市政道路上跨鐵路橋梁防護體系設計及施工

卓建培

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川 成都 610084）

0 引言

近些年我國加快了市政道路的建設，造成市政道路和鐵路工程線路交叉跨越的情況逐漸增加，市政道路上跨鐵路橋梁的情況越來越多。受到地形地貌、線路縱斷面等方面的影響，為了最大程度保障既有高速鐵路行車的安全性，需要加強上跨鐵路橋梁防護力度，通過高水平設計和施工控制確保其安全性，推動交通運輸發展。

1 案例基本概況

某市政道路上跨鐵路橋梁的總體長度為255 m，按照6 跨、2 聯的方式進行設置。該橋梁下部采取的是混凝土墩柱，上部采取的是現澆預應力連續箱梁，兩者形成了牢固的整體性結構。該橋梁中的2、3 跨跨越正常運行的鐵路線路，在橋梁設計中需要加強防護體系的設計和施工控制，確保鐵路的正常運行。

2 上跨鐵路橋梁防護體系總體設計方案

在充分考量此橋梁基本特征基礎上確定其防護棚采取臨時性支架的方式，主要包括工字鋼組合縱橫梁、鋼管柱等部分，能夠形成穩定性較高、空間較大的防護體系。在進行臨時性支架搭設過程中，要按照施工區域具體地質情況采取挖孔樁基礎。施工過程中縱橫梁，以及鋼管支墩是最主要的部分，需要利用吊車進行吊裝，并且通過全站儀、水準儀等對安裝精度進行測控。完成防護支架主體結構建設后就可以架設防護棚頂面防護體系，以此來增強綜合性防護性能，能夠進一步增強抗沖擊能力，能夠避免鐵路接觸網高壓觸電風險[1]。橋梁施工完成后需要遵照從上到下、兩側到中間的順序將其拆除，利用鋼筋吊籃+倒鏈來將上部結構拆除掉，利用吊車將鋼管支墩拆除掉，并對相關部件有序堆放。

3 上跨鐵路橋梁防護體系設計關鍵點

3.1 防護體系設計基本要求和設計原則

3.1.1防護體系設計基本要求

第一，最大程度降低列車運行過程中由于空氣動力對防護體系造成的影響。在對跨鐵路橋梁防護體系設計過程中，務必要考慮到列車行駛時空氣動力方面的影響，可以采取如下措施來降低影響，包括：

（1）確保結構安全的基礎上增大防護支架的跨度；

（2）進一步增加立柱之間的距離，提升立柱結構整體性，可以采取圓形截面；

（3）盡量降低防護支架表面積。

第二，避免物體墜落的影響。要確保防護棚頂板良好的密封性，避免施工過程中物體墜落打擊，同時也要防止受到物體沖擊。

3.1.2防護體系設計基本原則

第一，安全性原則：防護設計必須保證施工作業和既有線運行安全，避免施工作業對既有線運行的影響。

第二，可行性原則：防護設計能夠滿足安裝的要求，設計合理，施工簡易。

第三，快速性原則：能夠在有限的時間內完成施工防護的安裝，最大限度地減少防護施工對既有線的影響。

第四，經濟性原則：減少防護施工的造價。

第五，環保性原則：防護設施盡量避免破壞周圍環境，降低噪聲，杜絕棄物，達到環保的要求。

3.2 防護體系具體設計分析

3.2.1設計說明

防護棚要設置在鐵路線路外部股道的合適區域，要建立起兩跨的簡支梁形式。防護體系主要包括：基礎性結構體系、主梁結構體系等部分。其中，基礎性結構體系主要包括挖孔樁、鋼筋混凝土系梁（設置在支柱底部，截面為1.0 m×1.5 m）；主梁結構體系主要是在支柱（通過φ83 cm、壁厚3 cm 鋼管制成）頂部位置焊接工字鋼（為63a 型號）形成縱向系梁，同時在此位置按照30 cm 間隔順次設置貝雷梁。完成主梁結構的搭設之后，要在其上面按照120 cm間距焊接工字鋼（為32a 型號），利用U 形卡將其和貝雷梁進行連接用做承重分配梁。為了防止橋梁在施工時受到不同問題（包括墜物、積水、觸電等等）的影響而產生風險，需要在分配梁上鋪設相應材料來建立防護鋪裝層，按照從下到上的順序所鋪設的內容包括：鋼板、防電膠層、防水帆布、彩條布等等。

3.2.2防護體系設計分析

總體來說簡支梁的結構大體相同，所以為了簡化計算過程只需對跨度相對較大的橋梁防護棚進行計算即可。

第一，力學性能參數。該防護棚所用主要材料的力學性能如表1 所列。

表1 防護體系主要部件力學性能表

第二，貝雷梁計算分析（見表2）。對于整個防護體系來說，貝雷梁是最為主要的部分之一，承受多方面載荷（包括梁體自身重量、施工過程中載荷等）影響，需要對其進行仔細分析。該工程貝雷梁間距設定為0.3 m，以此為基礎對貝雷梁荷載組合進行計算分析，能夠得到表2 所示結果（L 表示貝雷梁的跨徑，單位為m）。

從表2 能夠得知，貝雷梁所受剪力和彎矩符合標準規范要求。另外，在貝雷梁上部利用U 形卡將32a 工字鋼連接到貝雷梁之上，使得兩者之間相互作用形成穩定的結構，可以大大降低梁受壓翼緣的側向位移，有效提升其穩定性。

表2 貝雷梁計算結果一覽表

第三，雙排63a 工字鋼計算分析。貝雷梁受到外部荷載影響之后會將載荷逐漸向下傳遞，所傳遞荷載主要通過雙排63a 工字鋼進行承載，此工字鋼主要設置在鋼管柱之上。通過分析可知，此工字鋼受力形式較為復雜，為了簡化分析過程主要按照簡支梁進行應力、撓度梁方面計算即可，能夠充分體現出整個結構的安全性、穩定性，而剪應力需要按照連續梁進行計算。

4 市政道路上跨鐵路橋梁防護體系施工分析

4.1 鐵路列車行駛對于施工造成的影響分析

鐵路上,列車行駛過程中會形成強烈的誘導氣流，對于周邊人員、環境等都造成較大影響，例如形成的強風會對周邊人員作業安全造成較大影響[2]。因此，如何有效降低列車行駛形成的誘導氣流對防護體系的影響，對于確保施工安全性具有非常關鍵的作用。

第一，列車行駛氣流對于人體造成的影響分析。從相應參考文獻中能夠得知，列車速度達到350 km/h時，為了保證人員安全性，需要確保其和列車壁保持4.1 m以上的距離。所以，高速行駛的列車所形成的強風會對施工人員安全性造成較大影響。對此，在施工過程中一定要確保足夠的安全距離。同時要最大程度地降低線路內作業的工作量。

第二，列車行駛對于防護支架造成的影響分析。在此分析中，主要以常規支架距離列車2 m、支架頂到列車3.5 m作為基礎來分析載荷情況。在列車速度達到350 km/h 情況下，在距離列車2 m位置的風速能夠達到18 m/s，可以達到8 級風的強度。同樣在距離列車3.5 m位置風速能夠達到10 m/s，可以達到6級風的強度。通過計算分析可知采取雙立柱防護體系可以滿足標準強度規定。

4.2 具體施工內容分析

第一，基礎施工分析。針對該工程的具體情況，防護體系要采取C25 混凝土擴大基礎，要確?；咨钊氲椒€定的持力層內部深度在0.5 m以上。同時，為了確?；A強度，要在表面預埋鋼板。正式施工之前要明確地下電纜、光纜等主要線纜所處位置，在對接相關管線產權單位之后，通過人工方式進行挖探。確?；娱_挖到設定標高之后可以通過觸探儀等設備檢測地基的承載能力，確保其在120 kPa 以上，若是不滿足標準需要進行地基換填處理。正式進行基坑開挖之前需要做好鐵路的防護，基坑滿足要求之后進行鋼筋的綁扎，以及混凝土的澆筑[3]。對于基礎來說，混凝土澆筑時要利用商品混凝土泵車來泵送，需要注意的是，泵送過程中嚴禁輸送管進入到鐵路安全網內部。同時在混凝土澆筑過程中要進行支撐立柱鋼板的預埋，完成澆筑之后要通過覆蓋塑料薄膜來進行混凝土的養護，直到混凝土強度符合設計標準的80%以上后才能進行基坑的回填。

第二，立柱和縱梁的施工。該工程的立柱主要通過φ300 mm 的鋼管進行制作，每一側設置12 根鋼管并且控制其間距在6 m，要按照實際基礎頂面標高、柱頂設計標高等為基礎進行制作。為了進一步增強基礎立柱可靠性、穩定性，要在立柱之間通過7 cm×7 cm 角鋼進行支撐。另外，要通過鋼板將立柱和基礎進行有效的焊接，并且在立柱的頂端要通過鋼板對其進行封頂，要在頂部順著線路的方向設置縱梁（采用[20 槽鋼制作），要在立柱的頂部焊接有鋼板。

第三，貝雷梁的安裝。要充分發揮貝雷梁作為橫梁的作用，每一道橫梁要通過1 榀2 片單層21 m貝雷架進行制作，相鄰貝雷片之間的距離保持在30 cm。為了制作的便利性要在鐵路防護網外部拼裝21 m貝雷梁，完成拼裝之后要通過鐵路吊進行吊裝，為了確保吊裝安全性要利用25 t 汽車吊進行配合吊裝。將貝雷梁吊裝到位后將其搭設在立柱分配梁上，并且利用φ16 mm 的U 形卡扣將其和分配梁進行有效連接而形成穩定整體，在每一片貝雷梁之間要設置花格連接，為了確保貝雷梁的穩定性要在兩側設置槽鋼進行加固，最大程度保證其垂直度[4]。另外，貝雷梁和縱梁的連接位置要利用角鋼進行有效焊接，以此來避免貝雷梁發生偏移。

第四，頂棚的制作安裝。該工程的頂棚總體結構為三層，從下到上分別為：116 工字鋼、5 cm 厚木板、2 mm 厚鐵皮。要確保木板和工字鋼綁扎牢固，并且不同木板之間要進行緊密拼裝并且連接牢固。為了避免積水滲漏，要在頂部通過鐵皮將其覆蓋封閉，特別是在接縫位置要進行密實性處理，通過防電膠層等避免滲漏。在實際制作時先制作出相應數量的平行四邊形頂板（尺寸為6 m×2.4 m），在防護網外部進行頂板的組裝，完成之后要通過鐵路吊+汽車吊的方式將頂棚吊裝到貝雷梁上并進行固定。為了避免頂棚積水，需要將頂棚設置1%左右的坡度。

5 結語

在進行市政道路上跨鐵路橋梁設計過程中不但要確保橋梁的施工質量，同時也要確保鐵路的正常運行，所以整個工程復雜性較高。為了確保設計施工的正常進行，要充分了解鐵路運行相應信息，制定出最為科學合理的橋梁防護體系方案，將其作為上跨鐵路橋梁施工指導性文件，確保施工的順利進行，最后呈現出高質量的市政工程。