构)跨越既有铁路施工工艺复杂，对施工安全性要求较高。根据京石客运专线跨307国道大桥(48+80+80+48)m连续刚构的跨既有石太铁路线施工，从紧邻既有线的5号墩防护桩及墩身施工、0号块及挂篮悬臂浇筑施工进行了较为详细的介绍。在跨既有石太铁路采用无棚洞全封闭挂篮施工技术，保证了铁路的运营安全。

铁路桥;防护桩;高墩;连续刚构;封闭挂篮;悬臂灌注法;施工

1 工程概况

京石客运专线跨307国道大桥，大桥中心里程为DK23+635.74，全长459.13 m，孔跨布置为:3-32 m简支箱梁+(48+80+80+48)m预应力混凝土连续刚构+3-32 m简支箱梁。设计以连续刚构上跨307国道和既有石太双线铁路，交角分别为72°23'和83°02'，连续刚构的5号墩毗邻既有线，墩高74 m，为全线最高墩。主梁平面位于R=8 000 m曲线上，纵断面位于纵坡-3.5‰的直线上，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。中支点处梁高6.09 m，跨中及边支点梁高3.69 m，梁底面采用二次抛物线过渡。箱梁顶宽12.2 m，箱梁底宽6.4 m。采用悬臂现浇法施工，中支点0号块梁段长度12 m，一般梁段长度分成3.0 m和3.5 m，中跨合龙段长2.0 m，边跨直线段长度分成3.0、3.0 m和3.75 m 3段。最大悬浇段重1 497.3 kN。悬臂施工采用先中跨合龙，后边跨合龙。悬臂浇筑分段见图1。

2 工程特点和施工难度

(1)大桥5号主墩毗邻既有石太铁路，墩高为74 m，基础和墩身施工时可能危及铁路运营行车安全。

(2)大桥上跨307国道和既有石太铁路，主梁悬臂施工时也可能危及公路和铁路运营行车安全。

图1 悬臂浇筑分段示意(单位:m)

(3)大桥3号和7号过渡墩位于山谷两侧陡峭山坡上，且墩比较高，边跨直线段A13段采用支架法或临时托架法施工安全风险和施工难度都比较大。

3 总体施工方案

根据设计和现场实际情况，经认真分析和研究，在5号墩桩基和承台施工前，对侵入既有线路基边坡线内部分，采用C25钢筋混凝土排桩防护。主桥高墩采用CB-240悬臂爬模施工。连续刚构0号块采用托架法施工。悬臂施工上跨既有石太铁路采用无棚洞全封闭挂篮施工［3］。边跨直线现浇段利用挂篮悬臂浇筑施工 A11和 A12段，A13段利用挂篮采用吊架法施工。

4 在既有石太线上不需搭设棚洞的理由

(1)设棚洞只能对施工期间的小型物体进行安全遮挡，对于稍大物体或挂篮的倾覆，从70 m高空自由落体下来，那是灾难性的，棚洞不会发生作用，这样跨既有石太线悬臂浇筑施工防护的关键是采取措施保证桥上稍大物体不坠落和挂篮不倾覆，而对于小型物体的遮挡，可完全由全封闭的挂篮避免，不会有任何小物体掉落。

(2)根据以往工点施工情况，在棚洞的搭设、拆除过程中，存在较大安全风险，而且发生安全事故概率远远高于挂篮施工高空落物的概率。

(3)棚洞的搭设拆除共需要点35次之多，给繁忙的石太线增大运输压力，同时正值电煤运输紧张之时，要点极其困难。而取消棚洞采取全封闭挂篮只需要点5次。

(4)国内已有多次跨越既有线不设防护棚洞的成功经验。如中铁十七局施工的石家庄市槐安路跨京广编组站公路斜拉桥等采用封闭挂篮安全跨越。

5 施工关键点

5.1 5号墩防护桩施工

5号墩桩基承台施工前，侵入既有线路基边坡内部分，采用C25钢筋混凝土排桩防护。防护桩采用φ1.25 m挖孔桩，间距1.5 m，防护桩悬臂部分与锚固部分比例为1∶1。

桩孔间隔开挖，待桩身混凝土强度达到30%后再开挖邻桩，避免抗滑桩受到影响和破坏。桩顶高程与承台路基边坡开挖线平齐或略高。桩顶用钢筋混凝土系梁进行连接，系梁宽度为1.5 m，厚度为1.3 m，将防护桩连接成整体。

5.2 5号墩墩身施工

5号墩墩身采用CB-240悬臂爬模施工，模板系统由吊架平台、主平台、上平台、桁架主背楞、模板、后移装置等组成。该模板系统由多层作业平台组成，模板(桁架)侧面、平台下面由立网和平网层层封闭，防止高空落物，CB-240悬臂爬模总装图见图2。模板吊装采用塔吊进行，起吊时由专人指挥，作业半径控制在墩身有效施工范围内(规定为墩身外边缘4 m)起吊旋转，确保吊装时保证既有线行车安全，塔吊每10 m设1道附墙杆，确保塔吊安全。模板提升采用塔吊进行，混凝土输送采用泵送混凝土，泵管布设在空心墩内侧。

图2 悬臂爬模总装图(单位:mm)

5.3 0号块施工

0号块采用墩顶临时托架法施工，托架进行结构设计，具体见图3，其强度、刚度和稳定性满足施工要求。施工前对托架进行堆载分级预压，预压总重为箱梁自重的120%，以检验托架钢结构安全性，并消除结构非弹性变形，得出弹性变形量，以便在立模时控制底模高程。

图3 0号块托架结构

5.4 连续刚构封闭式挂篮悬臂浇筑施工

1号、2号、3号梁段远离既有线，在这些节段的施工中不会危及既有线安全。最重梁段为1号段，重1 500 kN。4号段开始跨越既有石太线，8号段跨越结束。工作状态倾覆稳定、走行状态倾覆稳定在最大程度上跨越既有线之前已得到检验。在前4段安全的情况下，5～8号梁段重显著减小，跨越既有线时更加偏于安全，不会造成危害。为便于操作安全，减少挂篮作业高度，挂篮采用鸟嘴形挂篮。挂篮所有作业点均设置安全操作平台和防护网，挂密目铁丝筛网，挂篮防护总装图见图4。

图4 挂篮防护总装图(单位:cm)

(1)挂篮结构形式、主要性能及特点

适应最大梁段重:1 500 kN;

适用施工节段长:3.0～3.5 m;

适用梁体宽度/顶板:6.4 m/12.2 m;

适用梁高:6.2～2.8 m;

挂篮自重:500 kN;

走行方式:无平衡重自行式;

工作状态倾覆稳定系数:＞2.0，走行状态倾覆稳定系数:＞2.0。

挂篮由菱形主构架、底模平台、内外模板、悬吊系统、锚固系统及走行系统6大部分组成。

(2)挂篮荷载试验

为检验挂篮在悬灌及走行过程中的安全性，确保施工的顺利进行，必须进行加载试验。挂篮的荷载试验在加工厂内进行，采用千斤顶加载，加载按挂篮及最大梁段重之和的1.2倍进行。卸除后锚，在前上横梁上模拟走行状态加载，试验走行过程的安全性。

(3)挂篮走行

挂篮走行轨道是关键，要求轨道必须保证每m有1根φ32 mm精轧螺纹钢和竖向预应力筋相连，且锚固处的垫片要求厚度不小于20 mm，周边搭接不小于20 mm，连接套内上下精轧螺纹钢距离相等，锚固的螺帽要求用套筒扳手加1.2 m钢管力臂旋紧。轨道下钢枕的布设按间距0.5 m布置。

在拆除后锚前确认张拉压浆已经完毕，所有滑移梁已转换到滑动状态，在倒链受力的情况下，精轧螺纹钢的上下螺帽已旋紧。在拆除底模吊带后，进入滑动状态。

(4)滑动时的保护措施

①在挂篮滑动时主要靠反扣轮将力传到轨道上，为防止反扣轮从轨道内脱出，在反扣轮前端的主构架横杆下焊接30 cm长的I32型钢，在滑轮失效的情况下，可利用工字钢的底部外缘紧急制动。

②滑动时在主构架横杆中部靠后处安装扁担梁，利用竖向预应力将扁担梁连起来，扁担梁底部与主构架横杆之间预留2 cm间隙，使主构架在行走时能够在扁担梁底部自由通过。在轨道锚固失效时，前者保护则失去功效，此项保护直接与竖向预应力筋相连，与轨道无关。

③挂篮行走到位后，第一时间内将后锚扁担与预埋的精轧螺纹钢连接并且压紧，后锚的数量不少于6根φ32 mm精轧螺纹钢。挂篮行走结束，解除警报。

④安装底模吊带后，拆除底模保护，将底模保护精轧螺纹钢转换成工作状态(用精轧螺纹钢把底模后横梁锚固在已成梁段上)。转换滑移梁后吊点至工作状态，挂篮到位。

(5)钢筋绑扎

钢筋绑扎在模内进行，无坠落风险。该道工序进行时应将桥面防护栏杆延长至外侧模，加强桥面巡视，避免人为的乱扔杂物，造成行车或人身安全事故。

(6)混凝土施工

浇筑混凝土一般在10 h左右完成，要求模板拉筋均采用双螺帽加固且直径不小于φ20 mm。端头板加固在纵向钢筋上，纵向钢筋根据设计要求与已成梁端的纵向钢筋焊接。腹板上用2根双槽钢做背带，用φ20 mm钢筋通过内模和外模将其固定，防止跑模。

混凝土浇筑时注意腹板浇筑速度，防止浇筑速度过快造成翻浆，一次浇筑高度不超过30 cm，振捣到位后再进行下一层的浇筑，混凝土的坍落度不超过18 cm。

混凝土浇筑采用输送泵进行，为防止输送泵出现故障，均采用备用输送泵，以免造成混凝土长时间停滞。如果出现多余的混凝土，不得从端头丢弃，人工运送至连续梁根部，用塔吊吊至墩下废弃。

(7)张拉压浆

张拉工序主要是防止因张拉意外出现断丝滑丝现象，造成千斤顶坠落危及行车安全，要求张拉时千斤顶后安装挡板，同时安装防护网，防止夹片或钢绞线断丝飞出。张拉千斤顶采用钢丝绳与挂篮主构架连接。

(8)挂篮防护

将挂篮底模平台、外侧模、挂篮的前端、后端用钢框架挂密布钢丝网封闭，将挂篮整体“兜”住，使挂篮成为一个独立的与外隔绝的封闭操作空间。

①防护范围:挂篮前移方向超出底下前横梁1.3 m，后侧方向超出后横梁1.0 m，高度方向超出梁体1 m，总高度为9.1 m。

②防护范围内全部密布钢丝网封闭，网眼尺寸5 mm，防止施工中钢筋或石子掉落到桥下。

③防护框架吊杆采用φ32 mm精轧螺纹钢，将2［20槽钢用吊杆悬挂在底模前后横梁上，在［20槽钢上按0.6 m间距铺设［16槽钢，在［16槽钢上铺厚3 mm钢板，形成一个平台，同时将钢板焊高50 cm，形成一可储存水的“水池”。在平台上焊接φ40 mm立柱钢管，间距2.0 m，钢管用40 mm×40 mm×4 mm角钢横向连接成整体。钢板焊接无缝隙，确保不漏水。

进行每日巡检，网内堆积的杂物要每日清理，破损的安全网要及时修复，遇有雨天或养护用水在后横梁处安设水泵，及时抽干，由防护组组长负责整改落实。

(9)箱梁养护

为不影响既有线接触网，箱梁养护采用养护剂喷涂，不采用洒水养护。

(10)其他防护措施

项目部设置安全防护小组对既有线进行防护。在挂篮行走和混凝土浇筑工序进行时，防护人员提前半小时到达指定地点(距施工现场各800 m处)进行防护，直到工序完成1 h后结束，如发生紧急情况，防护人员应及时与驻站联络员取得联系，由驻站联络员向车站调度室进行汇报，必要时由安全防护人员用防护旗拦截火车。上下行两侧安全防护人员在紧急情况下负责施工地点既有线两边正常防护。

5.5 中边跨合龙

本桥设计工况为先中跨合龙，后边跨合龙。合龙段采用吊架法施工，中边跨合龙施工步骤如下。

(1)对称施加中跨合龙段压重460 kN(每端)，同时在中跨合龙段施加4 000 kN的水平力。

(2)用T构两端的挂篮作为吊架，对称安装中跨合龙段吊架和合龙撑架，临时预应力束张拉锁定。

(3)绑扎钢筋，选择一天中气温最低的时间浇筑混凝土，边浇筑混凝土边同步拆除中跨合龙段压重。

(4)待混凝土强度和弹性模量达到设计值的100%且混凝土龄期5 d以上，解除中跨合龙段4 000 kN水平顶推力，拆除中跨合龙段吊架合龙撑架和施工挂篮，按设计张拉顺序，张拉中跨合龙段纵横向钢束和竖向预应力钢筋，管道压浆封锚。

(5)对称移动边跨悬臂浇筑施工挂篮，继续施工边跨A11、A12段。

(6)安装边墩墩顶支座，利用挂篮作为吊架，一端悬吊于梁段，另一端用方木支垫于边墩墩顶，施工A13段，至此边跨直线段施工完毕，拆除吊架。

6 结语

京石客运专线跨307国道大桥(48+80+80+48)m连续刚构已经顺利完工，施工过程中，未出现任何安全质量问题，施工实践证明，本次施工所采用的施工方案和防护措施是合理的，能为以后类似跨铁路线桥梁施工提供借鉴。

［1］ 中华人民共和国铁道部.JTJ041—2000 铁路桥涵施工技术规范［S］.北京:中国铁道出版社，2000.

［2］ 铁道部经济规划研究院.TZ213—2005 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［3］ 王振岩，李琳.石武客运专线东孟姜女河特大桥(32+48+32)m预应力现浇连续梁跨新荷铁路施工技术［J］.铁道标准设计，2010(9):89-92.

［4］ 张坚.石武客运专线驻马店特大桥(40+64+40)m连续梁施工技术［J］.铁道标准设计，2010(9):98-100.

［5］ 龚寅.武广客运专线南环线特大桥连续箱梁悬臂浇筑施工技术［J］.铁道标准设计，2008(5):69-73.

［6］ 徐华轩.预应力混凝土连续梁设计与施工中若干问题探讨.铁道建筑技术［J］.2010(8):1-5.

［7］ 常铁良.沪杭高铁步云特大桥连续箱梁线形控制施工技术.铁道建筑技术［J］.2010(6):14-18.

［8］ 丁兴华，高俊，陈鹏.悬臂浇筑连续梁施工技术探讨［J］.交通科技，2007(7):14-16.

［9］ 黄腾，张书丰，张登精.大跨径预应力混凝土连续梁施工控制技术［J］.河海大学学报，2003，31(6):669-674.

［10］于春涛.黄坊溪3号大桥连续梁边跨合龙施工技术［J］.石家庄铁道大学学报:自然科学版，2011，2(S):91-94.

Construction Technology of(48+80+80+48)-m Continuous Girder of Bridge(Spanning over 307 National Road)in Beijing－Shijiazhuang Passenger Dedicated Line When Spanning over Shijiazhuang－Taiyuan Railway

QI Xi-jian
(China Railway 12th Bureau Group Co.，Ltd.，TaiYuan 030024，China)

When spanning over an existing railway，the construction technology of cast-in-situ continuous girder(rigid frame)is complicated，and it has a high demand on construction safety.The paper takes the construction of the intersection as an example，in which the(48+80+80+48)-m continuous rigid frame of the bridge(spanning over 307 National Road)in Beijing-Shijiazhuang Passenger-dedicated Line spans over the existing Shijiazhuang-Taiyuan Railway.And then the paper makes a detailed introduction about the construction，including the No.5 pier's fender pile and pier body，No.0 part，and the cantilever-casting by the form traveler.In addition，the technology of the form traveler that is none tent-hole and fully enclosed was utilized in the construction of the intersection between this bridge and the existing Shijiazhuang-Taiyuan Railway，so the safety of railway operation was ensured.

railway bridge;fender pile;high pier;continuous rigid frame;fully enclosed form traveler;cantilever-casting method;construction

U448.23

B

1004-2954(2012)07-0087-04

2011-12-06

祁玺剑(1962—)，男，高级工程师，1987年毕业于长沙铁道学院。