跨線橋梁施工技術(shù)與施工方案研究

李成俊

（貴州省交通建設咨詢監(jiān)理有限公司,貴州 遵義 563100）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，在既有線路的基礎上建立跨越式橋梁的工程不斷涌現(xiàn)，通常交叉常見的方式有平面相交、下穿通過、上跨越，這對跨線橋梁的施工方案和施工技術(shù)提出了更高的要求。對此，許多專家學者進行了大量研究，其中白雪[1]借用有限元軟件Midas/GTS 建立關(guān)于樁基基礎施工階段、承臺墩柱施工階段和上部結(jié)構(gòu)施工階段的三維數(shù)值模型來研究對既有高鐵箱涵結(jié)構(gòu)的影響，提出相關(guān)控制措施；申國朝[2]通過軟件模擬結(jié)合實際跨線橋建立模型對橋梁加寬部分的受力和整體結(jié)構(gòu)靜力進行分析驗證，結(jié)構(gòu)表明橋梁整體各個部分的受力都符合相關(guān)要求；張蕾[3]等人對某跨線橋進行靜動載試驗，試驗結(jié)果表明該跨線橋梁具有一定的安全儲備，整體橋梁剛度符合設計要求，能夠滿足日常的運行安全需求。

該文參考現(xiàn)有研究基礎上[4-8]，運用理論知識和層次分析法結(jié)合實際工程案例對跨線橋梁中常見兩種梁體形式跨線轉(zhuǎn)體橋和跨線頂推橋施工過程中的關(guān)鍵施工工藝及流程進行分析對比，希望能夠?qū)缇€橋梁工程提供一定的參考價值。

1 工程概況

某高速公路橋，第16 跨為上跨既有鐵路營業(yè)線，鐵路線為單線鐵路，鐵路一側(cè)具有較大的空地方便施工，跨度36 m，箱梁的邊梁重為118.5 t，中梁重為106.5 t，既有鐵路營業(yè)線和新建橋梁中心線以交叉角35 °橫跨上方，梁底距離線路軌面高度左幅為10.48 m，右幅為11.05 m，墩柱邊緣距離既有鐵路中心的最小距離為7.5 m，符合鐵路限界要求，跨線橋橫斷面如圖1 所示。

圖1 跨鐵路橫斷面布置圖

2 分析垮線橋梁施工技術(shù)

頂推跨線、轉(zhuǎn)體跨線適用在新建橋梁的縱向或者在既有鐵路順向的兩側(cè)或者一側(cè)有較大施工空地時，當新建橋縱向上有存在某些建筑物或者其他結(jié)構(gòu)物影響時，此時推薦采用轉(zhuǎn)體跨線施工的方法；當新建橋的兩側(cè)有其他結(jié)構(gòu)物影響時，此時推薦采用頂推跨線施工的方法；如果新建橋和既有鐵路營業(yè)線周圍施工條件較好，可以采用頂推法和轉(zhuǎn)體法施工，通過選擇綜合指標比較好的跨越方式。頂推跨線施工工藝比較復雜，需要分階段分要點進行頂推到位后才可以落梁施工，需要消耗較大的成本和較長的時間。轉(zhuǎn)體跨線施工方法由于需要的施工時間比較短，施工工藝比較簡單，是目前比較常用且對既有鐵路營業(yè)影響最小的施工方式之一。

2.1 跨線主體橋分析

2.1.1 原理

橋梁轉(zhuǎn)體施工主要部件由上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤、球鉸、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成[8]。需要先在既有鐵路線外側(cè)空曠場地把橋梁下部結(jié)構(gòu)、橋梁轉(zhuǎn)體系統(tǒng)、橋梁預制等前期準備工作完成，對營業(yè)線路進行管控，最后才能進行轉(zhuǎn)體安裝。轉(zhuǎn)體施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 轉(zhuǎn)體施工工藝流程頭

2.1.2 主梁施工

通常可以采用直接法現(xiàn)澆、懸臂拼裝法和掛籃法懸臂澆筑等方法，同時綜合考慮主梁自身工況和施工環(huán)境進行選擇，剩下的合龍段施工必須在轉(zhuǎn)體完成后進行。

2.1.3 轉(zhuǎn)體施工

在向相關(guān)部門審批同意之后，在規(guī)定的時間段內(nèi)進行轉(zhuǎn)體調(diào)試和轉(zhuǎn)體施工，按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50—2011）中對轉(zhuǎn)體牽引力的計算，可以根據(jù)計算公式（1）：

式中，T——轉(zhuǎn)體的牽引力（kN）；G——轉(zhuǎn)體的總重量（kN）；r——球鉸平面的半徑（m）；D——牽引力偶臂（m）；f——摩擦力，通常按經(jīng)驗取值f靜=0.1，f動=0.06。

2.1.4 施工要點

轉(zhuǎn)體橋成功的關(guān)鍵點在于施工精度和施工質(zhì)量的精確把控。轉(zhuǎn)體橋的施工迅速對正在營運的線路影響較小；轉(zhuǎn)體系統(tǒng)需要的組件比較簡單，需要的牽引力也比較小；可參考掛籃懸澆法對既有鐵路線上方的橋體進行合龍。

2.2 跨線頂推橋

2.2.1 原理

頂推橋施工的主要部件由臨時墩、主墩和臨時墩頂滑移裝置、主梁預埋后錨機和前后導梁、側(cè)位糾偏頂推系統(tǒng)、側(cè)位糾偏和限位裝置、頂落梁設備等[9-10]。采用支架法現(xiàn)澆或者選擇拼裝法朝新建橋中心線在既有線路外側(cè)進行梁體施工和安裝，主要是通過主墩和臨時墩分階段按照規(guī)范操作把梁體向前頂推，頂推到位后進行正式支座的安裝直到完工。頂推橋施工工藝流程如圖3所示。

圖3 頂推橋施工工藝流程圖

2.2.2 頂推橋主梁施工

支架體系、臨時墩前提準備、預制的下部結(jié)構(gòu)可以同時進行施工，按照施工方案對臨時墩滑移裝置進行安裝，然后把頂推設備、前后導梁、牽拉后錨等預埋件和主梁施工同步進行，主梁預制部分完成后安鋼絞線、千斤頂?shù)取?/p>

2.2.3 頂推施工

頂推施工階段主要包括在既有路線安全距離區(qū)域外把千斤頂放在操作平臺上，同時在千斤頂和墩身之間安裝防護設備和承力墊，借用鋼絞索、后錨、前后導梁及千斤頂分次將主梁拖拉到指定位置后進行支座安裝和梁體固定。

2.2.4 施工要點

在新建橋中心線，既有鐵路線外層進行橋體預制；主墩、臨時墩、梁體支架體系可以同期進行施工；跨線頂推施工分次分要點在規(guī)定時間內(nèi)進行施工；頂推期間需對既有鐵路線路進行保護，由于頂多要點較多，施工需要較長時間。

3 分析施工方案

跨線橋施工方案評估主要從造價、工期、質(zhì)量、安全、環(huán)境和對既有線路的影響等方面進行分析。

3.1 施工方案影響因素

跨線轉(zhuǎn)體橋與跨線頂推橋施工影響因素對比分析詳見表1。

表1 跨線轉(zhuǎn)體橋與跨線頂推橋施工影響因素分析表

3.2 層次分析法比選方案

從具體項目出發(fā)，首先要明確評價的目標，再根據(jù)相關(guān)的方案來制定評價準則，最后將評價目標、評價準則和既定的方案綜合起來建立。

3.2.1 層次結(jié)構(gòu)模型

層次結(jié)構(gòu)模型圖，如圖4 所示。

圖4 層次結(jié)構(gòu)方案模型

3.2.2 兩兩比較影響因素

（1）從準則層分析，兩兩比較影響因素結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 影響因素兩兩比較結(jié)果

（2）從方案層分析，針對影響因素的比對結(jié)果如下：①從在對既有線路運營的影響方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法影響較小，所以跨線轉(zhuǎn)體方法得5 分（對既有線路運營影響小的得分）；②從在工期方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法需要的時間少，所以跨線轉(zhuǎn)體方法得5 分（施工期用時少的得分）；③從造價方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法需要的費用低，所以跨線轉(zhuǎn)體方法得2 分（施工費用低者得分）；④從環(huán)境方面分析，跨線轉(zhuǎn)體方法比跨線頂推方法更加適應環(huán)境，占用面積少，占用時間短，跨線轉(zhuǎn)體方法得5 分（對環(huán)境影響小的得分）。

4 結(jié)論

為研究跨線橋梁施工技術(shù)和施工方案，運用理論知識和層次分析法結(jié)合實際工程案例對跨線橋梁中常見兩種梁體形式跨線轉(zhuǎn)體橋和跨線頂推橋施工過程中的關(guān)鍵施工技術(shù)、施工安排、施工工藝流程進行分析對比，并在實際工程案例的基礎上運用層次分析法建模、計算來對工程概況、施工方案、方案有效性進行論述，從造價、工期、質(zhì)量、安全、環(huán)境和對現(xiàn)有路線的影響等緯度對施工方案進行分析研究。研究結(jié)果表明：跨線橋梁形式有很多種，在設計階段要結(jié)合既有營業(yè)路線和新建路線的交叉角度、地理環(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)等方面綜合考慮，不同的施工跨越方式對應不同的施工方案和施工工藝。施工方案的確定是整個工程設計中最重要的環(huán)節(jié)，要充分考慮不同工序、不同因素對工程施工的影響，只有合理、科學、規(guī)范地對施工方案進行比選，才能確保既有線路的安全和施工安全。