跨鐵路不利施工條件下大跨度門式墩施工技術研究

劉勇 LIU Yong

（中鐵十二局集團海南工程有限公司，?？?570100）

1 工程概況

三亞至樂東鐵路改造工程跨西環貨線左聯絡線大橋全長263.38m，上構采用6×32+1×24+1×32m簡支梁。大橋以夾角35°上跨既有西環貨線?？缥鳝h貨線橋跨的4#、5#墩設計為門式墩，采用尺寸為2.6×3.1m嵌固樁基礎，樁長6m。墩柱采用2.2m×2.7m矩形墩，墩高分別為6.8m、7.3m，帽梁斷面尺寸為2.2×3.5×19.2m，單個帽梁重約414t，帽梁采用支架現澆法施工。4#、5#墩墩柱距離既有西環貨線線路中心最小距離5.9m，最大距離7.5m。

2 工程重點及難點分析

①門式墩樁基、墩柱及帽梁施工均涉及既有營業線施工。在運輸繁忙的鐵路營業線上施工的重點是確保鐵路行車安全，安全工作決定本工程的成敗。施工期間大型機械作業更是行車安全防控的重點。②門式墩帽梁支架搭設及拆除是本工程的重難點。大斷面及大凈跨的帽梁支架需采用長大構件，需采用大型吊機進行吊裝作業。施工難度極大，安全風險高。③鐵路兩側的光電纜的遷改和防護也本項目的重難點。

3 施工總體組織方案

本項目為涉及既有線施工，鐵路安全壓力非常大。進行總體施工安排時，需以保障鐵路行車安全為基礎，考慮盡量降低施工對鐵路行車的影響，減少鐵路鎖封要點的次數。同時綜合考量減少大型機械的使用臺班，縮短施工周期，從而達到降低施工成本，使公司能夠持續發展。本項目經多次調整、優化的施工總體組織方案如下：

3.1 施工順序方案

跨西環貨線大橋4、5#門式墩同時同步進行施工組織，以減少工期及降低封鎖要點次數。配備4組挖孔設備，4、5#墩的4個樁基同時施工。墩身配置2套定型鋼模、配備2套帽梁支架、2套底模、1套側模。墩身及帽梁按4#→5#墩依次順序作業，施工期間做好既有線線路監測。

3.2 施工步驟及施工總體方案

步驟1：施工鋼管竹排架等防護設施，人工配合機械按設計線位對山體進行非爆開挖施工。

步驟2：樁基及墩身施工。采用人工施工（水磨鉆）樁基礎，鋼筋籠在孔內綁扎；墩身使用大塊定型鋼模板，以快速吊裝，墩身鋼筋在墩位綁扎，砼泵送入模。

步驟3：支架及作業平臺搭設：封鎖點內搭設支架及作業平臺。支架構件在橋位旁分類整體拼裝后吊裝的方式，以減少吊裝次數。支架上堆載預壓塊（施工荷載的110%）來消除支架的彈性變形或采用其它措施消除支架的彈性變形。

步驟4：砼澆筑、養護及預應力施工。砼澆筑在封鎖點內采用泵送，噴涂養護劑養護，以避免養護水滲落在既有鐵路上，造成安全隱患。待砼強度及齡期達到要求后，張拉預應力并立即管道壓漿。

步驟5：支架拆除。

4 施工方案、技術措施、施工工藝和方法

4.1 施工類別劃分

首先要根據《廣鐵集團鐵路營業線施工安全管理細則》（廣鐵運發〔2018〕105號）規定，確定跨西環貨線左聯絡線大橋門式墩各工序的營業線施工等級，據以編制施工防護、慢行及封鎖要點等計劃，并向廣鐵集團有關部門報批。

4.2 鄰近既有線防護方案

4.2.1 鋼管竹排架設置方案 施工前于既有線兩側路肩位置設置鋼管竹排架進行防護，竹排架采用2.8m竹排，立柱及斜撐采用φ48鋼管，用鋼絲將竹排架綁緊在鋼管上。鋼管竹排架防護結構詳見圖1。

圖1 鋼管竹排架設置圖

4.2.2 既有線邊坡防護 施工前在既有鐵路兩側的路塹邊坡進行掛網噴錨防護。

4.3 樁基礎施工方案

4#～5#墩樁基采用嵌固樁基礎，樁基尺寸為2.6×3.1m，樁長6m，橋位地層主要以花崗巖為主，采取人工開挖的方式進行施工，人工開挖主要采取水磨鉆的方式進行。

開挖出土方采取人工配合提升架，倒運至堆放區，堆放區設置在遠離既有鐵路的施工作業區坡頂平臺處。

因樁基的鋼筋籠重量大、體型長，且現場地勢復雜，如果采用場外制作后分節吊裝的方法，需配備大型汽吊封鎖作業。為了減少對既有鐵路運營的影響。樁基鋼筋采取廠內統一彎制，采用汽車吊吊至孔口旁2m外場地上，然后人工傳送至樁內，在樁內綁扎成型的方法。

砼由攪拌運輸車運送，泵送入樁，振搗泵進行振搗。

4.4 墩柱施工

墩柱采用定型鋼模板，以便在1個封鎖點內快速完成安裝，上下通道采用定型鋼制梯籠。

根據現場實際模板使用情況，單塊模板最大重量為522kg=0.52t，按1.4的安全系數考慮，需要起重重量為P=0.52×1.4=0.728t。經吊裝方案設計，查閱各種型號汽吊性能表，采用50t汽車吊進行吊裝，選擇作業半徑為25～28m，能滿足要求。

墩柱鋼筋采取廠內統一彎制，現場人工在墩上綁扎成型的方法。砼由攪拌運輸車運送，泵送入墩，振搗泵進行振搗。墩身砼先帶模灑水養生，拆模后薄膜覆蓋養生。

4.5 帽梁施工

帽梁澆筑是本工程鐵路運營安全壓力最大，施工技術難度最高的工序，具體體現在支架的設計及施工方面。經開拓思路及方案優化，采用輕便且承受彎矩能力強的貝雷梁做縱梁跨越鐵路，在既有鐵路旁設置鋼管柱作貝雷梁支墩。根據相關技術條件下的承載力驗算結果進行優化及調整后的支架設計方案如下。

4.5.1 支架設計 在蓋梁下布設8片貝雷梁，間距為18cm+45cm+90cm+18cm+90cm+45cm+18cm，貝雷梁頂部布置30cm間距的I10工字鋼，I10工字鋼上鋪5mm鋼板封閉，鋼板上方平直段布置90cm間距I40工字鋼帽梁，I40工字鋼上布置30cm間距I10工字鋼，倒角處設置I10工字鋼三角桁架支撐。采用Φ630，壁厚8mm鋼管柱作貝雷梁的支墩，鋼管柱上設高50cm砂箱及1組2I40a工字鋼，支架的貝雷梁底端距離機車車輛限界（考慮特貨列車限界）最小距離0.15m，具體支架形式詳見圖2、圖3。

圖2 帽梁支架配置立面示意圖

圖3 帽梁支架配置剖面圖

4.5.2 地基處理 鋼管柱基礎用4.5×0.85×0.9m的C30砼條形基礎，設在既有鐵路路基外側，在條形基礎頂部預埋聯接鋼管柱的法蘭盤。

4.5.3 支架安裝 支架施工前在場外加工好鋼管支架，封鎖點內進行吊裝，鋼管支架具體吊裝為：每個橋墩處采用2根Φ630，壁厚8mm鋼管柱，鋼管柱上設高50cm砂箱，及1組I40a雙拼工字鋼，雙拼工字鋼與兩根鋼管柱焊接成一體后整體吊裝。1組鋼管支架總重為2.53t（考慮砂箱）。吊裝采用130t汽車吊進行吊裝，選擇作業半徑為36m，額定起重4.5t。按1.4安全系數考慮，起重重量為P=2.53×1.4=3.54t，滿足要求。

封鎖點外拼裝完成貝雷梁，要點后單排整體吊裝貝雷梁；最大吊裝寬度0.176cm，吊裝長度19m，最大吊裝貝雷梁共計9塊單片，總重2.43t，考慮安全系數1.4，起重重量為2.43×1.4=3.402t。采用130t汽車吊，選擇作業半徑30m，最小起重噸位6.3t，起升高度24m，滿足吊裝要求，具體吊裝站位詳見圖4。

圖4 貝雷梁架設汽車吊站位示意圖

貝雷梁架設完成后，將I10工字鋼吊運至安裝位置，共計300根，每根長度6m，每次吊裝1捆（不超過20根，20×6×11.261=1351.32kg=1.35t）。選擇點內吊裝，人工按設計間距依次排放到位，同時采用U型卡扣將工字鋼兩端與貝雷梁進行連接，I10工字鋼頂部密排鋪設0.5cm鋼板，避免鐵路上方有空隙，掉落雜物。搭設完成后，檢查貝雷梁的平面及高程位置，確保凈空滿足鐵路基本建筑限界5.5m；檢查U型卡扣是否固定牢靠，確保支架穩定。

支架頂部，懸挑工字鋼兩端設置臨邊防護措施，臨邊防護采用1.2m高鋼管與I10工字鋼焊接連接，采用硬質圍網封閉。

4.5.4 支架預壓方法、監測點布設 帽梁底模鋪設完成后，對帽梁支架進行檢驗安全可靠性及沉落量的堆載預壓。預壓材料使用混凝土預壓塊，預壓塊按2m3預制，每塊重約4.8t。預壓塊根據支架尺寸，擺放3排3層。預壓按帽梁砼總重分級（0→60%→100%→120%，）加載。沉落量觀測、分級加載間隔時間及終止預壓卸載均嚴格按規范要求進行。按規范要求對預壓沉落量進行詳細記錄，最后形成分析報告，計算帽梁底模預留預拱度，按計算數據調整底模標高。

4.5.5 模板、鋼筋、混凝土工程施工方案 因模板、鋼筋、混凝土澆筑均需封鎖要點后進行，故進行施工安排時，采取盡量減少封鎖要點的時間及次數；避免采用超大型設備，造成成本高漲的原則。為避免養護水滲澆既有鐵路上，造成安全隱患，帽梁采用噴涂養護劑養護。

4.5.6 支架拆除 支架拆除按“先搭后拆，后搭先拆”的原則進行，首先砂箱放砂，然后拆除底模下方I10工字鋼、I40工字鋼，人工配合機械，逐根從兩側抽出，吊運至地面，貝雷梁以中心為界，從兩側采用吊車分4次吊裝拆除，鋼管柱支墩采用吊車，從一側平移吊裝拆除。

4.6 營業線沉降觀測

在施工地點對應既有線擋墻前后20m范圍內埋設6組水平位移、沉降位移觀測點。在嵌巖樁基礎砼筑前按2次/天的頻率進行觀測。在變化量突變的情況下，觀測頻率按1次/小時。繪制沉降位移曲線和回歸分析，隨時掌握鐵路路基穩定情況。當每天水平位移或沉降變化速率超過2mm（施工時間超3d后按最近3d平均值計算），或累計位移（或沉降）變化量超過10mm時。立即停止施工，按規定啟動相應的應急預案。并立即采取基坑回填、路基兩側壓重等搶險措施，同時對線路采取限速或封鎖，確保線路穩定。

5 結束語

我國每年新修建大量的公路、鐵路等基礎設施。為了跨越鐵路、管道等重要設施而采用門式墩的設計也日趨增多。門式墩通常具有帽梁跨度大、截面面積大；無法采取搭設滿堂支架法施工；所跨設施對安全要求高等工程技術難題。本文以跨鐵路門式墩施工為背景，詳細、全面闡述了門式墩蓋梁施工時，確保鐵路安全的所采取的防護措施、施工組織、施工方法等關鍵技術，以期能夠對類似門式墩的施工提供借鑒。