緊鄰電氣化鐵路承力索預(yù)應(yīng)力空心板梁拆除 關(guān)鍵技術(shù)研究

任桂林

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展和交通車流量的日益增大，原來修建的等級(jí)公路現(xiàn)狀已不滿足實(shí)際需求，因此，既有橋需要拆除改建的項(xiàng)目也不斷增多，而上跨電氣化鐵路橋梁拆除施工因受鐵路方面封鎖要點(diǎn)時(shí)間限制，涉及封鎖V停點(diǎn)、垂停點(diǎn)多，風(fēng)險(xiǎn)高、涉及部門多、協(xié)調(diào)工作大、方案審查嚴(yán)、拆除周期長、點(diǎn)內(nèi)工序繁、時(shí)間卡控緊、安全防護(hù)要求極高等因素的影響，其施工技術(shù)要求也相對(duì)較高。針對(duì)此類工程的特殊性，本文以在建京滬高速公路改擴(kuò)建新沂至淮安段上跨隴海鐵路立交工程為實(shí)例，對(duì)緊鄰電氣化鐵路承力索預(yù)應(yīng)力空心板梁拆除關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡單闡述，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：上跨電氣化鐵路;鉸縫切割;預(yù)應(yīng)力空心板梁拆除

1 工程簡介

現(xiàn)狀京滬高速公路（江蘇段）采用雙向四車道，設(shè)計(jì)行車速度 120 km/h，路基寬28 m。既有京滬高速上跨隴海鐵路分離式立交橋?yàn)?孔20 m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋，第二孔跨越隴海鐵路，與鐵路交角約65°，單幅布置有11片中梁，2片邊梁，共計(jì)13片空心板梁，中梁寬1 m重21.3 t，邊梁寬1.25 m重27.5 t。現(xiàn)狀橋梁下部結(jié)構(gòu)為樁柱式橋墩，單幅蓋梁橫橋向長15.01 m ，蓋梁寬1.4 m，蓋梁高 1.4 m。本工程電氣化鐵路承力索距離梁底最小距離為0.5 m，回流線距離蓋梁最小距離1.72 m，安全距離小風(fēng)險(xiǎn)高。詳見圖1既有鐵路電氣化設(shè)備與舊橋立面關(guān)系圖。

2 施工總體規(guī)劃及拆除工序流程

第一步：封閉既有京滬高速左幅施工影響段，架橋機(jī)拼裝檢測備案登記工作同步完成。

第二步：根據(jù)路局批復(fù)的封鎖及停電計(jì)劃點(diǎn)內(nèi)施工，完成既有管線、混凝土護(hù)欄拆除，板梁鉸縫切割。

第三步：采用架橋機(jī)拆除預(yù)應(yīng)力空心板梁。

第四步：拆除完成，同步做好另外半幅的防護(hù)工作，保證鐵路運(yùn)行安全。

3 拆除控制關(guān)鍵要點(diǎn)

針對(duì)板梁距離電氣化鐵路承力索安全距離小風(fēng)險(xiǎn)高的前提下，采用什么型號(hào)機(jī)械機(jī)具進(jìn)行鉸縫切割、如何劃分鉸縫切割的工作面及段落，以及如何對(duì)承力索進(jìn)行有效的硬隔離保護(hù)，并有效的結(jié)合好封鎖點(diǎn)提高功效是本工程板梁拆除的關(guān)鍵，除此之外的吊裝鋼絲繩的選用、架橋機(jī)抗傾覆以及老橋結(jié)構(gòu)安全的驗(yàn)算也至關(guān)重要。

3.1 鉸縫切割機(jī)具的選擇

本工程電氣化鐵路承力索距離梁底最小距離只有50 cm，因此對(duì)接觸網(wǎng)的安全保護(hù)尤為重要，鉸縫切割機(jī)具的選擇對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)控制極為關(guān)鍵，板梁厚度為85 cm，鋪裝層厚度為10 cm，實(shí)際切割厚度為95 cm。現(xiàn)場采用以下幾種方式進(jìn)行施工：

（1）采用2 m直徑的大盤鋸：普通的盤踞切割深度遠(yuǎn)達(dá)不到95 cm，故采用直徑2 m的大型盤踞，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用此機(jī)具切割存在切割效率慢、對(duì)水的需求量較大、齒輪容易損壞、對(duì)操作手的技能需求較高等缺點(diǎn)，不建議使用。

（2）采用臥式繩鋸機(jī)：此繩鋸的特點(diǎn)是切割鋼筋混凝土過程中，繩鋸的鏈條處于水平狀態(tài)，切割的長度較長，但存在鏈條的下垂度較大問題，非鐵路跨可以使用，對(duì)于有接觸網(wǎng)的鐵路跨切割風(fēng)險(xiǎn)較高，不建議使用。

（3）采用立式繩鋸機(jī)：本工程鐵路跨鉸縫切割采用立式DWS-90AX-8PG，90 kW繩鋸機(jī)，此機(jī)型的特點(diǎn)是在切割過程中能夠保持鏈條時(shí)刻處于收緊狀態(tài)，可最大可能的避免鏈條下垂觸碰到鐵路電氣化設(shè)備（承力索、接觸網(wǎng)），從而保證鐵路的行車安全。鐵路跨、非鐵路跨板梁鉸縫切割均可使用。

3.2 鉸縫切割區(qū)域劃分

半幅鐵路跨梁共計(jì)13片板梁，12條鉸縫，共分為7段切割，分段切割結(jié)合了本段鐵路區(qū)間的封鎖點(diǎn)時(shí)間、繩鋸切割的功效以及對(duì)鐵路電氣化設(shè)備影響做小的原則進(jìn)行。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，繩鋸切割板梁鉸縫每米切割的時(shí)間為40 min，根據(jù)橋面板梁梁縫對(duì)應(yīng)接觸網(wǎng)的位置，以1條鉸縫切割為例，擬將鐵路跨板梁分為4個(gè)區(qū)域，分別為A、B1、B2、C區(qū)，鐵路柵欄網(wǎng)、回流線、接觸網(wǎng)用不同顏色的噴漆在橋面標(biāo)記出來。

其中A、C區(qū)域柵欄網(wǎng)之內(nèi)的區(qū)域繩鋸切割時(shí)，在鐵路鄰近營業(yè)線施工B類計(jì)劃中實(shí)施，距離梁端80 cm范圍內(nèi)的鉸縫暫不切割以保證板梁的穩(wěn)定性，待架橋機(jī)準(zhǔn)備拆除板梁前采用直徑1.4 m盤踞進(jìn)行切割，并配合液壓擴(kuò)張器擴(kuò)張梁縫。B區(qū)域的板梁鉸縫切割利用鐵路Ⅲ級(jí)封鎖點(diǎn)。兩條回流線之間的距離約為15.5 m，在梁端內(nèi)側(cè)80 cm處用水磨鉆取直徑為10 cm的小孔（板梁鋼絞線位置距離梁側(cè)為9.5 cm，不會(huì)破壞既有老橋板梁梁體結(jié)構(gòu)），線路上、上下行中心線上用水磨鉆取直徑為5 cm的小孔;在Ⅲ級(jí)封鎖點(diǎn)內(nèi)用立式繩鋸進(jìn)行施工，沿著鉸縫方向從小孔處分別向柵欄方向及線路中心線切割。距離線路中心線左右各0.5 m暫停切割，留在架橋機(jī)吊梁前采用垂停封鎖點(diǎn)進(jìn)行切割。每臺(tái)機(jī)器切割長度為3.5 m，按照經(jīng)驗(yàn)，繩鋸切割速度為1 m/40 min，預(yù)計(jì)用時(shí)140 min，每個(gè)Ⅲ級(jí)封鎖點(diǎn)為120 min，考慮放置停車信號(hào)牌、接觸網(wǎng)停電耗時(shí)等，兩回流線之間的鉸縫可在5個(gè)Ⅲ級(jí)封鎖點(diǎn)內(nèi)完成。

鐵路Ⅱ級(jí)封鎖時(shí)，繩鋸切割鐵路中心線兩側(cè)剩余1 m的鉸縫及梁端預(yù)留的80 cm鉸縫。切割時(shí)，鋼絲繩同步捆扎板梁，切割完成后，架橋機(jī)吊梁，運(yùn)離鐵路跨。

3.3 對(duì)鐵路電氣化設(shè)備的防護(hù)方法

鉸縫切割對(duì)鐵路電氣化設(shè)備的承力索及回流線影響最大，繩鋸切割過程中有鏈條斷裂搭落磨損承力索及回流線的風(fēng)險(xiǎn)，直接影響行車安全。本工程承力索距離梁底最小只有50 cm，切割作業(yè)前封鎖點(diǎn)內(nèi)停電以后，采用自制保護(hù)套人工在地面上用竹竿挑至切割孔下面，并將開口卡在承力索及回流線上進(jìn)行硬防護(hù)。

防護(hù)套利用連接夾片將上套管與立桿連接牢固，支撐桿加固，防止上套管左右滑動(dòng)。固定繩捆綁在立桿尾部。上套管長度100 cm，在中部取寬度4 cm的小口。使用時(shí)，調(diào)節(jié)伸縮立桿，取需要的長度。人工將立桿豎直，將上套管開口位置對(duì)準(zhǔn)需要防護(hù)的接觸網(wǎng)位置，整個(gè)將其套住，并利用接觸網(wǎng)自身的承載能力將套管懸掛住。利用尾部的固定繩索綁在就近的鐵軌上，防止陣風(fēng)將套管吹動(dòng)，侵入鄰近車道。當(dāng)需要保護(hù)的接觸網(wǎng)范圍較大時(shí)，可制作多個(gè)保護(hù)套管，并排放置，組成長條狀，保護(hù)整條接觸網(wǎng)。當(dāng)施工結(jié)束時(shí)，松開固定繩索，上提套管，使上套管開口與接觸網(wǎng)平齊，橫向移動(dòng)，將保護(hù)套管移除，拆除完成。

4 板梁的拆除的關(guān)鍵驗(yàn)算

本工程半幅鐵路跨共計(jì)13片板梁，拆除板梁的吊裝作業(yè)除了架橋機(jī)自身的良好工況外，吊裝用的鋼絲繩合理選用很關(guān)鍵。另外為減少封鎖次數(shù)，降低對(duì)鐵路電氣化設(shè)備影響及行車安全，除邊梁一次一片外，其余采用一次吊兩片的方式，相關(guān)情況如下：

4.1 鋼絲繩的選用

板梁吊裝拆除采用鋼絲繩兜底吊方式，兩片中梁及鋪裝層重為52.6 t，鋼絲繩重187.6 kg，動(dòng)荷載系數(shù)取1.2，經(jīng)計(jì)算，兩片中梁起吊鋼絲繩選用2根42 mm規(guī)格為6*37S+FC，公稱對(duì)拉強(qiáng)度1 670 MPa，對(duì)折后兜底鋼絲繩對(duì)折后捆綁的容許拉力滿足要求，計(jì)算得邊梁起吊鋼絲繩鋼絲繩采用2根直徑48 mm，規(guī)格為6*37S+FC。

4.2 架橋機(jī)過孔抗傾覆的驗(yàn)算

鐵路跨板梁拆除后，架橋機(jī)需退回。拼裝長度66 m，前支腿設(shè)置在1#蓋梁上，中支腿退回前設(shè)置在第3跨梁面上，離2#蓋梁8 m。當(dāng)前支腿剛提升時(shí)為架橋機(jī)最不利工況。

經(jīng)計(jì)算，縱向抗傾覆系數(shù)：M2/M1=2.46>1.5，滿足過孔要求。

4.3 老橋蓋梁承載力驗(yàn)算

本次依據(jù)老橋竣工資料，架橋機(jī)參數(shù)，對(duì)采用架橋機(jī)拆除老橋上跨鐵路跨邊梁最不利工況，采用Midas Civil有限元分析軟件，以空間桿系理論為基礎(chǔ)進(jìn)行老橋橋墩蓋梁、立柱整體結(jié)構(gòu)分析，架橋機(jī)在蓋梁端工況下蓋梁計(jì)算正截面承載力以及斜截面承載力結(jié)果如下：

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362-2018）第5.1.5條的規(guī)定，橋梁構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算應(yīng)滿足：γ0Vd≤R。

根據(jù)上述包絡(luò)圖可得知，橋梁各構(gòu)件的承載能力極限能夠滿足要求。

5 結(jié)束語

京滬高速公路新沂至淮安段擴(kuò)建項(xiàng)目上跨隴海鐵路立交工程，因其跨越既有隴海電氣化鐵路，梁體距離接觸網(wǎng)距離近，鉸縫切割空間嚴(yán)重受限，既有線施工天窗點(diǎn)控制嚴(yán)格，因此，施工中以下三個(gè)方面應(yīng)高度重視。

（1）電氣化鐵路預(yù)應(yīng)力空心板梁鉸縫切割的機(jī)具選擇十分關(guān)鍵，要根據(jù)鐵路跨與飛鐵路跨合理選擇相適應(yīng)的機(jī)具，總體而言，立式繩鋸機(jī)適合鐵路跨和非鐵路跨板梁拆除，臥式繩鋸機(jī)不適合鐵路跨鉸縫切割，尤其是鐵路接觸網(wǎng)距離梁底較小的時(shí)候。

（2）鐵路跨施工要注意繩鋸切割的區(qū)域劃分，要根據(jù)鐵路營業(yè)線施工與鄰近營業(yè)線施工要求，提前標(biāo)識(shí)好繩鋸和范圍，繩鋸穿鏈條的孔位要設(shè)置在承力索或回流線的正上方，以減少鏈條在承力索或回流線上方的下垂度，從而提高安全保障。

（3）在電氣化鐵路施工中，要做好對(duì)鐵路接觸網(wǎng)承力索的防護(hù)措施，可在施工前聯(lián)系鐵路相關(guān)單位安裝預(yù)絞絲，在施工過程中要充分考慮高壓帶電部位的安全距離。

總之，在此工程中，通過對(duì)切割機(jī)具的選用、施工區(qū)域的劃分以及對(duì)既有鐵路接觸網(wǎng)承力索的防護(hù)措施3個(gè)方面的正確把控，很好地解決了在電氣化鐵路上方拆除空心板梁的難題，有效地保證了施工安全和工期，可為今后類似工程提供參考和借鑒。

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