高速铁路桥梁跨既有营业铁路施工技术

2020-12-07蒋海涛

铁道建筑 2020年11期

蒋海涛

（川南城际铁路有限责任公司，四川自贡 643000）

1 工程概况

川南城际铁路为新建客运专线，按ZK活载设计，速度目标值250 km/h，有砟轨道。内江三元沱江桥是其控制性工程，主桥为预应力混凝土连续梁拱桥（图1），分别跨越沱江、滨江路、污水处理厂、内椑路及成渝铁路，桥长574 m。沱江宽约300 m，为规划V（⁃2）级航道，铁路设计以2跨144 m主跨跨越。内椑路为城市道路，路面宽约25 m，污水处理厂净高大于20 m。铁路设计以1 跨144 m主跨跨内椑路和污水处理厂，在成渝铁路内江东站进出站咽喉区，以70 m边跨跨越既有5线铁路，该铁路开行列车70对/d，行车密度约5.8辆/h。

图1 主桥布置示意（单位：cm）

主桥为实体桥墩，主墩配φ2.5 m 桩基，边墩配φ1.5 m 桩基，最大桩长32 m。梁体为单箱双室截面，顶宽1 650 cm，底宽1 370 cm；根部梁高8.5 m，跨中梁高3.8 m，梁底为二次抛物线；按三向预应力设计；采用C55 混凝土。钢管拱主拱计算矢跨比1/4，为φ1 000 mm×16 mm 变高度桁架式断面；副拱计算矢跨比1/5，为φ1 000 mm×16 mm 等高哑铃形断面。钢管拱采用Q345qD 钢材，拱肋、横撑横管和副拱缀板内灌C50 微膨胀混凝土。单榀拱肋设14 组单吊杆，间距8.5 m。

2 施工方案

2.1 总体方案

从沱江左侧拟拆迁山山制药厂厂区新建便道至1#墩，进行1#墩施工；沿沱江左岸从下游新建便道至2#墩，并筑岛进行2#墩及梁体施工；自沱江右岸滨江路向河心搭设钢栈桥至3#墩，并搭设钻孔平台进行3#墩及梁体施工；4#墩筑岛施工；拱肋在滨江路和钢栈桥上上桥。

桩基均旋挖成孔，然后灌注混凝土。承台基坑采取防护开挖。桥墩采用定型钢模板施工。上部结构先梁后拱［1］，挂篮对称悬浇梁体。钢管拱在工厂生产，焊接成大节段运至工地，采用支架法拼装后灌注拱内混凝土。张拉吊杆，施工桥面系［2］。

6#墩及右边跨梁体、桥面系施工对既有成渝铁路造成影响，第4 跨拱肋从滨江路吊装上桥后用平板车向5#墩方向运送（图2）则不会产生影响［3］。

图2 拱肋上桥

施工全程派驻车站联络员负责联络和要点（天窗点）手续办理等，要点作业时现场设2名防护员负责设置或撤除线路封锁牌等［4］。

2.2 邻近营业线施工

2.2.1 桩基施工

6#墩承台距铁路外轨最小水平距离9.92 m。为降低影响，选用振动小、效率高的徐工XR360 旋挖机成孔，臂架高24 m，行走履带长6 m，宽5.5 m。按先靠近、后远离铁路的顺序成孔。混凝土集拌、罐车运至现场，汽车泵站于远离铁路侧泵送［3］。施工中做好铁路设施保护及路基变形观测［5，6］。

主要措施：①靠铁路侧桩基钢筋笼最大节长6 m，设4个吊点，汽车吊吊装入孔；钢筋笼与吊绳间用U 形螺丝卡卡牢，吊绳与吊钩间用铁丝捆牢。吊装过程中用缆绳捆住钢筋笼上部向营业线外侧牵引。②混凝土浇筑导管安装与拆除，上端应拉缆绳向营业线外侧牵引。

2.2.2 承台施工

基坑采用单根长7.0 m、间距0.5 m 的P50 钢轨桩防护，机械开挖至距设计标高20 cm 时，换人工清底后浇筑垫层。坑底四周挖汇水沟和集水井，以便水泵排水。组合钢模板单块最大质量2 t，汽车吊吊装。

主要措施：弃土应远离铁路堆放，控制堆放量，及时清运。

2.2.3 墩柱施工

采用双排钢管搭设防护支架和施工平台，顶部高于墩顶1.2 m。支架立杆横距0.9 m、纵距1.2 m，横杆步距1.2 m，双排钢管间搭设上下跑道，下挂防落网［7］。支架四周设剪刀撑。钢筋在场内加工，现场在防护体系内定位、安装（如图3）。墩柱采用翻模法施工，定型钢模板单块最大3 t，用汽车吊吊装。混凝土浇筑同浇筑桩基。

图3 墩身施工（单位：cm）

主要措施：①脚手架张挂密目网全封闭防护，拉缆风绳向营业线外侧牵引。②施工作业均在防护内进行，吊装时拉缆绳向营业线外侧牵引。③钢筋定位采取分层安装临时钢管定位架，防止钢筋向营业线倾覆。④严禁向防护外抛物。

2.3 跨营业线施工

2.3.1 棚架安拆

为防止施工影响铁路营运，跨营业线范围需搭设防护棚架［8］（图4）。棚架搭设和拆除采取要点施工，在封锁营业线、接触网停电后实施［3］。

1）棚架搭设。棚架跨度为（12+18）m，垂直于铁路布置，长度每侧超出桥宽3.0 m，外立柱置于接触网立柱外侧，棚底高于接触网立柱顶2.5 m。搭设范围内接触网上回流线作绝缘处理［4，8］。分段支护人工开挖80 cm×80 cm 通长基础基坑，浇筑混凝土，顶面预埋钢板；混凝土强度达到80%后，汽车吊吊装φ400 mm钢管立柱，并与预埋钢板焊接；相邻立柱焊接［10槽钢横联和斜联［9］。场外将每侧2根I32a工字钢主纵梁焊成整体后吊装，并与立柱焊接。然后场外将2根I32a@2 m工字钢主横梁与［10@0.8 m 槽钢分配梁组成排架，铺好竹胶板和白铁皮后整片吊装，接触网线对应部位挂防电板。最后将主横梁与主纵梁用U 形螺栓固定，排架拼缝用白铁皮钉好。每片排架施工应在一个要点内完成。棚架两侧拉缆风绳加强稳定性。

图4 棚架搭设示意（单位：cm）

2）棚架拆除。跨线施工完成后，由上至下逐步拆除棚架。以搭设时的排架为单元，先拆除单元间白铁皮，以每次要点的施工量为限解除主纵横梁间连接，沿主纵梁滑移至跨线梁两侧再往下吊放。最后将接触网上回流线等恢复原状［4，8］。

2.3.2 挂篮安拆

挂篮为全封闭型［4］，安装及拆除是跨营业线施工风险控制重点，放在营业线外进行［3］。5#墩0号梁段完工后，塔吊和汽车吊配合，将杆件吊装至桥面拼装。边跨合龙后，将挂篮移至6#墩处营业线外侧，先拆除封闭设施，再用手动葫芦下放底模及侧模，最后用汽车吊单件（杆件最大质量1.2 t）吊装拆除主桁架。注意事项：①拆除时应划定防护区域，严禁侵限。②拆除主桁架杆件时，斜拉缆风绳固定主桁片以保证侧向稳定。

2.3.3 箱梁悬浇

跨营业线施工另一风险控制重点是箱梁悬浇挂篮行走工况，采取要点作业［4］。①要点计划：营业线范围悬浇梁长34 m，挂篮需走行8次，每次110 min，应要点24个。要点结束前须锚固好挂篮。②点前准备：解除挂篮后锚固横梁、侧模及内模走行梁，下放底篮，前移挂篮轨道梁，准备挂篮行走。③点内作业：解除后主锚，用液压穿心千斤顶顶推挂篮行走。行走过程中，倒换轨道锚固位置，行走到位后锚固后主锚。

2.3.4 桥面系施工

桥面系统工包括声屏障、电缆槽盖板安装，竖墙、挡砟墙、防水层、接触网立柱及基础施工等［3］。挡砟墙采用小块钢模板现浇，用链条葫芦、花篮拉杆和撑杆固定（图5）。

声屏障为超高强混凝土柱配肋板结构，高2.95 m。在挡砟墙和声屏障肋柱顶部设支撑点用定位拉杆相连，在桥面组拼后用小型炮车安装，就位后立即与竖墙预留钢筋绑扎焊牢，并浇筑混凝土。待混凝土强度达到80%后方可拆除定位拉杆及连接件。其余桥面系在已安装的声屏障内施工［4］，严禁向外抛物。

图5 桥面系施工（单位：cm）

3 施工专项措施

3.1 防水

①挂篮底部设排水槽及闸阀，挂篮每次行走到位后应检查排水，只开启不影响营业线的闸阀，将积水排至线外。②梁体外侧涂抹养护剂、内侧喷雾器喷水养护，顶、底板用棉毡覆盖、喷湿养护［4］。注意增加养护频率、减少用水量。③雨季施工应派专人值班，及时清理挂篮底部积水，暂时封堵营业线上方梁面泄水孔，浇筑混凝土挡水带，强制雨水向线外排放［4］。

3.2 防火

①现场按标准配备消防器材，每个作业平台至少摆放2个灭火器。②施工前需清理易燃物；焊接、切割时，氧气、乙炔瓶距离大于5 m，移开安全网等易燃物，作业平台上铺防火石棉板。

3.3 防电

①接触网电力线路和设施下的金属结构（吊车、泵车、模板、脚手架等）须加装接地线。施工机具应临时接地，一机一防护［4］。②在裸露带电设备周围不得使用钢尺进行测量。③挂篮行走到位后，立即与避雷针接地线相连

3.4 设备管理

①设备应经常检修保养，严禁超负荷、超范围作业。设备作业应设指挥人员、操作人员应持证上岗。②钻机应安放稳定，桅杆须调直。钻孔时若遇卡钻、机架晃动、偏斜或发出异响等情况，应立即断电处理后再继续钻进。③塔吊进行桥面吊装时，物品只能在梁体上方投影范围内移动。④汽车吊吊装时，支腿必须全部伸出支牢。

3.5 接触网保护

挂篮底距接触网最小垂向距离6.6 m，大于《铁路技术管理规程（高速铁路部分）》不小于2 m的规定。为加强保护，进一步对梁底投影面及两侧5 m范围内的接触网加设保护条［8］。

挂篮行走至接触网上方时，应避免排水冲向接触网［4］。

3.6 箱梁防倾

①重视挂篮验收，确保两侧挂篮用料一致、轨道锚固及主后锚装置可靠。②箱梁纵、横方向混凝土应对称浇筑，不平衡质量应小于10 t［2］。振捣班组分2组对称站位。减少在梁面堆放材料，避免在翼板上堆载。

3.7 开挖防护

在承台基坑四周布点每日观测变形。变形超过10 mm/d 时，应停止开挖，在基坑周边5 m 范围内用净水泥浆、以0.5～1.0 MPa压力注浆加固土体，或采用钢轨桩加固基坑［3］。如突遇强降雨，应立即起动备用水泵抽排，安排专人不间断观测基坑稳定性。

4 营运专项措施

4.1 行车安全

①开工前应依据行车调度信息编制施工组织和制定安全措施，并向施工现场充分交底。②施工组织遵循让行列车的原则，列车放行前按规定办理销点手续。③要点内不能完成任务时，应保护好现场后停止施工，仔细检查现场及附近铁路设施，确认达到列车放行条件后，施工人员全部撤至安全区域再放行。④要点作业结束，经确认铁路设施可正常使用时，撤除防护信号、及时销点，待列车通行正常后，施工人员方可全部撤离［7］。

4.2 设施安全

①开工前应与设备管理单位共同确认管线、电缆及设备等，按要求划定防护范围和制订保护措施，严禁擅自开工或扩大施工内容和范围。②施工中应持续监视设施状态，发现异常立即停工处理。设施损坏时，应配合管理单位及时组织抢修。

4.3 防路基溜塌

①列车通过时，须停止基坑开挖等一切机械作业。②基坑开挖前用钢轨桩加固营业线路基边坡［3］。③营业线路肩上设3根观测桩，间距5 m。桩基钻孔和基坑开挖时每小时测量1 次，当变形超过2 mm/h 时应停工查清原因，解决后继续施工。基坑开挖后应继续观测，若无明显变形，可每3 h测量1次。

4.4 防倾覆

①邻近营业线的设备应远离营业线站位，并保持站位固定。②钻机摆放场地应夯实平整，并设成反坡；在桅杆1/3高度设锚栓孔，拉缆风绳向营业线外侧牵引并锚固于地锚上［7］。③吊车应加装力矩限制器，并在尾端两侧平衡配重增强抗倾覆能力。④塔吊重心高，扭矩大，起动制动频繁，冲击力大，倾覆风险高，因此要加强塔身附着，定期检查；严禁超载，规范操作。⑤经常检查防护棚架、脚手架杆件连接、防护网绑扎、连墙件、基础等的可靠性，必要时应加固。⑥如遇大风天气，人员和机械应停止作业，并撤至安全区域。

4.5 防侵入

①现场防护员须按“一人一机”制度做好设备防护。车站驻站员应及时通报列车来车情况［7］。②现场设置醒目的限界桩、限界绳等标志，防止设备调头、转体时侵限或人车误入。③梁体施工物料运输均从梁面运抵作业点。④桥上设工具箱，小型机具均放于箱内。施工料具堆码整齐，捆绑牢固。⑤当天施工结束后，应反复查验现场机料具是否侵限，梁面堆放物有无坠落可能。⑥吊装时先将物品吊离地面20～50 cm，确认吊机稳定性和刹车可靠性、物品平衡性和绑扎牢固性后方可继续起吊，若物品易晃动则应拉缆风绳。遇突发故障时，应采取措施备降至安全区域，关闭发动机、切断电源后进行检修。⑦营业线上方高空作业人员须随时系好安全带。