城市軌道交通運行線路上蓋開發的施工安全風險及管控措施探析

郝建平 王道淮 龐 霞 王貴平 徐志潤 吉 鑫

中建五局第三建設有限公司 湖南 長沙 410004

1 研究現狀

1.1研究背景

城市軌道交通既有運行線路進行上蓋開發是軌道交通場站綜合體的一個類型，軌道交通車輛段及停車場基地是用于軌道車輛停放、整備修養、運用管理、檢查維修的地方。查閱文獻可知，車輛段上蓋物業開發是指在車輛段或停車場原有建筑布局的上方設置蓋板，在此蓋板上建設住宅、辦公樓、商業綜合體等項目，由于目前受土地政策、用地權屬、工程技術規范、建設時序等方面的影響，在軌道交通車輛段上蓋物業開發項目中鮮有同步開展場段建設與上蓋物業開發的工作，更多是選擇先對場段蓋板進行遠期物業開發的預留工程進行設計[1]。

1.2研究現狀

現目前關于城市軌道交通既有運行線路進行上蓋開發的研究現狀基本上是參考高鐵段既有線施工，對于在城市軌道交通車輛段以及運營線路上的研究甚少，類似經驗不足。為解決鐵路既有線的施工困難，陳鋒[2]通過研究滑動式防護棚在既有線施工中的應用，提出了相關防護措施；尚彩霞[3]總結了大跨度防護棚安裝的安拆吊裝技術。為了保證既有線路的施工安全，需要運營部門和施工單位密切配合[4]，減少對既有線運營的影響，同時降低施工成本[5]，做好施工過程中的防護措施。針對越來越多的軌道交通既有線上施工，基于鐵路既有線施工相關研究，總結一套城市軌道交通既有運行線路進行上蓋開發的研究顯得尤為重要。

1.3工程概況

重慶軌道時代車輛段上蓋項目包含B、E1地塊軌道童家院子車輛段上蓋蓋板、金棲路、規劃道路二和蓋板D地塊連接橋這4個部分。其中蓋板總用地面積47 666 m2，為地上1層蓋板結構，采用混凝土框架結構和鋼構橋梁結構。蓋板D地塊連接橋梁全長31.5 m，采用鋼箱梁簡支橋，斷面標準寬度14 m。

2 既有線施工安全隱患風險識別

項目施工前，首先應結合現場實際情況、物探圖、既有線竣工資料、軌道交通設計專篇、設計方案等相關設計文件，對施工過程中的接近程度和外部作業的工程影響分區進行劃分。軌道交通影響等級見表1。

表1 軌道交通影響等級

經過分析研究，蓋板﹑規劃道路二和蓋板D地塊連接橋均位于軌道交通3號線童家院子車輛基地地塊內，項目全部進入軌道交通保護區范圍內，本項目對軌道交通影響的等級為特級。施工過程中主要的安全危險源有：

1）軌道保護區域內棄土、棄渣及建筑材料堆載對軌道結構的影響。

2）樁基施工時對軌道結構的影響。1區和3區橋梁存在墩柱在軌道線路之間的情況，其他墩柱結構均在軌行區外側，鄰近軌道線路。同時場內嚴禁采用爆破施工。

3）場內埋設有通信、消防、電力、排水等大量地下管線，且地下管線埋深較淺，如果不采取加固保護措施，施工過程中會對現有地下管線造成破壞。

4）吊車地基承載力不足等導致的傾覆。

5）軌行區正上方吊裝施工，存在重大風險。

同時還有高處墜落、物體打擊、坍塌事故、車輛傷害、火災事故、夜間施工、車場限界安全、支架垮塌、施工侵限、施工機具碰撞、有限空間作業吊裝等危險源。

3 既有線施工保護措施

明確危險源以及軌道交通與在施建筑相對關系后，接下來的保護措施就顯得至關重要。城市軌道交通車輛段場內施工一定要先謀而后動，識別風險后，務必先進行保護，后進行施工，需充分了解設計圖紙的要求以及施工現場的情況，盡可能減少既有軌道交通運行中不利因素的出現，提高施工的安全性。

3.1地下管線保護

3.1.1 探明管線

既有線車場內施工前，為了確保既有線設備不被破壞，應先探明既有線施工界限內的設施，在既有線施工前，必須采取措施探明地下管線，施工時提前通知既有線設備管理單位、施工單位和軌道集團設備管理單位各安排一名責任心強的防護人員配合施工。施工過程中如果發現不明線纜，應立即停止施工、及時上報，查明問題后，再進行施工[6]。

探明地下管線可采用的方法主要有：挖探槽和采用管線探測儀探測。針對地下管線復雜的項目，由于物探圖并非100%準確，應該將2種方式相結合進行探測。

3.1.2 管線保護

在軌道交通車輛段車場內施工，由于場內軌道線路多且復雜，同時由于上蓋主體多為鋼結構，鋼結構自重大，吊裝困難，施工組織難度大。本工程箱梁最大高度為3.5 m，最大蓋梁單節質量144 t，其余鋼梁單節質量均在50 t以上，吊裝設備均需采用重型設備，對地下管線管溝及道路破壞較大。

吊裝設備對地基的承載要求較大，而車場內的管線錯綜復雜，為了保證地下管線不被破壞，需要對場區內軌行區外所有區域進行硬化。硬化時，需要考慮今后的場內完成面標高以及建筑做法，做到一次成形，避免后期破除，同時還可以作為場內臨時通道、臨時堆場、臨時加工場地，做到永臨結合。本項目采用厚15 cm的碎石墊層，然后澆筑厚30 cm的C30鋼筋混凝土進行硬化處理。

由于場內施工區域狹窄，可利用的空地有限，對于局部空間受限或者對相鄰軌道既有基礎影響超過限值的部位，需要通過搭設平臺、回填等方式來滿足大型吊裝設備的吊裝場地要求。

本項目東側上跨13號道岔，接停車列檢庫庫頂的連接橋梁。此部位鋼蓋梁質量最大為144 t，分節吊裝質量最大為80 t，由于場地限制，吊距長達53 m，因此需要采用650 t履帶吊進行吊裝，為了盡可能縮短吊距，減小吊車設備的質量，需要將部分U形槽進行回填，回填端部采用1∶5的放坡，同時搭設專門的鋼結構平臺以滿足吊裝場地的要求（圖1）。

圖1 鋼平臺平面和剖面示意

3.2既有線上方防入侵保護

在軌道交通車輛段場內作業，吊裝入侵軌道上方限界無法避免，因此需要在不影響軌道交通運營的情況下，對入侵區域進行防護。為了防止構件安裝過程中各種危險源對軌道的破壞，本項目采用鋼結構防護棚對既有軌道進行有效防護，進而滿足運營線路的正常使用及既有軌道的合理保護。

在防護棚設計階段，由于場內存在大量的有限空間作業，為了保證防護棚不影響后續墩柱、蓋梁、鋼結構等結構的正常作業，因此防護棚需要充分結合現場實際情況、施工圖紙、地下管溝、吊裝要求等進行考慮，否則會導致無法實施。為了保證最高的性價比，對不同區段采用不同形式的防護棚進行軌道防護。

3.2.1 小型防護罩

小型防護罩（圖2）高3 m、寬2.5 m、長10 m，每段總質量約2.5 t。該類型的防護罩適用范圍：施工不能長時間占用軌道，當日施工結束后需立即調走；臨時防護，或施工周期小于1個月；無大型設備吊裝場地。

圖2 小型防護罩三維圖

3.2.2 滑動式臨時防護棚

滑動式臨時防護棚（圖3、圖4）是由箱形柱與工字梁組成的結構體系，鋼柱下側安裝滑動裝置，并鋪設鋼滑軌；鋼梁之間通過角鋼連接。鋼柱設計間距5 m、跨度14 m、高7 m。適用范圍：覆蓋區域軌道走向較為順直；整體高差變化不大；軌道總體防護寬度較?。ㄐ∮?5 m），且周邊不存在難以移除或不可移除的障礙物。

圖3 滑動式臨時防護棚正立面和側立面示意

圖4 滑動鎖死裝置節點和剖面示意

3.2.3 固定式防護棚

固定式防護棚（圖5）主要為鋼梁、鋼柱組成的門式鋼架防護棚，防護棚設計跨度30 m，柱間間距7.5 m。屋頂采用厚0.6 mm壓型鋼板。適用范圍：防護跨度大，防護區域段長，滑動防護棚無法布設；區域存在受變軌、電纜管溝及配電箱等影響無法布置滑動軌道的問題；多區段同時施工作業；軌道線路總體數量較多。

圖5 固定式防護棚

3.3針對施工侵限的措施

1）考慮到1區和3區部分樁孔距離輕軌軌道較近，人工挖孔樁樁身鋼筋籠不能采用井外整體制作成形再整體吊裝入孔的傳統方式，而是采取先在遠離輕軌墩柱的鋼筋加工棚將鋼筋按設計尺寸加工完畢的方式，需使用時再由人工搬運至施工現場，在井內進行綁扎和焊接成形。

2）其余人工挖孔樁距離輕軌墩柱以及軌道較遠，但其樁身較長（均大于8 m），因此鋼筋籠采用遠離輕軌墩柱處的鋼筋加工棚分段加工成形（每段長度不大于6 m），再由叉車配合人工運輸至施工現場，采用小型起重機吊裝入孔，并配纜風繩，防止吊裝過程中碰撞輕軌軌道以及墩柱，然后采用人工在孔內連接成整體。

3）道路邊緣距離輕軌墩柱以及軌道公司場內現有建筑物水平距離較近（小于2 m），地面高程至設計高程均小于2 m，此段采用人工搬運安拆支架和模板等材料。

4）部分道路邊緣距離輕軌墩柱以及軌道公司場內現有建筑物水平距離較近（小于2 m），但高程較大，因此采用小型起重機配合人工運輸安拆支架和模板等材料。為確保輕軌運營安全，吊裝作業按以下要求進行：

① 整個金棲路除墩柱模板采用定型鋼模外，其余均采用木模板，以減小一次吊裝質量。此段墩柱蓋梁（橋臺）施工時采用人工和電動葫蘆配合運輸安拆支架和模板等材料，不采用起重設備。

② 吊裝時將起重設備停放在遠離輕軌墩側的道路上，吊裝材料必須配纜風繩。

③ 金棲路東段腳手架搭建到3 m高時（吊裝作業前），以軌道交通3號線鄰輕軌側的軌道梁外側水平距離4 m、蓋梁下部垂直距離1 m為吊裝控制線，搭設鋼管架加鋼絲網隔離（鋼管架間距10 m，縱向通長布置）并加裝爆閃燈等警示標識，同時施工過程中安排專人看護和指揮（圖6）。

圖6 最近點吊裝作業示意

④ 吊裝前先空車試吊，確保在其回轉半徑內，不會超出吊裝控制線，再進行正式吊裝。先將材料吊裝至遠離輕軌墩側，再用人工搬運至鄰輕軌墩側安裝。

3.4針對施工機具碰撞輕軌墩柱的措施

1）墩柱防護。整個施工過程期間，將本工程影響范圍內的所有輕軌墩柱采用軌道標準化保護外包鋼護筒進行保護，鋼護筒采用厚8 mm、高2 m鋼板，四周用8#槽鋼環箍栓接，與輕軌墩柱接觸面內采用8#槽鋼填泡沫板。同時粘貼反光條和警示牌等警示標識，防止因施工機械碰撞損壞輕軌墩柱（圖7）。

圖7 輕軌墩柱保護示意

2）下穿軌道防碰撞保護措施。根據道路走向和現場實際情況，在橋下采用固定式鋼結構防護棚和限高裝置對軌道進行保護，防止運輸車輛對軌道造成破壞。具體設計如圖8所示。

圖8 輕軌橋下防護示意

4 結語

綜上所述，在城市軌道交通既有運行線路進行上蓋開發施工的過程中，安全管理是一項非常重要的工作，在管理過程中需要建立完善的管理體系和管理機制，制定合理的管理措施。施工過程中對危險源進行充分識別，并充分討論施工技術措施的可行性和有效性，只有這樣才能確保既有線路的施工安全，提高施工的經濟效益。

本文通過與工程實例相結合，分析城市軌道交通既有運行線路進行上蓋開發的危險源以及對應的安全管理，并提出問題的解決和預防措施，可為今后類似工程提供借鑒。