跨越式涉路工程安全评价技术研究

2019-03-28李正中邳慧然王伟广肖庆一

北方交通 2019年3期

李正中，邳慧然，王伟广，肖庆一

(1.天津市交通科学研究院天津市 300074； 2.天津市交通运输工程质量安全监督总站天津市 300384；3.河北工业大学土木与交通学院天津市 300401)

跨越式涉路工程是指公路、铁路、企业生产输送廊道、石油燃气管道、电力通讯广播线路、水利渡槽等从公路以及公路结构物上部架空通过的建设工程。在既有公路上进行跨越式涉路施工，会对既有公路的路基和边坡稳定性、公路排水系统造成影响，施工过程有可能引发交通拥挤和交通事故，跨线桥的不合理设计还会导致该路段成为交通事故黑点，同时涉路工程的存在还会对公路的改扩建造成影响。在涉路施工前对设计和施工方案进行安全评价分析，从事故预防的角度出发，一方面可以对前期的设计施工方案中涉及的相关法律、法规和规范条文落实情况加以判断和分析；另一方面可以评估相关涉路工程对公路运营可能造成的不良影响，并提出有效措施，将影响降至最低。因此对涉路施工进行安全评价分析对保障公路运营安全具有重要意义。

1 跨越式涉路工程分类

跨越式涉路工程按照跨越工程主体可分为两类：管线跨越和结构物跨越。管线跨越可分为电力线跨越、通讯广播线跨越和输油输气管道跨越；结构物跨越可分为公路跨越、铁路跨越和企业生产输送廊道跨越。

对跨越式涉路工程进行科学合理的分类可以减少安全评价工作的交叉重叠，提高安全评价的针对性和正确性。将结合杨北公路改建工程津蓟高速跨线桥上跨津蓟高速工程实例，对公路跨越式涉路工程展开安全评价要点分析。

2 公路跨越式涉路工程评价要点

公路跨越式涉路工程主要是指新建桥梁跨越现有公路，其安全评价内容有：跨越的合法性，设计、施工、交通组织和应急预案的安全性以及施工过程对现有公路结构的影响。

2.1 跨越的合法性

跨越的合法性主要考虑新建结构是否侵入了既有公路的建筑限界。跨线桥的梁底、桥台、桥墩等任何部分均不得侵入公路建筑限界。公路建筑限界规定详见《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)。

2.2 设计、施工、交通组织和应急预案的安全性

2.2.1设计的安全性

设计的安全性主要考虑跨线桥的跨越位置、跨径布置、交叉角度、视距、净空等安全，具体规定如下：

(1)跨线桥的跨越位置宜选在两者线形均为直线的路段，或平、纵线形技术指标高且通视良好的路段，不应设置在桥梁、隧道200m范围内。

(2)跨线桥的跨径与布孔应留有足够的侧向余宽，应满足公路视距和交通发展规划的要求。

(3)跨线桥与公路交叉应以垂直交叉为宜。

(4) 跨线桥的垂直净空应符合公路建筑限界的规定，并且满足公路路面养护的需要(高速公路、一级公路、二级公路净空不应小于5.5m)，跨线桥桥墩到行车道边缘的水平距离应满足路侧净区的要求。

2.2.2施工的安全性

跨线桥梁的施工评估主要考虑各施工步骤中采用的施工工艺对公路结构及运营的影响。桥梁的施工工艺主要有：转体施工、箱梁顶推、挂篮施工、架桥机架设、支架现浇等。

(1)转体施工、箱梁顶推及挂篮施工对公路运行影响较小，评估过程中需对转体结构、顶推结构及挂篮结构进行验算，确保行车安全。

(2)架桥机架设过程中，为确保安全箱梁下方严禁通车，需组织交通利用另外半幅车道借道通行。

(3)支架现浇施工，在支架搭设过程中，需要借道通行，同时由于支架的搭设，原有路面的通行空间需压缩。支架结构需要进行结构验算，保障公路通行安全。

2.2.3交通组织的安全性

桥梁上跨公路施工期间对现有公路的交通运营存在较大影响。为保障现有公路行车安全，需根据《公路养护安全作业规程》制定详细的交通组织方案。对交通组织的评估主要考虑该方案的通行能力及安全性。

2.2.4应急预案的安全性

应急预案的评估主要考虑两方面，第一是施工过程本身的应急预案，主要为确保施工的安全及减少损失；第二是对通行道路的应急预案，主要是为了预防施工造成的交通拥堵，需提供切实可行的交通分流方案，以尽快疏导拥堵，恢复公路的畅通。

2.3 施工过程对公路结构的影响

跨线桥建设的同时，桩基础的施工和荷载会造成周围土体的位移和应力变化，对周围土体及构造物产生不可忽视的扰动。根据桥墩位置距公路水平距离的不同，跨线桥承台及桩体施工过程给被跨公路路面及土质边坡稳定性带来不同程度影响。

3 杨北公路改建工程津蓟高速跨线桥上跨津蓟高速工程安全评价实例

3.1 工程概况

天津杨北公路进行拓宽改建，需在现状津蓟跨线桥东侧新拓建一幅桥梁，桥梁总长406.06m，共3联18跨，新建桥桥面全宽13m，横断面布置由东至西依次为：1.5m(人行道)+11m(桥面)+0.5m(防装护栏)，新桥与旧桥中间设2m净距。津蓟高速为双向四车道高等级公路，路基宽度28m，中央分隔带有预埋管线，桥梁交叉点处构造物为既有津蓟高速跨线桥旧桥。

3.2 安全评价分析

为确保项目施工过程中高速公路的运营安全，主要从跨越的合法性，设计、施工、交通组织和应急预案的安全性以及施工过程对公路结构的影响三个方面进行安全评价分析，从技术角度评价该施工方案是否具有可实施性，分析施工措施是否对高速公路主要结构、附属设施以及环境的影响，并对津蓟高速现状及规划的影响进行评价。

3.2.1跨越的合法性

新建跨线桥桥下净空5.8m，除10#墩位于中央分隔带内，其余墩柱均位于隔离网外侧。跨线桥的梁底、桥台、桥墩等任何部分未侵入高速公路建筑限界。

3.2.2设计、施工、交通组织和应急预案的安全性

3.2.2.1设计的安全性

设计的安全性主要考虑跨线桥的跨越位置、跨径布置、交叉角度、视距、净空等安全。

跨线桥的跨越位置为两者线形均为直线的路段，与津蓟高速交叉角度为51°。跨线桥的跨径布置为三联18跨，第一联(0#～7#)及第三联(13#～18#)跨径20m，第二联9#～11#两跨桥梁结构上跨津蓟高速，跨径为2×35m，10#墩位于津蓟高速中央分隔带内，9#和11#号墩位于高速隔离网外侧，9#～11#两跨平面示意图详见图1。跨线桥的跨越位置、跨径布置及交叉角度均合理，满足高速公路的视距及净空要求。津蓟高速远期规划为双向八车道，路基宽度42m，津蓟跨线桥9#、11#承台外缘距规划路基边缘3.55m，能够保证新建桥桥墩承台在规划高速公路下坡角以外，为高速公路远期规划预留足够空间。

图1 津蓟跨线桥上跨高速公路9#～11#两跨平面示意图

3.2.2.2施工的安全性

跨线桥10#墩位于津蓟高速中央分隔带内，在施工时需要拆除施工范围内的10片波型护栏，占用上下行超车道，施工区域用护栏板围护好，在施工期间有专人负责交通疏导，非施工车辆禁止进入施工区域。

(1)下部结构施工

位于津蓟高速中央隔离带处的系梁结构施工与其它位置施工不同，为确保工程质量和施工安全，需对基坑周围添加防护措施。基坑开挖前，基坑四周满布8m钢板桩进行支护，支护尺寸为：长13.62m，宽6m。

图2 津蓟跨线桥10#基坑开挖示意图

支护完成后，拟采用小型机械开挖配以人工修整的施工方案开挖基坑。开挖过程中避免超挖，随时测量基底标高及平面位置。挖至基底设计标高以上20cm后，改用人工修整，挖至基底并找平。基坑开挖时，应安排专人对支护桩进行实时监测，随着开挖深度增大，观测支护桩是否异常；挖掘设备应避免触碰支护桩。

(2)现浇箱梁施工

现浇箱梁支架采用满堂式碗扣支架，搭设满堂支架，在津蓟高速位置预留通道确保高速公路的正常运行。碗扣支架上搭设纵横方木，箱梁底模板及侧模板采用厚1.5cm的高强度竹胶板，箱室内模采用木模板。箱梁混凝土浇注采用二次浇注法，第一次浇注至腹板与翼缘板连接处，第二次浇注顶板，待箱梁混凝土强度达到100%时进行预应力张拉。箱梁结构形式如图3所示。

图3 津蓟跨线桥箱梁结构形式

(3)跨路段支撑体系

门洞支撑采用钢管柱(Φ600、壁厚16mm)，钢管柱底部设置条形基础，主线桥条形基础宽0.9m、高0.9m、长16.7m，条形基础顶部预埋螺栓，螺栓采用Φ25钢筋，预埋深度350mm，外露200mm。门洞支架搭设桥梁净高5m，示意图如图4、图5所示。

图4 津蓟跨线桥门洞支撑体系立面图

图5 津蓟跨线桥门洞支撑体系侧面图

3.2.2.3交通组织的安全性

为保证津蓟高速中央分隔带桩基及下部结构施工期间道路正常运营，施工前封闭双向超车道，并对津蓟高速公路施工影响范围进行导行，在施工区域前后200m范围内使用水码隔离。新建桥墩前后100m为施工区域，采用挡板封闭，封闭宽度10.5m(两侧超车道宽度3.75+中央分隔带为3m)。施工区域按照《公路养护安全作业规程》设置施工警示标志牌，以保证施工方案的通行能力及安全性满足高速公路安全运营的要求。

3.2.2.4应急预案的安全性

施工方案中包含了高处作业、冬雨季及夜间施工、现场交通安全管理、安全风险管理等几方面的保障措施，并分析了施工过程中的安全风险重点部位，提出了重大风险源的安全控制措施。

对于占用高速公路行车道搭设门洞施工、现浇混凝土施工等重大风险源进行事故因子分析，并提出了合理可行的保障措施和应急处置办法。

3.3 施工过程对高速公路结构的影响

基坑开挖对高速公路路基稳定性存在一定影响。为避免基坑施工时对津蓟高速路面的危害，在路面和基坑围护上布设沉降和位移监测点，用来检查路面和基坑的安全。沉降和位移观测每天一次，如出现异常现象适当增加监测频率。如果累计观察路面沉降或位移达到监测报警值，则采取应急措施：立即停止施工，对路面进行双液注浆加固处理后再进行施工。

现浇箱梁施工支撑体系分跨路段和非跨路段，在跨高速公路处采用门洞式支撑体系。箱梁支架底地基、门洞的基础均为原高速公路路面结构层，施工过程对原高速公路路面有一定影响。经验算，路面承载力满足施工要求，可不做处理直接搭设支架。