復雜條件下跨越鐵路連續梁支架法施工技術

古蘭玉，　趙宏遠

(1.中鐵六局集團有限公司，北京 100036；2.清華大學土木工程系，北京 100084)

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復雜條件下跨越鐵路連續梁支架法施工技術

古蘭玉1,2，趙宏遠1

(1.中鐵六局集團有限公司，北京 100036；2.清華大學土木工程系，北京 100084)

城市內新建鐵路橋梁跨越既有公路、鐵路營業線時，需要對既有結構進行保護，尤其是對于鐵路營業線而言，需要在不中斷行車的前提下，進行新建橋梁的施工。大跨度連續梁方式跨越鐵路營業線施工，施工時間較長，對鐵路運營的影響較大。為保障鐵路營業線的行車安全，采用棚架對鐵路營業線及既有道路進行防護。受空間環境限制，棚架結構尚需考慮作為新建橋梁的支撐體系，是一個復雜的受力結構。結合南倉特大橋跨越既有公路地道及三條鐵路營業線的施工案例，采用門式支架跨越既有道路及鐵路營業線，并在其上部搭設滿堂支架體系，較好的完成了新建連續梁橋的建設任務?？偨Y了該工程的門式支架防護施工技術，以期為類似工程提供借鑒。

大跨度連續梁；門式支架；上跨鐵路營業線

1　工程概況

1.1 連續梁橋概況

京滬高速鐵路天津西站及相關工程中的南倉特大橋跨越南口路連續梁位于58#～61#墩之間，跨度為(48+80+48)m，連續梁全長177.5 m。該連續梁小里程側邊跨(58#～59#)跨越既有南口路地道(公路)及糧食專用線(為上跨南口路地道的鐵路線)；中跨(59#～60#)跨越既有京滬上行線、京滬津山下行聯絡線兩條鐵路，跨越營業線(京滬上行線)中心里程為K134+180，斜交角度為65°18′23″，新建連續梁橋走向與既有京滬下行線連續梁橋并行，間距3.6 m。

新建連續梁縱斷面如圖1所示。

圖1 新建連續梁縱斷面示意圖(單位：cm)

1.2 連續梁與既有結構物的關系

新建連續梁橋與南口路地道、鐵路營業線及既有鐵路橋等的平面關系如圖2所示。

小里程邊跨跨越南口路地道及糧食專用線。其中糧食專用線軌頂標高為2.255 m，橋面寬度6.8 m，連續梁跨線部分梁底標高在12.839～14.663 m之間，與軌頂最小高差為10.575 m，最大高差為12.408 m?？缭降哪峡诼返氐篮瑱C動車道及非機動車道。

大里程側邊跨(60#～61#墩)跨越位置不涉及既有設施。

2　施工方案

南口路連續梁因鐵路營業線承力索最小凈距限制不能采用懸澆法施工，故采用支架現澆法施工。采用支架法施工，需要結合新建橋考慮現場跨越既有道路及多條既有線路的現狀和并行既有線路的影響，采用比較復雜的門式棚架支撐體系結合滿堂支架法的組合體系進行施工。在支架體系方案設計時主要考慮：支架體系必須有足夠的強度、剛度及穩定性[1]，同時選擇的支撐體系要便于施工(拼裝、拆除)且不影響交通[1]。

2.1 邊跨支架施工方案

2.1.1 小里程邊跨支架施工方案

小里程端邊跨58#～59#墩因跨越既有南口路地道及糧食專用線(兩者為立體交叉,糧食專用線在南口路地道上方),施工期間不能中斷道路交通及鐵路運輸,且現場道路不存在交通導改的條件,因此擬定搭設棚架體系跨越,之后在棚架體系上搭設滿堂腳手架。首先采用鋼管柱、I32a工字鋼縱向墊梁支撐及I63a工字鋼門式橫梁體系橫跨糧食專用線；其次順新建橋在南口路地道兩側人行道邊緣采用鋼管柱、I32a工字鋼橫向墊梁作為門式支墩，與跨越糧食專用線的門式支架體系一起，在其上安裝順新建橋縱向方向的貝雷梁(貝雷梁采用321型雙層結構)，形成凈跨為(12 m+22.5 m)和(7.3 m+23.7 m)的兩處門洞棚架結構體系；最后再在貝雷梁頂部鋪3 cm厚木板+2 mm鐵皮；門式支架兩側采用滿堂紅支架搭設，至門式棚架頂部形成一個整體的滿堂支架。滿堂支架采用WDJ碗扣式腳手架，橫向間距分別為0.9 m、0.6 m、0.3 m(對應梁體翼板、底板中空部位及墻身腹板位置)，順橋向間距0.6 m，水平桿步距1.2 m。

基礎處理：結合本支架體系的特點，不同的位置采用不同的地基處理方案。對于非門洞區域，采用換填三七灰土(厚0.5 m)+C20混凝土(厚0.2 m)的方式進行基礎處理，處理范圍為滿堂支架搭設的范圍。對于鋼管柱及門洞范圍，采用如下方式進行基礎處理：

(1)58#墩側門洞臨時墩(即鋼管柱)位于下層的承臺上，對于承臺以外區域采用換填三七灰土(厚0.5 m)+C20混凝土(厚0.5 m)的方式處理，混凝土澆筑頂標高與下承臺頂標高平齊，處理范圍順橋方向4.5 m，橫橋方向16 m。位于本范圍的1#臨時墩布置方式為3 m+4×2 m+3 m，共計布置7根鋼管柱。

(2)中間部位的2#鋼管柱，結合跨越糧食專用線的情況，分為3類。2-1#鋼管柱布置形式為4×1.5 m，共計5根，底部采用間距3 m、樁長30 m、樁徑1.25 m的鉆孔樁基礎加固；2-2#鋼管柱布置形式為3×1.5 m，共計4根，底部采用間距2.5 m、樁長30 m、樁徑1.25 m的鉆孔樁基礎加固；2-3#鋼管柱布置形式為3×1.5 m，共計4根，底部采用間距2 m、樁長15 m、樁徑0.6 m的旋噴樁加固。所有的樁頂澆筑寬2 m、高1 m的C20條形基礎。

(3)59#墩側門洞臨時墩位于非機動車道上，鋼管柱底部深2 m范圍換填三七灰土(厚1 m)+C20混凝土(厚1 m)，混凝土頂標高與原地面平齊。

上述條形基礎或承臺施工時在對應鋼管柱位置預埋?20 mm鋼筋棍，鋼管柱安裝時通過法蘭盤與基礎連為一體。同時為保證鋼管柱的穩定，各根鋼管柱之間采用16 cm的槽鋼進行相互焊接固定。58#墩與1#鋼管柱之間通過在墩身施工時預留的孔洞穿鋼筋進行固定。

58#～59#支架體系的平、縱、橫斷面如圖3所示。

58#墩身旁的鋼管柱安裝完畢后需要與墩身采用圓鋼兜住，以加強鋼管柱的穩定性。所有的各模塊鋼管柱之間用兩層槽鋼作為支架將鋼管焊接連為一個整體(見圖4)。

2.1.2 大里程邊跨施工方案

大里程端邊跨60#～61#墩之間為空地，采用滿堂支架法施工。為了方便施工期間車輛的進出，在靠近60#墩大里程側，預留一門洞作為施工期間的便道，方便車輛及人員進出，門洞以外及門洞之上搭設滿堂支架。

2.2 中跨支架施工方案

中跨59#～60#墩間，新建連續梁橋跨越京滬上行線及京滬津山下行線，與同時跨越前述兩條既有線路的既有京滬下行線連續梁橋并行?？缂扔芯€路部分采用碗扣式腳手架搭設門式支墩、頂部架設工字鋼橫梁形成門式棚架結構，上部再搭設滿堂支架；門式支架兩側采用滿堂支架架設，并與跨既有線部分的頂部滿堂支架形成整體。具體方案如下：跨越既有線路的腳手架門式臨時墩搭設前先進行基礎處理，處理范圍為線路中心線外側2.9～4.7 m，采用?600 mm、梅花形布置的旋噴樁(間距1 m，樁長15 m)進行加固。上部澆筑厚0.5 m的C20混凝土冠梁，冠梁底部深入旋噴樁0.3 m，梁頂面與既有路基平齊。腳手架搭設間距橫線路方向、順線路方向均采用0.3 m；水平桿的步距0.6 m；搭設腳手架的同時橫線路方向每2.4 m設置一道剪刀撐，順線路方向內外兩側均設置剪刀撐。臨時支墩內側與營業線中心間距3 m，以確保鐵路行車限界的要求；臨時墩的凈寬為11 m。因棚架橫梁與新建橋梁斜交，根據作用位置及面積大小，設置5個區域(見圖5(a))。

圖3 小里程側58#～59#邊跨支撐體系圖(單位：m)

圖4 鋼管柱搭設及連接示意圖

門式臨時墩的搭設高度結合鐵路營業線電氣化承力索的實測標高，并留有一定的安全距離考慮，以滿足承力索拋物線需要。在門式臨時墩支架頂鋪設兩層方木，第1層順線路方向，第2層垂直于線路方向，方木間距均為0.3 m。方木上布置鋼墊板(鋼墊板尺寸為1.5 m×2.0 m，形式為上下為10 mm鋼板，鋼板中間為I20a工字鋼，工字鋼間距0.5 m布置)，縱向與臨時墩等長通長布置。鋼墊板上采用2正1倒型“三扣”43 kg/m鋼軌作為棚架縱向(順既有線路方向)墊梁，上面鋪設工字鋼橫梁(橫既有線路方向)形成棚架結構，之后其上滿鋪3 cm厚方木及2 mm鐵皮形成封閉整體結構。中跨支架體系設計詳見圖5所示。

圖5 中跨支架設計圖(單位：m)

各區域棚架上部結構的形式如下：

(1)一區采用I32a工字鋼，按間距0.5 m布置；二區采用I56a工字鋼，按間距0.5 m布置；三區采用I56a工字鋼，按間距0.4 m布置；四區采用I56a工字鋼，間距0.3 m布置；五區采用I32a工字鋼，按間距0.5 m布置。

(2)因四區、五區間既有接觸網桿影響，不能設置垂直線路方向橫梁，故需在四區、五區橫梁間設置順線路向橫梁。設置四區加強區及五區加強區，采用工字鋼(順既有線路方向安裝)棚架過渡。四區側采用6根間距0.2 m I63a工字鋼，五區側采用6根間距0.2 m I56a工字鋼，作為加強。四區與五區兩側門洞棚架橫梁頂存在0.59 m的高差，故需兩端找平后再吊裝順既有線路方向工字鋼?？缭剿摹⑽鍏^的上部棚架梁(順既有線路方向)對應新建連續梁體底板范圍采用間距0.3 m、對應翼板底部范圍采用間距0.5 m的I56a工字鋼。

3　施工措施及注意事項

3.1 支架搭設

3.1.1 小里程側邊跨

貝雷梁在57#～58#墩之間預拼，橫梁(即拼好的貝雷梁)吊裝采用一臺200 t吊車，站位于58#墩側，吊裝橫梁后起臂，在58#墩上轉臂，正位后扒桿放繩，人工通過與橫梁連接用的麻繩輔助正位擺放。貝雷梁單組最重為10.53 t，作業半徑為30 m，吊車出桿長度為42 m，儲備系數為：14 t/10.53 t=1.33。200 t汽車吊支腿跨距9.0 m×8.7 m，吊裝前在58#墩與糧食專用線之間筑島形成作業平臺。

3.1.2 中跨(59#～60#)

中跨跨越既有線路部分的棚架體系，各項施工需要向鐵路有關部門要點，封閉線路后進行吊裝施工[2]。本部分分8次封閉要點施工進行工字鋼的吊裝等作業，最后一次點畢后形成對線路的全封閉的支架體系。

跨既有線路的工字鋼吊裝作業采用兩臺汽車吊同時施工，吊車型號分別為80 t(1#)和120 t(2#)。1#吊車自重68 t，伸臂后吊車尺寸為7 m×12 m。站位于京滬津山下行線南側，作業半徑18 m，出桿長度30 m，可吊重6.2 t，單根工字鋼最重為1.5 t，兩根工字鋼為3 t，儲備系數為2.07。2#吊車自重為60 t，支腿后吊車尺寸為8 m×13 m。站位于工務段生活樓東側，作業半徑為25 m，出桿長度36 m，可吊重9 t，所吊工字鋼為兩根同時吊，一組重量為2.6 t，安全系數為3.46。

主要負責范圍及數量：1#吊車主要負責吊裝五區、五區門洞加強區、四區門洞加強區、門洞橫梁及少量四區工字鋼；2#吊車主要負責一區、二區、三區及大部分四區工字鋼。受既有京滬下行橋梁底標高的限制，五區及五區加強區工字鋼正位時需要平移將工字鋼送到墊梁位置，故此部分將耗時較多，吊裝方式采用單根吊。為保證點內可吊裝全部工字鋼，其他部分工字鋼均采用兩根吊。

點前準備的內容主要包括吊車站位處的基礎處理，基礎處理的范圍為吊車支腿的外輪廓線，確保地基承載力不低于180 kPa。在已經完成的臨時支墩頂的鋼墊板上按照確定的方案標識出相應區號并在鋼軌墊梁上標識出工字鋼的位置線。對于施工人員進行相應的技術交底及安全交底。

3.1.3 大里程側邊跨

常規施工，注意臨近既有線施工安全及高空作業安全等。

3.2 支架體系預壓及觀測

支架體系安裝完成后一般要進行預壓，并測量存在的變形[3]。支架結構體系預壓及觀測工作非常重要，不能因為工期緊、任務重等而忽視。支架預壓采用吊裝袋裝石碴，按梁體重量的50%、100%、120%三個等級進行預壓并測量相關觀測部位的標高值并做好記錄。支架預壓需要待支架體系充分穩定達到連續24 h累計沉降不超過3 mm，且預壓時間不少于3 d后才能進行后續施工[1]。本工程由于支架體系上跨既有線路及既有道路等，且新建橋與各既有設施斜交，支架預壓及觀測點布置結合支架體系及新建橋梁的孔跨形式進行選擇，重點觀測點位為新建橋的關鍵部位以及支架體系的薄弱環節。

3.3 支架體系拆除

在連續梁整體施工完畢后，首先拆除棚架頂部的滿堂支架體系；之后按照確定的支架拆除方案，在鐵路給定的要點時間內進行剩余支架體系的拆除。涉及到的施工內容有吊車站位及每次吊裝拆除的順序、每次要點時間、點內需要拆除的工字鋼或貝雷梁的數量，點前需要準備的施工內容等等。

跨既有線路部分的支架體系拆除，共計要點12次，每次封鎖要點時間25 min。

4　結束語

本文結合具體工程實例，介紹了在復雜條件下，充分利用不同的現場條件，采取有效的地基加固處理措施，分別采用滿堂式支架、工字鋼門式棚架、鋼管柱+工字鋼橫縱貝雷梁組合棚架等多種不同搭配方式跨越既有道路及營業線，成功施工上跨橋梁的案例，以期為以后的類似工程提供一定的技術指導及經驗借鑒。

[1]周 冉，徐關堯，周 建，等.北京動車段走行線臨時支撐體系設計[J].工程設計，2013(4)：37-40

[2]楊振江.跨多條鐵路門式棚架梁吊裝施工技術[J].中國鐵路，2011(6)：22-24

[3]孔 陽，古蘭玉.金清港特大橋主橋連續梁線形監控施工技術[J].國防交通工程與技術,2014(S1)：65-68,74

Construction Techniques for Erecting a Continuous Girder over a Railway in Complex Conditions

GU Lanyu1,2,ZHAO Hongyuan1

(1.The 6th Bureau Group of China Railway,Beijing 100036,China;2.The Civil Engineering Department of Qinghua University, Beijing 100084,China)

When municipal railway bridges to be newly-built often have to span existing highways or railways in operation,the existing structures need to be protected,especially the railways in operation, whose operation cannot be interrupted during the construction of the bridges being built.When a large-span continuous girder spanning an existing railway in operation is built, it will take a long period of time,which will greatly affect the normal operation of the existing railway.For the sake of ensuring the safe operation of the existing railway in operation,the shed-type structures are often used to protect the existing railways or highways in operation.Because of the limitations in spatial surroundings,the shed-type structure is often also considered to be used as the supporting system for the bridge to be built,owing to which it is a complexly forced structure.With the construction of the Nancang Mega Bridge spanning an underground passage of an existing highway and three railways in operation as a practical example,where the door-type support is used to span the existing highway and railways in operation,the construction techniques for the mega bridge are introduced in the paper. With a full-width supporting system provided on the door-type support,the construction task of the newly-built continuous girder mega bridge is satisfactorily finished.Aiming at providing a useful reference for other similar projects in the future,the construction techniques of the door-type support for the protection of the project are summed up in the paper.

large-span continuous girder;door-type support;spanning an existing railway in operation

2016-02-24

古蘭玉(1979—)，男，高級工程師，主要從事鐵路、市政等工程項目管理工作。gulanyu@163.com

10.13219/j.gjgyat.2016.05.015

U448.215；U445.35

B

1672-3953(2016)05-0051-06