涉鐵立交橋建設中安全管理研究

羅 冬

（江西贛榕地方鐵路開發建設有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

隨著城市交通網絡建設步伐的不斷加快，新建或既有道路改造與鐵路營業線交集趨于密集。對于上跨鐵路營業線的橋梁建設項目，在建設過程中如何實現“有序可控”，在確保不影響既有鐵路營業線運營的前提下，實現安全、保質、保量地完成建設工作成為研究熱點。冉騰飛[1]為消減涉鐵施工可能出現的風險源，對涉鐵轉體橋梁施工階段的安全評價進行了研究。柯向喜[2]分析了涉鐵工程經營管理過程中存在的問題，對涉鐵工程管理機制展開了探索與研究。王曉靖[3]對涉鐵城市立交橋改造工程的設計、施工特點進行了分析。俞峰[4]基于涉鐵施工管理的特殊需求和目前管理現狀分析，對全方位管理、規范化管理方案進行了研究。阮強等[5]就如何建立涉鐵工程安全風險控制管理及各環節監管履職體系建設進行了探索。該文以南昌市九洲高架洪都立交改建工程為例，從設計、施工層面探討涉鐵立交建設的安全管理工作。

1 工程背景

九洲高架和洪都大道是南昌市一環線的重要組成部分，共同承擔了截流放射性交通、服務中心城區快速通行的交通功能。九洲高架跨越井岡山大道后止于京九鐵路東側，與洪都大道形成“L”形立交節點，但二者轉換的立交橋一期工程只有3 條匝道，通行能力不足，交通擁堵問題日益嚴峻。為此，南昌市啟動了九洲高架東延工程，其中對“L”形立交橋的拓寬擴容工作是其重要控制性工程。

如圖1 所示，拓寬立交橋上跨既有京九鐵路新溪框架橋，主跨采用42 m 預制小箱梁上跨京九鐵路，兩側引橋為現澆預應力混凝土小箱梁。為緩解該立交節點建設過程中的交通壓力，在九洲高架跳水臺處匝道內側設立鋼便橋作為涉鐵工程未實施前的導改道路。該工程道路中心線與鐵路斜交，夾角約66°，新建橋墩距離既有鐵路中心線最小距離僅7.96 m，距離既有鐵路柵欄最小距離僅4.04 m。

圖1 上跨京九鐵路立交改擴建工程

2 從設計層面保證結構安全

2.1 設計方案

根據鐵路建設工程安全風險管理要求，設計單位編制風險評估實施細則，通過風險識別、風險評價、風險控制等降低和減少災害及風險損失，按照規避風險原則合理選擇設計方案。

九洲高架立交橋不僅上跨京九鐵路新溪框架橋，且橋址處于中心城區，橋下是井岡山大道和江鈴立交，如圖2 所示。沿線各類管線密集、縱橫交錯，管線遷改對基礎施工影響大，限制條件多，建設難度大。根據設計文件，立交橋主跨優先考慮轉體施工方案，但受場地條件限制，主跨無法采用轉體施工方案，經過專家評審會議，決定采用預制42 m 小箱梁方案，兩側引橋則采用現澆箱梁方案。主橋、引橋與老橋上部結構主體結構不連接，跨縫設置橋面混凝土鋪裝采用UHPC，內部設置U 形不銹鋼板及橫向跨縫鋼筋加強。主引橋交接墩均為既有橋墩，引橋橋墩主要為方柱式、偏心方柱、花瓶式實體墩3種。

圖2 主跨縱斷面（m）

2.2 結構安全復核

為確保結構的安全，必須對既有橋墩和新建橋梁上部結構進行復核計算。設計單位采用橋梁博士v4.2、Midas Civil 2021 兩款軟件對橋梁結構進行仿真分析，設計荷載采用1.3 倍城市-A 級。主梁材料采用C50 混凝土，公稱直徑15.2 mm 的預應力鋼絞線，橋墩采用C35 混凝土，根據規范進行荷載組合。主梁部分仿真計算結果如圖3所示，持久狀況承載能力極限狀態下主梁的最大彎矩、剪力值均處于包絡圖內，說明在持久狀況承載能力極限狀態下，結構彎、剪承載力均符合規范要求，在其他條件下，主梁、橋墩結構驗算均符合規范要求，設計方案合理，保證了結構本身的安全。

圖3 主梁部分驗算結果（橋梁博士）

2.3 監測方案設計

為準確了解橋梁施工期間對京九鐵路框架橋的影響，及時發現可能存在的危險，并采取相應措施，將不利影響減至最小，根據有關規范要求并結合該工程特點、現場情況及業主要求，該工程現場監測的主要內容見表1。

表1 測點布置統計

根據設計要求，橋梁沉降觀測點可利用在混凝土結構上植入鋼釘設置，也可以利用植筋方式在相應位置上設置變形觀測點，但由于現場橋梁施工需要使用大型設備，為了預防大型設備作業時損壞既有橋墩，故該項目宜采用沉降貼紙萊卡銦鋼尺貼標，如圖4 所示。為在新溪框架橋每個墻身、墩柱及頂板上布設裂縫監測點，使之能夠充分控制監測對象的變形狀態。

圖4 傳感器布設

3 從施工層面進行安全管控

3.1 安全風險源分析

對涉鐵橋梁施工階段進行安全風險分析是保證鐵路運營安全的重要保障，應充分研究施工過程中的風險源，并加以識別和干預，方可在施工中得到有效控制，減小對鐵路運營安全的影響。針對橋梁施工對既有鐵路的影響分析，需要采取安全防護措施的主要范圍有鄰近營業線的鉆孔樁施工、放坡開挖施工、墩柱和梁體模板、混凝土施工、大型設備等。表2 歸類了可能存在的安全隱患。

表2 施工風險源

3.2 規范施工設備操作

從表2 可知，直接或間接涉及大型機械的風險源較多，故規范施工設備的操作顯得尤為重要。合理高效的設備操作不僅可以確保施工進度，保障施工人員的生命安全，還能最大程度地降低施工機械侵入鐵路限界，保證營業線安全。首先，大型機械操作人員（吊車、鉆機、挖掘機、汽車泵）等需進行崗前培訓，考試合格后方可上崗。其次，在現場作業時，必須嚴格按照操作規程進行，在進行有侵入鐵路限界的操作時，應提前做好預案，如圖5 為汽車吊操作空間示意，不得隨意變更操作方式，避免因操作不當引發事故。同時，設備操作人員要時刻保持專注，杜絕操作中的馬虎大意，確保每個動作精準有序。另外，設備的日常檢查和維護也是保證操作順利的關鍵，定期對設備進行維護，及時發現并解決潛在問題，避免在施工過程中出現設備故障。

圖5 承臺鋼筋、模板吊裝站位布置（m）

3.3 自動化監測系統

由于現場施工環境較為復雜，為保證人員安全，現場采用了自動化水準觀測系統。根據現場實際情況及受影響范圍，共布設12 個垂直位移監測點。垂直位移監測主要采用液壓式靜力水準儀對各監測對象進行監測，采用液壓式靜力水準儀LY211A 可在無需操作人員干預的條件下，實現自動觀測、記錄、處理、存儲、報表編制、預警預報等功能，具有穩定性好、抗干擾能力強、受外界溫度環境影響小、體積小、防潮防水等性能，設備工作電壓為12~36 V，可在-25～75 ℃溫度下正常工作，監測精度能達到±0.1 mm。

圖6所示的是基于靜力水準儀的自動化觀測系統。該系統主要由靜力水準儀和靜力水準管路組成。靜力水準儀包括主體容器、連通管、傳感器等部件。靜力水準儀是利用連通液的原理進行沉降觀測，多支通用連通管連接在一起的儲液面總是在同一水平面上，通過測量不同儲液罐的液面高度，經過計算可以得出各個靜力水準儀的相對差異沉降。

圖6 基于靜力水準儀的自動化觀測系統

通過數據分析，評定施工對既有京九鐵路設施結構的影響，及時判斷既有鐵路設施的結構安全，對可能發生的事故提供及時、準確的預報，避免事故的發生。

4 結語

在涉鐵橋梁設計階段應充分考慮結構穩定、荷載承受能力和防護措施，從結構本身保證安全。施工階段要嚴格執行設計方案，確保材料質量和施工工藝符合標準要求，同時需要對潛在的風險進行分析，并采取正確有效的規避措施。只有在設計和施工的每一個環節都嚴守安全原則，才能實現涉鐵工程的安全管控目標。