城市轨道交通运行线路上盖开发的施工安全风险及管控措施探析

郝建平 王道淮 庞 霞 王贵平 徐志润 吉 鑫

中建五局第三建设有限公司 湖南 长沙 410004

1 研究现状

1.1研究背景

城市轨道交通既有运行线路进行上盖开发是轨道交通场站综合体的一个类型，轨道交通车辆段及停车场基地是用于轨道车辆停放、整备修养、运用管理、检查维修的地方。查阅文献可知，车辆段上盖物业开发是指在车辆段或停车场原有建筑布局的上方设置盖板，在此盖板上建设住宅、办公楼、商业综合体等项目，由于目前受土地政策、用地权属、工程技术规范、建设时序等方面的影响，在轨道交通车辆段上盖物业开发项目中鲜有同步开展场段建设与上盖物业开发的工作，更多是选择先对场段盖板进行远期物业开发的预留工程进行设计[1]。

1.2研究现状

现目前关于城市轨道交通既有运行线路进行上盖开发的研究现状基本上是参考高铁段既有线施工，对于在城市轨道交通车辆段以及运营线路上的研究甚少，类似经验不足。为解决铁路既有线的施工困难，陈锋[2]通过研究滑动式防护棚在既有线施工中的应用，提出了相关防护措施；尚彩霞[3]总结了大跨度防护棚安装的安拆吊装技术。为了保证既有线路的施工安全，需要运营部门和施工单位密切配合[4]，减少对既有线运营的影响，同时降低施工成本[5]，做好施工过程中的防护措施。针对越来越多的轨道交通既有线上施工，基于铁路既有线施工相关研究，总结一套城市轨道交通既有运行线路进行上盖开发的研究显得尤为重要。

1.3工程概况

重庆轨道时代车辆段上盖项目包含B、E1地块轨道童家院子车辆段上盖盖板、金栖路、规划道路二和盖板D地块连接桥这4个部分。其中盖板总用地面积47 666 m2，为地上1层盖板结构，采用混凝土框架结构和钢构桥梁结构。盖板D地块连接桥梁全长31.5 m，采用钢箱梁简支桥，断面标准宽度14 m。

2 既有线施工安全隐患风险识别

项目施工前，首先应结合现场实际情况、物探图、既有线竣工资料、轨道交通设计专篇、设计方案等相关设计文件，对施工过程中的接近程度和外部作业的工程影响分区进行划分。轨道交通影响等级见表1。

表1 轨道交通影响等级

经过分析研究，盖板﹑规划道路二和盖板D地块连接桥均位于轨道交通3号线童家院子车辆基地地块内，项目全部进入轨道交通保护区范围内，本项目对轨道交通影响的等级为特级。施工过程中主要的安全危险源有：

1）轨道保护区域内弃土、弃渣及建筑材料堆载对轨道结构的影响。

2）桩基施工时对轨道结构的影响。1区和3区桥梁存在墩柱在轨道线路之间的情况，其他墩柱结构均在轨行区外侧，邻近轨道线路。同时场内严禁采用爆破施工。

3）场内埋设有通信、消防、电力、排水等大量地下管线，且地下管线埋深较浅，如果不采取加固保护措施，施工过程中会对现有地下管线造成破坏。

4）吊车地基承载力不足等导致的倾覆。

5）轨行区正上方吊装施工，存在重大风险。

同时还有高处坠落、物体打击、坍塌事故、车辆伤害、火灾事故、夜间施工、车场限界安全、支架垮塌、施工侵限、施工机具碰撞、有限空间作业吊装等危险源。

3 既有线施工保护措施

明确危险源以及轨道交通与在施建筑相对关系后，接下来的保护措施就显得至关重要。城市轨道交通车辆段场内施工一定要先谋而后动，识别风险后，务必先进行保护，后进行施工，需充分了解设计图纸的要求以及施工现场的情况，尽可能减少既有轨道交通运行中不利因素的出现，提高施工的安全性。

3.1地下管线保护

3.1.1 探明管线

既有线车场内施工前，为了确保既有线设备不被破坏，应先探明既有线施工界限内的设施，在既有线施工前，必须采取措施探明地下管线，施工时提前通知既有线设备管理单位、施工单位和轨道集团设备管理单位各安排一名责任心强的防护人员配合施工。施工过程中如果发现不明线缆，应立即停止施工、及时上报，查明问题后，再进行施工[6]。

探明地下管线可采用的方法主要有：挖探槽和采用管线探测仪探测。针对地下管线复杂的项目，由于物探图并非100%准确，应该将2种方式相结合进行探测。

3.1.2 管线保护

在轨道交通车辆段车场内施工，由于场内轨道线路多且复杂，同时由于上盖主体多为钢结构，钢结构自重大，吊装困难，施工组织难度大。本工程箱梁最大高度为3.5 m，最大盖梁单节质量144 t，其余钢梁单节质量均在50 t以上，吊装设备均需采用重型设备，对地下管线管沟及道路破坏较大。

吊装设备对地基的承载要求较大，而车场内的管线错综复杂，为了保证地下管线不被破坏，需要对场区内轨行区外所有区域进行硬化。硬化时，需要考虑今后的场内完成面标高以及建筑做法，做到一次成形，避免后期破除，同时还可以作为场内临时通道、临时堆场、临时加工场地，做到永临结合。本项目采用厚15 cm的碎石垫层，然后浇筑厚30 cm的C30钢筋混凝土进行硬化处理。

由于场内施工区域狭窄，可利用的空地有限，对于局部空间受限或者对相邻轨道既有基础影响超过限值的部位，需要通过搭设平台、回填等方式来满足大型吊装设备的吊装场地要求。

本项目东侧上跨13号道岔，接停车列检库库顶的连接桥梁。此部位钢盖梁质量最大为144 t，分节吊装质量最大为80 t，由于场地限制，吊距长达53 m，因此需要采用650 t履带吊进行吊装，为了尽可能缩短吊距，减小吊车设备的质量，需要将部分U形槽进行回填，回填端部采用1∶5的放坡，同时搭设专门的钢结构平台以满足吊装场地的要求（图1）。

图1 钢平台平面和剖面示意

3.2既有线上方防入侵保护

在轨道交通车辆段场内作业，吊装入侵轨道上方限界无法避免，因此需要在不影响轨道交通运营的情况下，对入侵区域进行防护。为了防止构件安装过程中各种危险源对轨道的破坏，本项目采用钢结构防护棚对既有轨道进行有效防护，进而满足运营线路的正常使用及既有轨道的合理保护。

在防护棚设计阶段，由于场内存在大量的有限空间作业，为了保证防护棚不影响后续墩柱、盖梁、钢结构等结构的正常作业，因此防护棚需要充分结合现场实际情况、施工图纸、地下管沟、吊装要求等进行考虑，否则会导致无法实施。为了保证最高的性价比，对不同区段采用不同形式的防护棚进行轨道防护。

3.2.1 小型防护罩

小型防护罩（图2）高3 m、宽2.5 m、长10 m，每段总质量约2.5 t。该类型的防护罩适用范围：施工不能长时间占用轨道，当日施工结束后需立即调走；临时防护，或施工周期小于1个月；无大型设备吊装场地。

图2 小型防护罩三维图

3.2.2 滑动式临时防护棚

滑动式临时防护棚（图3、图4）是由箱形柱与工字梁组成的结构体系，钢柱下侧安装滑动装置，并铺设钢滑轨；钢梁之间通过角钢连接。钢柱设计间距5 m、跨度14 m、高7 m。适用范围：覆盖区域轨道走向较为顺直；整体高差变化不大；轨道总体防护宽度较小（小于15 m），且周边不存在难以移除或不可移除的障碍物。

图3 滑动式临时防护棚正立面和侧立面示意

图4 滑动锁死装置节点和剖面示意

3.2.3 固定式防护棚

固定式防护棚（图5）主要为钢梁、钢柱组成的门式钢架防护棚，防护棚设计跨度30 m，柱间间距7.5 m。屋顶采用厚0.6 mm压型钢板。适用范围：防护跨度大，防护区域段长，滑动防护棚无法布设；区域存在受变轨、电缆管沟及配电箱等影响无法布置滑动轨道的问题；多区段同时施工作业；轨道线路总体数量较多。

图5 固定式防护棚

3.3针对施工侵限的措施

1）考虑到1区和3区部分桩孔距离轻轨轨道较近，人工挖孔桩桩身钢筋笼不能采用井外整体制作成形再整体吊装入孔的传统方式，而是采取先在远离轻轨墩柱的钢筋加工棚将钢筋按设计尺寸加工完毕的方式，需使用时再由人工搬运至施工现场，在井内进行绑扎和焊接成形。

2）其余人工挖孔桩距离轻轨墩柱以及轨道较远，但其桩身较长（均大于8 m），因此钢筋笼采用远离轻轨墩柱处的钢筋加工棚分段加工成形（每段长度不大于6 m），再由叉车配合人工运输至施工现场，采用小型起重机吊装入孔，并配缆风绳，防止吊装过程中碰撞轻轨轨道以及墩柱，然后采用人工在孔内连接成整体。

3）道路边缘距离轻轨墩柱以及轨道公司场内现有建筑物水平距离较近（小于2 m），地面高程至设计高程均小于2 m，此段采用人工搬运安拆支架和模板等材料。

4）部分道路边缘距离轻轨墩柱以及轨道公司场内现有建筑物水平距离较近（小于2 m），但高程较大，因此采用小型起重机配合人工运输安拆支架和模板等材料。为确保轻轨运营安全，吊装作业按以下要求进行：

① 整个金栖路除墩柱模板采用定型钢模外，其余均采用木模板，以减小一次吊装质量。此段墩柱盖梁（桥台）施工时采用人工和电动葫芦配合运输安拆支架和模板等材料，不采用起重设备。

② 吊装时将起重设备停放在远离轻轨墩侧的道路上，吊装材料必须配缆风绳。

③ 金栖路东段脚手架搭建到3 m高时（吊装作业前），以轨道交通3号线邻轻轨侧的轨道梁外侧水平距离4 m、盖梁下部垂直距离1 m为吊装控制线，搭设钢管架加钢丝网隔离（钢管架间距10 m，纵向通长布置）并加装爆闪灯等警示标识，同时施工过程中安排专人看护和指挥（图6）。

图6 最近点吊装作业示意

④ 吊装前先空车试吊，确保在其回转半径内，不会超出吊装控制线，再进行正式吊装。先将材料吊装至远离轻轨墩侧，再用人工搬运至邻轻轨墩侧安装。

3.4针对施工机具碰撞轻轨墩柱的措施

1）墩柱防护。整个施工过程期间，将本工程影响范围内的所有轻轨墩柱采用轨道标准化保护外包钢护筒进行保护，钢护筒采用厚8 mm、高2 m钢板，四周用8#槽钢环箍栓接，与轻轨墩柱接触面内采用8#槽钢填泡沫板。同时粘贴反光条和警示牌等警示标识，防止因施工机械碰撞损坏轻轨墩柱（图7）。

图7 轻轨墩柱保护示意

2）下穿轨道防碰撞保护措施。根据道路走向和现场实际情况，在桥下采用固定式钢结构防护棚和限高装置对轨道进行保护，防止运输车辆对轨道造成破坏。具体设计如图8所示。

图8 轻轨桥下防护示意

4 结语

综上所述，在城市轨道交通既有运行线路进行上盖开发施工的过程中，安全管理是一项非常重要的工作，在管理过程中需要建立完善的管理体系和管理机制，制定合理的管理措施。施工过程中对危险源进行充分识别，并充分讨论施工技术措施的可行性和有效性，只有这样才能确保既有线路的施工安全，提高施工的经济效益。

本文通过与工程实例相结合，分析城市轨道交通既有运行线路进行上盖开发的危险源以及对应的安全管理，并提出问题的解决和预防措施，可为今后类似工程提供借鉴。