上跨既有铁路长大刚架桥施工技术研究

杨大贵

（中铁二十五局集团第四工程有限公司，广西 柳州 545007）

0 引言

随着我国基建快速发展，新建铁路、公路上跨既有铁路的情况逐渐增多。我国铁路列车行驶速度快、运输繁忙，且铁路部门对运营安全有着苛刻的要求，安全施工标准极高，传统施工长时间、多频次地封锁线路的施工方法难以为继。为完成跨湘桂铁路长大刚架桥施工任务，本文对刚架桥模架方案进行研究及攻关。经技术创新，研制内模台车工法，且运用节段拼装、节段间销接、台车同步牵引、快速整体脱模等技术措施，确保能够安全、快速地完成刚架桥施工。

1 工程概况及技术难点

柳梧铁路货车上行线白山村特大桥总长为2 024.4 m，上构布置为（32×32 m）简支梁+刚架桥（96.61 m） +（2×24+25×32 m）简支梁结构，其在32#、33#墩间上跨既有湘桂铁路，交叉角度为17°，采用1～13.5 m刚架桥梁跨越，刚架桥长度为96.61 m。刚架桥主体断面结构如图1所示。

图1 刚架桥主体断面图 （单位：cm）

由于新建桥梁与既有湘桂铁路小角度相交，使得刚架桥的框架长度达96.61 m。紧邻铁路既有线施工，且项目工程量大、持续影响铁路运营的时间长、施工安全风险高。为确保安全顺利施工，加快施工工期，降低施工工作对铁路安全运营影响的时长，成为刚架桥施工需解决的技术难题。

2 刚架桥顶板施工方案研究

通过对各作业工序及流程进行安全风险分析得知[1]，本项目影响铁路运营安全及施工工期的关键在于刚架桥顶板施工。项目部对刚架桥顶板模架方案进行专项研究及设计，经技术创新，研制出内模台车，对刚架桥顶板进行分节段浇筑。设计内模台车时运用BIM软件创建刚架桥主体、模架的设计模型，进行设计的校核及优化，和工艺的仿真模拟施工演示，以发现内模台车方案存在的技术问题和评审方案的技术可行性。同时，还采用桥梁博士V3.05有限元分析软件进行内模台车结构力学的计算与分析，根据计算结果调整结构及参数设计，确保模架的承载安全。

刚架桥顶板采用内模台车分节段现浇施工方法。内模台车长度为14 m，每次可浇筑完成长度为14 m的顶板，分6次施工完成本项目的刚架桥顶板浇筑。内模台车的总体结构设计如图2、图3所示。

图2 内模台车侧面图 （单位：cm）

图3 内模台车立面图 （单位：cm）

3 内模台车的设计及安装

由于内模台车跨度长、框架顶板厚度大，作用于台车立柱及上横梁的弯矩、压力荷载值高，需采用较大尺寸的型钢进行台车的制作，然而经设计优化及轻量化后的内模台车总重量仍然超过132t，无法整体拼装后在现场进行吊装。而原位散件焊接拼装施工方法耗时长，需要封锁湘桂铁路的次数多，从经济、安全方面考虑，都不是最佳方法。最终采用将台车分成较小节段吊装后再把节段拼装成整体的方案，分节段如图2所示。台车纵向分成5个节段，为确保吊装后能够迅速完成节段间的连接，在节段上纵梁和下纵梁间设置连接板，采用高强螺栓快速连接，以减少封锁要点时间、降低对湘桂铁路运输的影响。

内模台车采用型钢制作，两侧立柱下设有走行轮，在承台基坑防护桩顶面钢筋砼冠梁上安装P50轨走行轨，进行内模台车的纵移。内模台车内侧挂设密目钢丝网，钢丝网表面安装防电板进行防护，内模台车两侧均进行接地防护。

在内模台车顶部两端还安装高度为2.0 m隔离防护栏杆，栏杆上安装防护板，形成施工作业活动与铁路运营间的物理隔离防护措施。

为确保内模台车的制作质量，内模台车在钢结构制造厂内分节段进行制作，并进行试拼装，试拼装检验合格后运到现场。对湘桂线要点封锁后，采用2台150 t汽车起重机进行现场吊装。

4 内模台车详细设计说明

4.1 门架总成

台车门架主要由型钢加工而成，构成台车的骨架。门架纵向分成5个节段，台车总长度为14.0 m，门架立柱横向中心距为12.2 m，以满足刚架桥顶板砼浇筑。右侧立柱相对于左侧立柱要短15 cm，每节段门架右侧立柱下设4个螺旋千斤顶进行右侧立柱的顶升，以便完成刚架桥顶板砼浇筑后，下落台车完成脱模。每个节段在左右侧下纵梁的中心处安装1个走行轮，其间距为12.2m。

下横梁（仅台车右侧立柱下方设计有下横梁） 为2I18工字钢，长度为80 cm，下纵梁为2I32a工字钢，台车立柱为双拼[36a槽钢拼成“[]”形，立柱上方为I32b工字钢上纵梁，上纵梁之上则为I60a工字钢上横梁，上横梁间距按56cm布设，上横梁两侧进行切削，以形成倒角的坡度，倒角下部折角处采用型钢制成折角模板支架，支架上部与上横梁采取销接的连接方式，支架下部设置可调丝杆支撑在立柱上，倒角处的模板采用5 mm的钢板。

4.2 行走机构及轨道基础

进行刚架桥桩基及承台施工时，于湘桂铁路两侧设置φ25 cm排桩及冠梁防护，在完成刚架桥承台施工后，将排桩的冠梁扩大，并与刚架桥承台联接，形成内模台车走行轨的稳固基础。

台车两侧的走行轨采用P50轨。在台车两侧分别设置1台采用YS-SJ-45型穿芯式液压牵引器进行内模台车的牵引行走工作[2]，该型牵引器内置穿芯式液压千斤顶，外侧为采用型钢制成的长方体框架结构，牵引器前端设置有单向自锁楔型锚具，当千斤顶进油牵引台车时，锚具能够自动松开钢绞线，确保钢绞线自由牵引。千斤顶完成1个顶程回油时，钢绞线被锚具自动锁紧。通过牵引器的千斤顶循环工作，将内模台车牵引至安装位置。

为避免两侧牵引器工作不同步，造成台车扭曲变形，导致安全事故。本项目采用YS-PP-11型液压泵源控制系统进行牵引的控制，该控制系统能够控制2台牵引器同步牵引，且具有单台牵引器微调等功能。

于内模台车前进的前方铁路两侧设置地锚进行牵引器的固定及安装。

4.3 模板精调及脱模系统

内模台车顶面高度、中线位置的控制主要是通过精确布置走行轨标高及位置进行控制，故走行轨道的标高及安装位置需进行准确计算及精确施做。

刚架桥顶板与边墙的倒角处采用专门设计的钢模板，倒角模板上端与上横梁间采用可转动的销接方式进行联接[3]，倒角模板下端侧采用可调丝杆支撑在台车立柱上。安装模板时，通过可调丝杆进行倒角模板的就位精调，完成砼浇筑后，则通过可调丝杆将倒角模板向内收回，完成倒角的脱模。每节段内模台车右侧立柱下部安装有两台螺旋千斤顶。完成倒角的脱模后，再通过螺旋千斤顶的回调，使台车右侧下移，以快速完成刚架桥顶板底模的脱模工作。

4.4 模板

倒角处采用与台车焊接的钢模板。刚架桥顶板的水平部分采用木模板，具体设计为：上横梁上摆放100×100方木作纵向分配梁（中心距为120 cm），纵向分配梁上摆放100×100方木作横向分配梁（中心距为40 cm），底模为20 mm厚胶合板。

端模采用厂制的钢模板，设置拉杆将两侧端模拉紧，防止端模向外倾斜或胀模。

5 刚架桥施工技术要点

5.1 施工准备工作

（1）施工前，对现场技术人员及施工操作人员进行详细的技术及安全交底，本项目采用BIM技术进行技术交底。通过BIM技术向施工人员演示施工流程，实施可视化三维技术交底，提高交底效率和效果。

（2）与南宁局铁路运输部门签订安全协议和配合协议，并按施工计划申请办理慢行点。

（3）对现场实施详细勘查，对受施工影响范围内铁路接触网、地下埋设的管线等，进行迁改，或是实施妥善的临时防护。

（4）制订安全应急预案，配备相应的应急救援物资，并于施工前进行安全应急演习，使所有施工人员熟悉应急程序及救援措施，完善应急预案的不足之处。

（5）按铁路运输管理部门的要求，对铁路进行防护，并派驻站联络员解决现场突发问题。

5.2 线路加固施工

进行刚架桥桩基施工前，采用P50轨3-3-3-3吊轨梁对湘桂铁路的两股道进行线路加固，加固长度120 m。线路加固期间列车限速45 km/h，加固完成后方可进行下一步施工操作。具体加固方法如图4所示。

图4 3-3-3-3吊轨梁断面示意图

5.3 刚架桥桩基施工

桩基采用人工挖孔法施工方法，施工时做好铁路防护，避免人员、机具侵入铁路限界，或有其它影响铁路安全运营的状况。因湘桂铁路线为电气化铁路，在轨道上方接触网高压线，为确保吊装钢筋笼时吊机及人员的安全，避免发生触电或行车事故，下放钢筋笼计划在封锁点内进行。钢筋笼一节的长度不超过9 m，主筋采用搭接焊。钢筋放入前须先按设计要求加工完成。

混凝土由拌和站集中供应，安装地泵进行砼的泵送入孔。

5.4 承台及防护排桩施工

本桥既有线边承台开挖防护采用φ25 cm，间距为50 cm钢筋砼桩，桩长为6 m。承台基坑开挖前，先施做防护排桩，防护排桩采用小型旋挖钻成孔。其它工序施工均选择低高度的小型机械和设备。

承台开挖后，为避免既有线一侧桩间土（雨季）塌方，承台开挖面采用挂φ8@10cm钢筋网、喷C20混凝土10 cm厚封闭。防护桩顶施作C30砼连接地梁，使防护桩形成整体，以加强整体防护，后续作为内模台车走行轨的基座使用。

承台钢筋安装及砼浇筑方法同桩基础。

5.5 内模台车现场拼装施工

内模台车按设计图纸分节段在厂内制作，所有焊缝均采用超声波探伤检测以确保质量，并于厂内进行台车的试拼装工作，质量检验合格后方可运至施工现场。封锁要点，且接触网断电后进行内模台车的拼装，拼装采用2台50 t汽吊，第1节段台车吊装就位后，汽吊不松绳，另1台汽吊吊装第2节段，通过节点板及螺栓联结两节段台车，确保台车稳定后，两台汽吊方可脱钩。

完成内模台车节段吊装及拼接后，按要求安装安全防护网和防电板，经全面检查无误后，方可接触网通电及解除封锁。

5.6 刚架桥墙身施工

刚架桥墙身结构与刚架桥顶板相对应，分节段施工。

在完成内模台车完成安装后，于内模台车两侧安装隔离板，对铁路形成物理隔离防护后，方可进行刚架桥墙身结构的施工，以确保铁路的行车安全。

刚架桥墙身结构采用拼装式组合钢模板，人工支立、校正模板，为避免发生浇筑砼时模板稳定不移位情况，采取斜撑和多方位焊接的方式将模板固定。

5.7 刚架桥顶板施工

刚架桥顶板采用内模台车分节段施工，每次浇筑节段长度为14 m，分6次完成顶板施工。内模台车沿着走行轨纵移到安装位置，通过右侧立柱下的螺旋千斤顶调整台车顶部标高至设计位置，再通过调节丝杆使倒角模板精确就位。

顶板施工时将内模台车底模、端模之间的缝隙全部密封防水，以防止水泥浆液漏下污染铁路。

完成一个节段的顶板浇筑，且强度达到脱模要求后，通过收回可调丝杆，先将倒角处脱模，再旋回台车右侧螺旋千斤顶进行整体脱模。完成脱模、全部解除影响台车纵移的联结，确认原来悬空的右侧走行轮已落实到走行轨上之后，采用同步液压牵引器将内模台车纵移至下一节段施工位置。牵引台车纵移前，适当预紧钢绞线，以确保两侧同步行走。

6 结语

本项目跨铁路长大刚架桥采用内模台车进行节段施工工法，较传统模板支架法施工而言，具有施工便捷、操作简单、节约材料、节约人工等优势。且内模台车使现场施工作业与铁路运营之间有良好的物理隔离，基本消除安全风险，有效解决刚架桥顶板施工难题，保障铁路正常、安全运营，为今后类似工程建筑的施工带来有益借鉴。本文建议以后该类型台车设计时用液压机构代替可调丝杆，在台车两侧设置自动走行机构，提高台车的机械化、自动化水平。