全封閉掛籃在鐵路跨線橋梁中的應用

余 飛

(中國鐵建二十三局集團軌道交通工程有限公司，上海市 201907)

0 前言

為節省建設投資，各城市地鐵建設在延伸到市郊時大都選擇了從地下轉向地上，投資相對較小的高架形式，而市郊往往又是城際鐵路、繞城高速等路網密集區。除較大的交通樞紐部位采用鋼箱梁跨越外，目前主流設計往往傾向于采用較為經濟的懸灌連續橋跨越。懸灌法施工過程中對既有線路的保護通常采用棚架法，但該方法往往受防護跨徑、防護凈空高度等因素影響較大，且后續拆除工序復雜，使用范圍局限性較大，因而稍晚出現的全封閉掛籃施工技術逐漸發展成熟，有逐步取代棚架法的趨勢。

1 工程概況

成都地鐵2號線二期工程東延伸線土建1標全長6.6 km，為成都地鐵首條地面線路，工程內容包括:3座高架車站、6座連續梁橋及139跨預制簡支梁。線路與成花鐵路隧道洞門凈距18.0 m，以逆交42°角跨越，上部結構采用單箱單室懸灌橋橋設計形式，連續梁跨徑組成為48m+88 m+48 m=184.0 m，最大主墩高度12.5 m，梁底距鐵路電氣化接觸網豎直間距3.0 m，見圖1、圖2。

圖1 懸灌橋與成花鐵路既有線走向關系及周邊環境示意圖

圖2 成花鐵路既有跨線橋平剖面布置示意圖（單位：m）

梁面寬9.5 m、梁底寬5.4 m；頂板全橋等厚27 cm；腹板厚度由跨中50 cm變化至主墩根部90 cm；底板厚度由跨中30 cm按圓曲線變化至主墩根部90 cm；跨中梁體厚2.5 m、主墩根部梁體厚6.5 m。

T形剛構除0#塊和合攏段外，對稱分11段懸臂段，最大重量在A2、B2段(117.13 t)。

2 全封閉掛籃與棚架方案比選

在進場初期，考慮到與鐵路部門的協作關系，按產權單位意見進行了棚架防護設計，暨在雙線鐵路邊溝外側設置防護棚架基礎(兩側各11根直徑Φ1.5 m深3.0 m人工挖孔樁)，基上澆筑0.2 m厚托梁，再搭設6排Φ48@600 mm鋼管排架，最后經21榀跨徑18.0 m的鋼桁架跨越鐵路，見圖3。

圖3 成花鐵路跨線橋棚架立面圖

設計方案完成后進行經濟比選時，發現隧道口邊溝外側預埋有多種型號專用電纜，拆遷難度大、作業空間困難，棚架方案造價高昂；雖然在梁體施工階段安全可靠，但在安裝與拆除階段均存在著較大的安全隱患。經咨詢業內專家后最終決定放棄該方案，另行選擇全封閉掛籃方案。方案比較分析見表1。

表1 棚架防護方案與全封閉掛籃方案比較分析

3 全封閉掛籃的設計與構成

配合專業廠家設計、生產了全封閉菱形掛籃2套，出廠資料齊全。配上全封閉防護棚架后掛籃自重44.5 t左右，不超過最重梁段0.4倍。

設計過程中考慮到各施工工況狀態下的安全系數:考慮箱梁混凝土澆筑時脹模等系數的超載系數:1.05；掛籃空載行走時的沖擊系數1.3；澆筑混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩定系數:2.0；掛籃正常使用時采用的安全系數為:1.2；活載分項系數:1.4；恒載分項系數:1.2。掛籃的負載系數不大于:0.4等。

梁段混凝土重量26 kN/m3；施工機具與人群荷載2.5 kPa；施工震動荷載2.0 kPa；模板重量0.85 kPa；其他荷載2.0 kPa；風荷載2.0 kPa。混凝土偏載按兩側腹板澆筑最大偏差6.0 m3混凝土計算，約156 kN。

荷載組合Ⅰ：混凝土重量+掛籃自重+施工震動荷載+施工機具與人群荷載+其他荷載；

荷載組合Ⅱ：混凝土重量+掛籃自重+混凝土偏載+施工機具與人群荷載+其他荷載；

荷載組合Ⅲ：混凝土重量+掛籃自重+風荷載+其他荷載；

荷載組合Ⅳ：混凝土重量+掛籃自重+施工機具與人群荷載；

荷載組合Ⅴ：掛籃自重+移籃沖擊荷載+風荷載；

荷載組合Ⅰ-Ⅲ用于掛籃承重系統的強度和穩定性驗算，荷載組合Ⅳ用于掛籃各桿件剛度驗算，荷載組合Ⅴ用于移籃驗算。

該掛籃主要由主桁架系統、走行錨固系統、導向系統、底籃系統、掛籃模板系統、平臺防護系統、吊掛系統、輔助部件及全封閉防護系統等組成。

（1）主桁系統：主桁系統是整個掛籃中主要的受力部分，由聯結桿件將各承重桁架聯結成整體；承重桁架由前后弦桿、豎直桿、下水平弦桿和各節點組成，采用銷軸連接成整體，便于拆裝和運輸。主桁各桿件采用雙[32槽鋼拼接而成。

（2）走行錨固系統:走行錨固系統由后吊掛滾輪組件、前滑座、走行軌道及后部錨固組件組成，走行及錨固組件分別在掛籃空載前移和梁體澆筑時起著非常重要的作用。梁體節段澆筑時掛籃主桁架后錨固定，主桁前部由滑座支撐座落在梁體上；梁體節段澆筑完畢掛籃準備前移時，采用螺旋千斤頂緩慢松除掛籃主桁后部錨固，與此同時后吊掛滾輪反扣在走行軌道翼緣上以平衡掛籃自重作用于主桁架前端的荷載；掛籃走行軌道設計為前、后兩段拼接式，走行軌道主要提供掛籃空載前移時后吊掛滾輪的反扣支點和前滑座的支撐及導向；后部錨固組件是掛籃施工狀態下主桁系統的自錨平衡裝置，由后錨扁擔梁、錨桿、螺旋千斤頂等組成。

（3）導向系統：導向系統包含導梁、導梁滑架、(導梁吊架)等。導梁由型鋼制作，在掛籃施工過程中主要承受模板及模板上部混凝土載荷，在掛籃前移過程中起著承托模板隨主桁架一同前移的作用。

（4）底籃系統：底籃系統主要起著將梁體底板及腹板位置混凝土載荷傳遞到掛籃前端承重橫梁上的作用，主要由底籃前橫梁、底籃后橫梁、底籃縱梁及底籃吊架等組成。

（5）掛籃外側模：掛籃外側模主要由背架、背枋及模板等組成，外模坐落在外導梁上，外模的重心位于導梁之間或導梁正上方，以保證模板的穩定，且導梁與模板之間必須連接成整體，導梁與導梁之間采用連接桿連接成整體，以防止導梁在移動過程中側翻及確保外模移動過程中的穩定性。

（6）掛籃內模：內模由轉角模、標準組合鋼模及內模骨架組成，內模骨架由內模滑梁承托，并與內模滑梁間采用螺栓連接成整體，整個內模靠內模滑梁承托坐落于內導梁上，內模可依靠滑梁在導梁上縱向滑移退入已澆筑梁段內，以便在節段施工時為鋼筋綁扎留出更大的操作空間；兩根內導梁間必須采用連接桿連接成整體，以防止內導梁在移動過程中側翻。

（7）掛籃底模：底模根據模板大小進行分塊，以便于運輸及吊裝。

（8）平臺防護系統：平臺防護系統為掛籃施工過程中工人操作提供平臺及安全保障，主要包括掛籃前上橫梁平臺、橫向張拉平臺、底籃前后橫梁平臺及底籃側向平臺。各平臺主要包括步行板及防護欄桿兩部分，防護欄桿在工地現場組裝到步行板上。

（9）前上橫梁：掛籃前上橫梁架設在承重桁架的前端，并與承重桁架連接成整體。前上橫梁由兩根型鋼與綴板拼焊成形，主要承受施工過程中底籃系統及導向系統傳遞的混凝土荷載，并將荷載傳遞到掛籃承重主桁架上。

（10）吊掛系統：掛籃施工過程中，所有吊桿均為Φ32 mm PSB830精軋螺紋鋼，不僅強度高，而且方便安裝與調節，與之配套使用的有螺母、墊板、連接器等，采用鋼帶做主吊桿時均采用Q345材質鋼帶。

（11）輔助部件：輔助部件主要包括調節吊桿用的扁擔梁及錨固吊桿用的吊桿墊板等輔助掛籃施工的獨個零件。

（12）全封閉防護系統：掛籃底部封閉平臺縱向長7.3m，橫向寬2.0 m。采用14#槽鋼與∠75×6 mm、∠50×5 mm角鋼連接組合而成，四周采用3.0mm鋼板與平臺四周型鋼焊接，使鋼板也參與桁架受力，同時也將整個底模平臺連接成一個整體，在平臺周邊形成高約2.8 m的防護平臺，由于平臺為全焊接鋼板，對外懸的操作平臺，四周也采用了鋼板封閉，因而該平臺可防止施工用水向平臺下排放，同時也有效阻擋了施工中向平臺下墜物，平臺外圍采用5 mm厚防電板與鋼板對應布置，與鋼板和型鋼采用螺栓連接，接頭部位及螺栓連接處均采用環氧樹脂密封處理，防漏電漏水。

施工平臺用精軋螺紋鋼懸吊在掛籃下方，在每根平臺橫梁上設6根吊桿，吊點分別固定在掛籃底部前、后橫梁上，施工中防護平臺隨掛籃一并前移。平臺與在掛籃底部前、后橫梁上之間留0.16 m間隔。在吊桿處安裝2[16槽鋼間隔鐵，吊桿栓緊后使平臺與掛籃底籃形成整體。平臺四周設置防護鋼欄桿，欄桿高度1.7 m，間距1.4 m，設上下兩道橫檻，欄桿采用角鋼∠50×5焊接，并將鋼絲網及安全防護網固定在角鋼骨架內側。

工作平臺鋪設厚度3 mm花紋鋼板，將鋼板與角鋼固定，下工作平臺面與底模連接形成封閉。側面上下工作平臺鋪設5 cm厚木板，上鋪一層1.0 mm厚鍍鋅鐵皮。上、下工作平臺欄桿掛設鋼絲網及密目防護網，并設25 cm高踢腳板，用于防止物體墜落。在搭設鋼管內支撐架時，在梁段前端增加一排腳手架，高度超出梁項面1.2 m，并掛密目防護網，并與側模上部工作平臺連接，形成對上層施工的前端圍護，混凝土澆筑完畢后，與內橫同時拆除。

菱形掛籃安裝及全封閉效果見圖4、圖5。全封閉掛籃安全防護系統見圖6。

圖4 菱形掛籃安裝效果圖

圖5 菱形掛籃全封閉防護效果圖

圖6 全封閉掛籃安全防護系統圖

4 全封閉掛籃的施工管理

懸灌法施工工藝流程：施工準備→0#塊整體澆筑→掛籃拼裝→1#梁段鋼筋、模板施工→1#塊混凝土澆筑→養護、張拉及壓漿→前移掛籃、依次施工2#-8(11)#塊→邊跨平衡段現澆合攏→中跨合攏，受力體系轉換。

全封閉掛籃進場后，按正常程序報現場監理進行了檢查驗收，包括：生產廠家設計加工資質文件、出廠合格證、結構計算書、工藝圖紙、廠內試拼狀影像資料及相關附件等。

在A1B1段按梁體自重的1.2倍重量采用預制混凝土塊對模板和掛籃系統進行加載預壓，以消除非彈性變形，同時測量掛籃的彈性變形。預壓前所測標高進行對照后重新調整模板至正確位置。

每節段混凝土強度達到設計強度100%時進行掛籃的分體與前移，待前端底模托盤系統與混凝土面徹底分離后，解除走行系統的錨固，前移掛籃指定位置后重新錨固好軌道。

其它鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力張拉等工藝管控要點與常規施工方法一樣，重大危險源主要分布在掛籃前移、中跨合攏等工序過程中。

梁體外側養護采用養護劑，內側立面采用噴霧器噴水養護，增加養護遍數，減少用水量。底板及頂板頂面采用棉氈覆蓋好梁體，進行噴濕養護，嚴禁采用澆水養護，避免養護水流淌。為防止雨水和混凝土養護用水等積聚后流入既有線范圍內，造成安全隱患，在掛籃底部封閉平臺設有排水槽，排水槽兩端及中部共設三個排水管，并設閘閥。由于掛籃與既有線斜交，每次行走至一個節塊時，即檢查排水管相對既有線的位置，將影響既有線的排水管閘閥關閉，打開其它排水管閘閥，將水排至線路外側。

施工過程中根據鐵路部門要求安排專人擔任駐站聯絡員，提前一個月向成都鐵路局提交要點計劃。

受各種外界因素的影響，懸灌梁段進展時快時慢，在大都穩定在6～14 d/段的范圍內，經過近5個月的緊張工作終于順利完成主體結構的施工，基本滿足計劃工期節點要求。

5 結語

全封閉掛籃是目前跨越既有線路施工比較安全有效的施工方式，由于該施工方法在成都地鐵第一次使用，前期與相關管理部門溝通方面浪費了大量時間，后期通過技術措施進行趕工、管理措施進行計劃調整，磨刀不誤砍柴工，總工工期仍然滿足了業主的要求，取得了良好的經濟和社會效益。