全封闭挂篮在铁路跨线桥梁中的应用

余 飞

(中国铁建二十三局集团轨道交通工程有限公司，上海市 201907)

0 前言

为节省建设投资，各城市地铁建设在延伸到市郊时大都选择了从地下转向地上，投资相对较小的高架形式，而市郊往往又是城际铁路、绕城高速等路网密集区。除较大的交通枢纽部位采用钢箱梁跨越外，目前主流设计往往倾向于采用较为经济的悬灌连续桥跨越。悬灌法施工过程中对既有线路的保护通常采用棚架法，但该方法往往受防护跨径、防护净空高度等因素影响较大，且后续拆除工序复杂，使用范围局限性较大，因而稍晚出现的全封闭挂篮施工技术逐渐发展成熟，有逐步取代棚架法的趋势。

1 工程概况

成都地铁2号线二期工程东延伸线土建1标全长6.6 km，为成都地铁首条地面线路，工程内容包括:3座高架车站、6座连续梁桥及139跨预制简支梁。线路与成花铁路隧道洞门净距18.0 m，以逆交42°角跨越，上部结构采用单箱单室悬灌桥桥设计形式，连续梁跨径组成为48m+88 m+48 m=184.0 m，最大主墩高度12.5 m，梁底距铁路电气化接触网竖直间距3.0 m，见图1、图2。

图1 悬灌桥与成花铁路既有线走向关系及周边环境示意图

图2 成花铁路既有跨线桥平剖面布置示意图（单位：m）

梁面宽9.5 m、梁底宽5.4 m；顶板全桥等厚27 cm；腹板厚度由跨中50 cm变化至主墩根部90 cm；底板厚度由跨中30 cm按圆曲线变化至主墩根部90 cm；跨中梁体厚2.5 m、主墩根部梁体厚6.5 m。

T形刚构除0#块和合拢段外，对称分11段悬臂段，最大重量在A2、B2段(117.13 t)。

2 全封闭挂篮与棚架方案比选

在进场初期，考虑到与铁路部门的协作关系，按产权单位意见进行了棚架防护设计，暨在双线铁路边沟外侧设置防护棚架基础(两侧各11根直径Φ1.5 m深3.0 m人工挖孔桩)，基上浇筑0.2 m厚托梁，再搭设6排Φ48@600 mm钢管排架，最后经21榀跨径18.0 m的钢桁架跨越铁路，见图3。

图3 成花铁路跨线桥棚架立面图

设计方案完成后进行经济比选时，发现隧道口边沟外侧预埋有多种型号专用电缆，拆迁难度大、作业空间困难，棚架方案造价高昂；虽然在梁体施工阶段安全可靠，但在安装与拆除阶段均存在着较大的安全隐患。经咨询业内专家后最终决定放弃该方案，另行选择全封闭挂篮方案。方案比较分析见表1。

表1 棚架防护方案与全封闭挂篮方案比较分析

3 全封闭挂篮的设计与构成

配合专业厂家设计、生产了全封闭菱形挂篮2套，出厂资料齐全。配上全封闭防护棚架后挂篮自重44.5 t左右，不超过最重梁段0.4倍。

设计过程中考虑到各施工工况状态下的安全系数:考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数:1.05；挂篮空载行走时的冲击系数1.3；浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数:2.0；挂篮正常使用时采用的安全系数为:1.2；活载分项系数:1.4；恒载分项系数:1.2。挂篮的负载系数不大于:0.4等。

梁段混凝土重量26 kN/m3；施工机具与人群荷载2.5 kPa；施工震动荷载2.0 kPa；模板重量0.85 kPa；其他荷载2.0 kPa；风荷载2.0 kPa。混凝土偏载按两侧腹板浇筑最大偏差6.0 m3混凝土计算，约156 kN。

荷载组合Ⅰ：混凝土重量+挂篮自重+施工震动荷载+施工机具与人群荷载+其他荷载；

荷载组合Ⅱ：混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具与人群荷载+其他荷载；

荷载组合Ⅲ：混凝土重量+挂篮自重+风荷载+其他荷载；

荷载组合Ⅳ：混凝土重量+挂篮自重+施工机具与人群荷载；

荷载组合Ⅴ：挂篮自重+移篮冲击荷载+风荷载；

荷载组合Ⅰ-Ⅲ用于挂篮承重系统的强度和稳定性验算，荷载组合Ⅳ用于挂篮各杆件刚度验算，荷载组合Ⅴ用于移篮验算。

该挂篮主要由主桁架系统、走行锚固系统、导向系统、底篮系统、挂篮模板系统、平台防护系统、吊挂系统、辅助部件及全封闭防护系统等组成。

（1）主桁系统：主桁系统是整个挂篮中主要的受力部分，由联结杆件将各承重桁架联结成整体；承重桁架由前后弦杆、竖直杆、下水平弦杆和各节点组成，采用销轴连接成整体，便于拆装和运输。主桁各杆件采用双[32槽钢拼接而成。

（2）走行锚固系统:走行锚固系统由后吊挂滚轮组件、前滑座、走行轨道及后部锚固组件组成，走行及锚固组件分别在挂篮空载前移和梁体浇筑时起着非常重要的作用。梁体节段浇筑时挂篮主桁架后锚固定，主桁前部由滑座支撑座落在梁体上；梁体节段浇筑完毕挂篮准备前移时，采用螺旋千斤顶缓慢松除挂篮主桁后部锚固，与此同时后吊挂滚轮反扣在走行轨道翼缘上以平衡挂篮自重作用于主桁架前端的荷载；挂篮走行轨道设计为前、后两段拼接式，走行轨道主要提供挂篮空载前移时后吊挂滚轮的反扣支点和前滑座的支撑及导向；后部锚固组件是挂篮施工状态下主桁系统的自锚平衡装置，由后锚扁担梁、锚杆、螺旋千斤顶等组成。

（3）导向系统：导向系统包含导梁、导梁滑架、(导梁吊架)等。导梁由型钢制作，在挂篮施工过程中主要承受模板及模板上部混凝土载荷，在挂篮前移过程中起着承托模板随主桁架一同前移的作用。

（4）底篮系统：底篮系统主要起着将梁体底板及腹板位置混凝土载荷传递到挂篮前端承重横梁上的作用，主要由底篮前横梁、底篮后横梁、底篮纵梁及底篮吊架等组成。

（5）挂篮外侧模：挂篮外侧模主要由背架、背枋及模板等组成，外模坐落在外导梁上，外模的重心位于导梁之间或导梁正上方，以保证模板的稳定，且导梁与模板之间必须连接成整体，导梁与导梁之间采用连接杆连接成整体，以防止导梁在移动过程中侧翻及确保外模移动过程中的稳定性。

（6）挂篮内模：内模由转角模、标准组合钢模及内模骨架组成，内模骨架由内模滑梁承托，并与内模滑梁间采用螺栓连接成整体，整个内模靠内模滑梁承托坐落于内导梁上，内模可依靠滑梁在导梁上纵向滑移退入已浇筑梁段内，以便在节段施工时为钢筋绑扎留出更大的操作空间；两根内导梁间必须采用连接杆连接成整体，以防止内导梁在移动过程中侧翻。

（7）挂篮底模：底模根据模板大小进行分块，以便于运输及吊装。

（8）平台防护系统：平台防护系统为挂篮施工过程中工人操作提供平台及安全保障，主要包括挂篮前上横梁平台、横向张拉平台、底篮前后横梁平台及底篮侧向平台。各平台主要包括步行板及防护栏杆两部分，防护栏杆在工地现场组装到步行板上。

（9）前上横梁：挂篮前上横梁架设在承重桁架的前端，并与承重桁架连接成整体。前上横梁由两根型钢与缀板拼焊成形，主要承受施工过程中底篮系统及导向系统传递的混凝土荷载，并将荷载传递到挂篮承重主桁架上。

（10）吊挂系统：挂篮施工过程中，所有吊杆均为Φ32 mm PSB830精轧螺纹钢，不仅强度高，而且方便安装与调节，与之配套使用的有螺母、垫板、连接器等，采用钢带做主吊杆时均采用Q345材质钢带。

（11）辅助部件：辅助部件主要包括调节吊杆用的扁担梁及锚固吊杆用的吊杆垫板等辅助挂篮施工的独个零件。

（12）全封闭防护系统：挂篮底部封闭平台纵向长7.3m，横向宽2.0 m。采用14#槽钢与∠75×6 mm、∠50×5 mm角钢连接组合而成，四周采用3.0mm钢板与平台四周型钢焊接，使钢板也参与桁架受力，同时也将整个底模平台连接成一个整体，在平台周边形成高约2.8 m的防护平台，由于平台为全焊接钢板，对外悬的操作平台，四周也采用了钢板封闭，因而该平台可防止施工用水向平台下排放，同时也有效阻挡了施工中向平台下坠物，平台外围采用5 mm厚防电板与钢板对应布置，与钢板和型钢采用螺栓连接，接头部位及螺栓连接处均采用环氧树脂密封处理，防漏电漏水。

施工平台用精轧螺纹钢悬吊在挂篮下方，在每根平台横梁上设6根吊杆，吊点分别固定在挂篮底部前、后横梁上，施工中防护平台随挂篮一并前移。平台与在挂篮底部前、后横梁上之间留0.16 m间隔。在吊杆处安装2[16槽钢间隔铁，吊杆栓紧后使平台与挂篮底篮形成整体。平台四周设置防护钢栏杆，栏杆高度1.7 m，间距1.4 m，设上下两道横槛，栏杆采用角钢∠50×5焊接，并将钢丝网及安全防护网固定在角钢骨架内侧。

工作平台铺设厚度3 mm花纹钢板，将钢板与角钢固定，下工作平台面与底模连接形成封闭。侧面上下工作平台铺设5 cm厚木板，上铺一层1.0 mm厚镀锌铁皮。上、下工作平台栏杆挂设钢丝网及密目防护网，并设25 cm高踢脚板，用于防止物体坠落。在搭设钢管内支撑架时，在梁段前端增加一排脚手架，高度超出梁项面1.2 m，并挂密目防护网，并与侧模上部工作平台连接，形成对上层施工的前端围护，混凝土浇筑完毕后，与内横同时拆除。

菱形挂篮安装及全封闭效果见图4、图5。全封闭挂篮安全防护系统见图6。

图4 菱形挂篮安装效果图

图5 菱形挂篮全封闭防护效果图

图6 全封闭挂篮安全防护系统图

4 全封闭挂篮的施工管理

悬灌法施工工艺流程：施工准备→0#块整体浇筑→挂篮拼装→1#梁段钢筋、模板施工→1#块混凝土浇筑→养护、张拉及压浆→前移挂篮、依次施工2#-8(11)#块→边跨平衡段现浇合拢→中跨合拢，受力体系转换。

全封闭挂篮进场后，按正常程序报现场监理进行了检查验收，包括：生产厂家设计加工资质文件、出厂合格证、结构计算书、工艺图纸、厂内试拼状影像资料及相关附件等。

在A1B1段按梁体自重的1.2倍重量采用预制混凝土块对模板和挂篮系统进行加载预压，以消除非弹性变形，同时测量挂篮的弹性变形。预压前所测标高进行对照后重新调整模板至正确位置。

每节段混凝土强度达到设计强度100%时进行挂篮的分体与前移，待前端底模托盘系统与混凝土面彻底分离后，解除走行系统的锚固，前移挂篮指定位置后重新锚固好轨道。

其它钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉等工艺管控要点与常规施工方法一样，重大危险源主要分布在挂篮前移、中跨合拢等工序过程中。

梁体外侧养护采用养护剂，内侧立面采用喷雾器喷水养护，增加养护遍数，减少用水量。底板及顶板顶面采用棉毡覆盖好梁体，进行喷湿养护，严禁采用浇水养护，避免养护水流淌。为防止雨水和混凝土养护用水等积聚后流入既有线范围内，造成安全隐患，在挂篮底部封闭平台设有排水槽，排水槽两端及中部共设三个排水管，并设闸阀。由于挂篮与既有线斜交，每次行走至一个节块时，即检查排水管相对既有线的位置，将影响既有线的排水管闸阀关闭，打开其它排水管闸阀，将水排至线路外侧。

施工过程中根据铁路部门要求安排专人担任驻站联络员，提前一个月向成都铁路局提交要点计划。

受各种外界因素的影响，悬灌梁段进展时快时慢，在大都稳定在6～14 d/段的范围内，经过近5个月的紧张工作终于顺利完成主体结构的施工，基本满足计划工期节点要求。

5 结语

全封闭挂篮是目前跨越既有线路施工比较安全有效的施工方式，由于该施工方法在成都地铁第一次使用，前期与相关管理部门沟通方面浪费了大量时间，后期通过技术措施进行赶工、管理措施进行计划调整，磨刀不误砍柴工，总工工期仍然满足了业主的要求，取得了良好的经济和社会效益。