跨越既有铁路的高铁桥梁工程安全施工技术研究

富崇

摘要：简要叙述了跨越铁路的桥梁施工技术，详细阐述了施工准备、施工现场安全措施和安全施工要素等方面跨越既有铁路的高速铁路桥梁工程的安全施工技术，以及竣工后在监测与评估、维护与保养、绿化与环境、安全巡查与应急处置、建立预警机制等方面的监测和维护措施，为高速铁路桥梁工程安全施工提供了参考。

关键词：高铁桥梁；跨越铁路；安全施工；技术研究

0   引言

近年來，随着社会经济的快速增长和交通运输事业的发展，高速铁路建设成为推动国家交通网络建设的重要举措。而在高速铁路建设中，桥梁作为重要的交通设施起到连接铁路、支撑载荷的关键作用。然而，由于高速铁路建设需要跨越既有的运营铁路，其施工面临着一系列复杂局面和安全施工技术难题。因此，对高速铁路桥梁跨既有运营铁路的安全施工技术进行深入研究和探索，具有重要的现实意义。

1   跨越铁路的桥梁施工技术概述

1.1   施工技术类型

常见的跨铁路桥梁的施工技术包括预制梁顶升法、钢梁滑移法、钢箱梁推进法、悬臂挂篮法、钢拱架架设法、钢梁吊装法等。可根据具体工程的实际情况和要求，选择或组合应用这些施工技术。施工方根据桥梁的跨度、土质条件、既有铁路的运行情况等因素确定施工方案，确保施工质量、安全和效率。

1.2   主要施工方法

采用预制梁顶升法施工时，先在既有铁路两侧预制梁段，再使用顶升机械将梁段逐一顶升至预定位置进行拼装，以此完成跨铁路的桥梁施工。

钢梁滑移法通过先设置临时支撑桩，再使用液压装置将钢梁逐段推动滑移至目标位置，最后与其他梁段连接成桥梁。

钢箱梁推进法采用特殊的推进机械，在既有铁路两侧同时进行施工，将钢箱梁推进至目标位置形成桥梁。

悬臂挂篮法是在既有铁路上方搭设悬挂篮，通过悬挂篮进行桥梁施工，避免对既有铁路产生干扰。

钢拱架架设法需要先架设临时支撑桩，再使用起重机将钢拱架架设至预定位置形成桥梁。

钢梁吊装法主要使用起重机将钢梁直接吊装至目标位置，然后与其他梁段连接成桥梁。

2   跨越铁路的高铁桥梁安全施工技术

修建跨越既有运营铁路的高速铁路桥梁工程，具有其施工的特殊性。本文从施工准备、施工现场安全措施、安全施工要素等方面进行研究和分析。

2.1   施工准备

2.1.1   确定施工方案

为确保施工方案的科学性和可行性，建设单位应为施工单位提供包括设计图纸、技术规范、地质勘察报告等所需资料和数据。施工单位依据收集的资料和数据、结合施工现场具体情况编写施工方案并组织评审，评审通过后付诸实施。

2.1.2   勘测与安全评估

根据设计图纸和施工方案，由测量人员对施工现场进行勘察和测量，获取桥梁及周边结构物的准确位置和尺寸信息。在此基础上对施工现场进行安全评估，确定施工现场可能存在的风险和安全隐患，并制定相应的安全措施。

2.1.3   配备和培训施工人员

根据施工方案配备施工人员，并对施工人员进行包括施工工艺、操作规程、安全防护等方面的培训，确保施工队伍专业素质和数量充足。

2.1.4   落实施工机械和材料

按照施工方案落实施工所需机械设备和工具并进行检查和调试，确保进场机械设备和工具满足施工需要。按照施工工序准备所需的各种材料，并进行进场检验，以备投入使用。

2.1.5   整理施工现场

在正式开工之前，要做好清理施工现场、安装防护设施、临时交通组织等各项工作，为工程施工提供安全、有序和高效的工作环境[1]。

2.2   施工现场安全措施

2.2.1   划分施工区域

将施工区域与既有运营铁路区域划分开，确保施工区域与运营铁路之间的安全间隔。在施工区域边界设置临时围栏，在施工区域内和施工现场周边设置临时交通标志、导向标志、警示标志等，提醒和引导施工人员和车辆遵守区域划分规定，确保施工和交通安全。

2.2.2   安全教育和防护

对施工人员进行安全教育和培训，提高施工人员的安全意识和应急反应能力。为施工人员配备必要的个人防护用品，如安全帽、安全鞋、防护眼镜等。对机械设备操作人员进行安全教育和培训，督促他们做好机械设备的维护保养工作，确保机械设备安全运行。

2.2.3   现场监控和应急预案

安装视频监控系统和报警装置，实时监测施工现场的安全状况，及时发现异常情况并采取措施。制定包括火灾、事故、自然灾害等紧急情况的应急预案和处置措施，保障施工人员和周边环境的安全。

2.2.4   安全巡查与协调

施工现场安全管理人员定期进行安全巡查并做好安全检查记录，及时发现问题并采取纠正措施。加强施工方与相关管理部门、铁路运营单位之间的协调与沟通，确保施工过程中的安全配合和信息共享[2]。

2.3   安全施工要素

2.3.1   绘制施工布置图

施工技术人员根据设计图纸，将现场勘测与测量环节获取准确的现场尺寸和位置信息绘制成施工布置图。通过施工布置图，可直观读取桥梁结构的桥墩高度、跨径等设计参数，为工程施工提供准确的数据。跨越既有铁路的高速铁路桥梁施工布置如图1所示。

2.3.2   验算桥墩高度

在跨越既有运营铁路的高速铁路桥梁工程施工中，需要采用计算公式验算桥梁重要结构的关键尺寸数据，以满足桥梁结构的质量和安全要求。在验算桥墩高度时，可应用下列公式：

（1）

式中：H表示桥墩高度，L表示跨度长度，V表示列车速度，g表示重力加速度，S表示安全余量。应用该公式进行计算，便可得出桥墩的合理高度。

2.3.3   分析桥墩的稳定性

在进行桥梁墩柱的施工之前，需要采取稳定措施，防止墩柱倒塌对既有运营铁路造成影响。此时，可应用下列公式进行稳定性分析：

（2）

式中：Fmax表示最大水平力，H表示墩柱自重，H表示墩柱高度，H表示墩柱基础长度。

应用该公式进行计算，可以确定墩柱的稳定状况，从而采取相应的安全施工措施。这些安全施工措施包括加固墩柱、设置支撑，以及是否可以运用抱箍法进行盖梁施工等。抱箍法盖梁施工如图2所示。

2.3.4   钢梁的安装施工

在进行跨越既有运营铁路的钢梁安装施工时，需要考虑钢梁的最大荷载，以便采取相应的安全施工措施。此时，可应用下列公式计算钢梁的最大荷载：

P=QLμ                 （3）

式中：P表示钢梁安装的最大荷载，Q表示钢梁自量，L表示钢梁长度，μ表示钢梁与支架之间的摩擦系数。

通过应用该公式进行计算，可以确定钢梁安装时的最大荷载，据此再采取相应的安全施工措施，如设置安全支撑、加固支架等，确保钢梁施工的安全进行[3]。

2.3.5   桥梁墩柱的监测

桥梁结构监测与评估的定期进行，有利于及时发现桥梁结构变形和裂缝等问题，以便及时采取修复措施，保证桥梁施工安全。在进行桥梁墩柱的监测时，需要考虑墩柱的变形量和承载能力。此时，可应用下列公式计算墩柱的变形量：

（4）

式中：δ表示墩柱的变形量，P表示墩柱承受的荷载，L表示墩柱长度，E表示弹性模量，I表示截面惯性矩。

通过应用该公式进行计算，可确定墩柱的变形情况，从而采取相应的维护措施，如加固墩柱、更换墩柱等，确保桥梁的长期稳定和安全。

2.3.6   钢梁的疲劳寿命

在进行钢梁的监测时，需要考虑钢梁的强度和疲劳寿命等因素。此时，可应用下列公式计算钢梁的疲劳寿命：

（5）

式中：Nf表示钢梁的疲劳寿命，Kf表示疲劳极限系数，σw表示钢梁的极限强度，△σ表示应力范围，m表示应力幅值指数。

通过应用该公式进行计算，可确定钢梁的疲劳寿命，从而采取相应的维护措施，如加固钢梁、更换钢梁等，以确保桥梁的长期稳定和安全运行。

3   竣工后的监测和维护

在跨越既有运营铁路的高速铁路桥梁工程竣工后，应对该桥梁开展监测和维护工作，具体事项如下所述。

3.1   监测与评估

对新建跨线桥梁进行定期结构监测和评估，检测其结构的变形、裂缝等情况，确保桥梁的安全运行。铁路运营监测的实施，可以监测桥梁对铁路运营的影响，包括列车振动、轨道变形等参数的监测。通过监测及时发现问题，调整运营方案，保障列车运行的平稳与安全。

3.2   维护与保养

对桥梁及相关设备进行定期维护与保养，其内容包括桥面防水、伸缩缝维修、桥面的清理、涂装维护等。对桥梁及相关设备进行定期维护和保养，可以保证桥梁的正常运行，延长桥梁寿命，提高桥梁的可靠性和使用寿命，保持桥梁外观整洁和良好视觉效果，提升桥梁形象。

3.3   绿化与环境

桥梁周边绿化与环境保护工作，包括植树、草坪养护等，可改善桥梁周边环境，保护可持续发展的生态环境。

3.4   安全巡查与应急处置

定期对桥梁进行安全巡查并记录桥梁的安全状况，及时发现问题并采取纠正措施。针对突发事件或桥梁损坏情况，进行应急处置和抢修，及时修复桥梁的损坏部位，确保桥梁的安全运行和功能完整[4]。

3.5   建立预警机制

建立预警机制，对监测数据、安全巡查、维护保养过程中发现的桥梁故障和问题进行综合分析和判断，及时发现和预测桥梁运行中的隐蔽的异常情况，防止和杜绝潜在故障的发展和安全事故的发生。

4   结束语

综上所述，本文旨在深入研究跨越既有运营铁路的高速铁路桥梁工程的安全施工技术，解决施工过程中的具有复杂性和挑战性的问题。

通过对优化桥梁设计、加强施工管理、注重施工安全、应用监测技术以及竣工后监测和维护等方面研究，对跨越既有运营铁路的高铁桥梁工程的安全施工提出了一系列解决方案和技术措施，为高速铁路工程施工提供了技术支持。

参考文献

[1] 殷爱国.跨既有高速铁路多股道T形刚构桥施工关键技术[J].施工技术（中英文），2022（6）：46-49.

[2] 卢宝艳.高速铁路桥梁连续梁工程施工技术要点探究[J].工程机械与维修，2022（3）：230-232.

[3] 郭星亮.高速铁路桥梁钢筋工程质量控制技术创新研究[J].科技与创新，2022（8）：98-100.

[4] 郭振宇.基于高速铁路桥梁施工技术及质量控制方式的研究[J].新型工业化，2022（6）：127-130+152.