既有上跨鐵路立交橋改擴建施工技術

龍小偉

（中鐵二十四局集團有限公司，上海 200433）

1 工程概況

G107 國道跨京廣鐵路立交橋建成于1990 年，曾是湖北省孝感市連接主城區的重要通道。現因G107 國道改擴建施工，需拆除舊橋再重建，以提升橋梁的通行功能。舊橋為5×20m 簡支T 梁橋，全長100m，寬15m。舊橋拆除后，在原址新建2×60m 轉體T 構橋梁跨越京廣鐵路，3 墩2 跨，長120m。

項目所在地為京廣鐵路下行線K1124+310 附近，該鐵路為雙線電氣化鐵路，是國家重要鐵路干線，行車密度大，橋下凈空≥8m。

此工程的建成，能夠打通孝感東城區北上的交通“瓶頸”，極大提升周邊路網的通行能力，起到貫通南北、連通東西、梳理城區北向進出城交通的作用，符合孝感城市交通發展和城市的總體規劃，也是孝感城市社會經濟發展的需要。

2 總體施工方案

此項目由孝感市住房和城鄉建設局委托武漢武鐵工程項目管理有限公司代建，計劃工期20 個月。我們通過配合中國市政工程中南設計研究院多次對接武漢武鐵工程項目管理有限公司后，明確采取“先拆后建”的總體思路進行施工。

（1）采用架橋機對既有鐵路橋的T 梁進行拆除，蓋梁及墩柱采用繩鋸分段切割后利用架橋機吊裝至指定位置。拆除之前需對G107 國道封閉，配合交通部門做好交通導改工作。

（2）新建兩幅2×60m 轉體T 構橋梁跨越京廣鐵路，為了在施工期間最大程度保障京廣鐵路線的正常運營，采用支架法現澆梁部再平轉法施工。施工期間要與鐵路部門密切配合。

3 拆除既有鐵路橋施工要點

3.1 既有鐵路橋現狀

通過現場踏勘調研，既有鐵路橋上部結構為預制T梁，跨徑20m，橫橋向布置5 榀，濕接縫寬0.76m，跨中設兩道中橫隔板，兩端設一道端橫隔板。下部結構采用樁柱式橋墩，橋墩采用3 根直徑1.4m 的圓柱墩，柱頂接蓋梁。鉆孔灌注樁基礎，直徑1.5m，樁頂設地系梁連成整體。橋臺采用肋板式橋臺。橋梁第二聯跨越京廣鐵路，由于該橋梁為G107 國道的一段，車流量大。

3.2 拆除施工順序

鄰近營業線拆橋（5×20m 簡支T 梁橋）總體施工程序：架橋機安裝就位→第1 跨橋面附屬拆除（演練、破除鋪裝層調查結構）→橋面系破除→拆T 梁、橋墩蓋梁、墩柱→架橋機拆卸完成。

正式施工前，向中國鐵路武漢局集團有限公司申報橋梁拆除施工方案，方案審批后辦理封鎖監督計劃表，嚴格按照審批施工計劃進行施工。

3.3 拆除施工要點

3.3.1 架橋機拼裝及過孔

架橋機選用JQGS280t/60m 型，具有跨步行進、自平衡過孔、操作人員勞動強度低、各支腿靈活運行、過孔穩定好等優點。架橋機拼裝采用2 臺25t 汽車吊在第1 聯橋面進行，拼裝及過孔重點做好全面安檢和風險控制措施。

（1）現場安裝后須經專業的檢測檢驗機構檢驗合格，發放使用證、掛驗收合格牌后方可投入使用。架橋機應設置避雷裝置。架橋機縱向運行軌道兩側規定高度要求對應水平，保持平穩。架橋機工作前，應調整前、中、后支腿高度，使架橋機主梁縱向坡度＜1.5%。縱向行走軌道的鋪設縱坡＜3%，不滿足時應調整至此要求[1]。

（2）委托孝感供電車間對架橋機等設備的接地電阻進行測試，要求電阻不大于5Ω。接地采用50mm×50mm 鍍鋅扁鋼將蓋梁上的接地鋼筋和前后支腿橫移軌道焊接，形成接地線。

（3）架橋機在過孔過程中的前、中、后前支腿支設前，梁頂支設位置應用黃砂找平，并鋪設2cm 厚鋼板，以確保架橋機安全、穩定過孔。

3.3.2 上部結構分離及拆除

分離施工時，先破除橋面鋪裝層、調平層，主跨防撞欄桿、防撞墻可不拆除，后續直接和梁一起進行拆除。防拋網及其他附屬設施拆除時采用雙條麻繩把物體固定在既有老橋的防護欄桿上，確保附屬設施及防拋網不會墜落到鐵路線上。T 梁采用板式橡膠支座，支座上鋼板與梁體不連接，不影響拆梁。拆梁采用封鎖要點施工。上部結構拆除時，要特別注意以下兩點。

（1）梁板拆除按先邊梁后中梁的順序進行。拆梁前對梁進行逐片檢查，將梁表面清理干凈，確保梁被吊起后無異物掉落。梁分離可使用壓鉗分離，吊離梁片前必須清除雜物。根據濕接縫、中橫梁及端橫梁的長度、厚度及施工機具的構造效率，配備足夠數量的破碎錘及繩鋸。

（2）拆梁作業須統一指揮，嚴格按照架橋機操作規程進行。拆梁作業在天氣刮6 級以上大風時、雨霧天氣、夜間禁止作業。

3.3.3 下部結構拆除

蓋梁整體吊裝，每根墩柱分一次進行吊裝。單個墩身拆除前，先在墩身上部向下3m 位置設置抱箍，植入錨固筋，吊機通過吊鉤吊在抱箍耳朵上進行吊離。墩柱遺留部分采用風鎬點內鑿除、點內人工運出線路，同步進行。鑿除時采用維護隔離，防止人員隨意走動，造成線路影響。

4 新建轉體T 構橋施工要點

4.1 兩幅橋梁橫斷面布置

新建兩幅（60+60）m 轉體T 構橋梁跨越京廣鐵路，左幅三車道，右幅四車道。

（1）以既有橋中軸線為中心，左偏8.75m 新建2×60m 轉體T 構橋，橋面寬17m。下錨式接觸網柱距新建橋面邊緣1m，柱頂高程35.53m。左幅橫斷面布置：0.5m防撞墻+4m 非機動車道+0.5m 防撞墻+0.5m 路緣帶+3×3.5m 機動車道+0.5m 路緣帶+0.5m 防撞墻=17m。

（2）以既有橋中軸線為中心，右偏10.5m 新建2×60m 轉體T 構橋，橋面寬20.5m。下錨式接觸網終端柱距離橋面邊緣2.5m，柱頂高程35.37m。右幅橫斷面布置：0.5m 防撞墻+4m 非機動車道+0.5m 防撞墻+0.5m 路緣帶+4×3.5m 機動車道+0.5m 路緣帶+0.5m 防撞墻=20.5m。

4.2 新建施工順序

采用支架法現澆梁部再平轉法施工，順時針轉體86°就位。主要施工流程如下。

（1）鉆孔樁施工；轉體下轉盤施工；轉體球鉸安裝；轉體上轉盤施工。

（2）主墩施工，主墩縱向中心線平行于既有鐵路（后期通過轉體轉至本線線路中心線方向）。

（3）沿平行既有鐵路方向搭設梁部現澆支架；主梁施工完畢后呈兩側懸臂狀態；主梁平面轉體，主墩及主梁梁中心線與本線線路中心線重合；主梁平面線形與設計線形吻合、立面線形與本階段設計線形完全吻合后，施工混凝土，封固轉盤；搭設落地支架施工邊跨現澆段。

（4）合龍段施工，永久支座就位，完成體系轉換；最后進行橋面工程施工。

由于是營業線施工，在進行施工方案審查后，到中國鐵路武漢局集團有限公司辦理營業線施工安全審批手續，提報施工監督計劃。所有工作均提前3d 書面通知設備管理單位，在其派人員到場配合的情況下進行作業。

4.3 新建施工要點

4.3.1 箱梁施工

（1）支架預壓。根據橋址處地形地質條件，現澆梁采用貝雷片梁式支架+碗扣式滿堂支架組合式結構，樁柱式基礎。

為了消除地基的不均勻沉降和支架的非彈性變形，給后續預起拱提供依據，同時為了再次驗算支架的強度、剛度和穩定性，應在底側模部分安裝完成之后對其進行預壓，預壓重量為現澆箱梁重量的110%。根據現場場地條件結合現澆梁截面尺寸等，采用沙、沙袋、水袋組合方式進行預壓，先在底板上鋪滿散沙，上面鋪設水袋，沙袋布置在翼緣板位置，分三級預壓，每階段的預壓荷載分別為設計預壓重量的60%、80%、100%。

（2）箱梁混凝土施工。箱梁混凝土采用汽車泵泵送，路線走線方向左幅設置1 臺汽車泵，路線走向方向右幅設置1 臺汽車泵，分別布置在箱梁翼緣板兩側，8 輛混凝土運輸車。混凝土分兩次澆筑成型，第一次澆筑至內頂板下55cm 處，即內齒板底部位置。第二次澆筑剩余部位混凝土。

混凝土配合比應通過試驗確定，混凝土養護要求保溫、保濕、防曬，盡量減少收縮、溫差的影響[2]。

（3）預應力工程。（60+60）m T 構預應力筋的孔道由澆筑在混凝土中的波紋狀金屬管構成，壁厚≥0.3mm。箱梁頂板懸臂預應力束在主梁支架現澆時張拉，腹板預應力束待T 構轉體到位后落在支座上后在張拉。橫向預應力均采用兩端張拉方式。張拉前應對孔道進行摩阻測試。

預應力筋采用應力控制方法張拉，以伸長值進行校核。確定實際伸長值時，應包括初應力以下的推算伸長值和通過量測獲得的伸長值，理論伸長值根據預應力筋的長度、截面面積、彈性模量、平均張拉力計算確定，二者差值在±6%以內。張拉結束壓漿前，應清潔孔道，采用經過試配且各項性能指標符合設計要求的漿液盡早壓漿。

4.3.2 T 構橋轉體施工

橋長120m，包含轉體段長度110m 和5m 的后澆段（2 個），轉體段縱向劃分為14 個節段。

以左幅為例，右幅橋梁施工與之相同。

左幅17m 橋面寬截面采用單箱單室直腹板形式；主墩下部結構采用空心墻式墩，墩梁固結；鉆孔灌注樁基礎；承臺總高6.5m，兩層，下承臺高3.4m，上承臺高3.1m，上層兼做轉體支座的上轉盤。估算轉體總重量約176000kN。

選用一套HLDKA-4 型主從隨動控制液壓頂推系統，主要機具設備包括2 臺ZLD2000 型連續頂推千斤頂、2 臺ZTB25 液壓泵站和電腦。轉體轉盤內埋設有兩束牽引索，每束由19 根強度等級為1860MPa、φs15.24鋼絞線組成，其安全系數大于2。

（1）轉動原理。承臺分為下承臺和上轉盤兩部分，在中間增加了轉動核心結構球鉸。在下轉盤與上轉盤間布置4 道I28b 工字鋼鎖定，待梁體混凝土澆筑完畢后對稱解除鎖定。對盤繞在轉盤上的牽引鋼束施加牽引力，形成水平力偶使上轉盤以球鉸為中心帶動橋梁上部結構轉動就位[3]。

（2）轉體施工。應在正式轉體前進行試轉。試轉前，應提前收集如下參數：轉體拽拉力、靜摩擦力、動摩擦力、轉體速度。試轉結束，分析采集的各項數據，修正編制詳細的轉體實施方案，經中國鐵路武漢局集團有限公司批準后，才能正式轉體。本橋將順時針方向旋轉86°至成橋位置，轉體就位后調整梁體線性，封固中墩處球鉸結構的上、下盤。首先，轉體牽引力應有一定的富余，轉體牽引力計算如下：

式中：R——球鉸平面半徑，R=2m；G——轉體總重量，G=176000kN；D——牽引力偶臂，D=14.4m；f——球鉸摩擦系數，f靜=0.1，f動=0.06。

啟動時所需最大牽引力T=2/3×（R·G·f靜）/D=1629.63kN。

轉動過程中所需牽引力T=2/3×（R·G·f動）/D=977.8kN。

啟動時所需最大牽引力及轉動過程中所需牽引力均小于ZLD2000 型連續頂推千斤頂公稱牽引力2000kN，符合要求。

其次，按設計轉體角速度ω 為0.01rad/min（線速度v為1.0m/min），可以算得：

轉體梁端所過弧線長LD=2π×65×86/360=97.51m；轉體時間T=LD/v=98min。

牽引索控制角速度：86/98=0.88°/min。

最后，試轉時，轉體結構順時針轉動10°（具體度數以監控單位出具數據為準），用時11min，可以算得要點時間：T=98-11=87min。

施工需要垂直天窗時間，計劃要點150min，具體時間以中國鐵路武漢局集團有限公司批復的時間為準。等主梁轉體到位后，在當日氣溫最低且穩定的時段內進行合龍段施工，合龍后按設計規定完成體系轉換和支座反力調整[4]。

5 安全措施

（1）本工程上跨營業線施工的安全風險大、施工協調復雜，應該配備具有豐富營業線拆梁施工經驗和路局營業線施工培訓考試合格的安全員、防護員、技術人員等。

（2）對施工中使用的各類機械設備，定期、不定期地檢查、維修保養，保證有足夠的安全系數。所有動力、照明電路按照規定的線路進行鋪設，定時檢查，確保安全。

（3）可運用BIM 技術，收集現場視頻監控、轉速監測、應力監測、風速監測、溫度監測等數據，對轉體施工進行碰撞檢查、三維可視化交底，在轉體前將轉體時可能產生的問題一一模擬預判，把問題消滅在萌芽狀態，確保整個過程進度可控、安全有保障、質量一次成優[5]。

6 結語

既有上跨鐵路立交橋改擴建工程施工安全風險高、難度大，而且，臨近營業線和跨線施工均需要點施工，所以我們在建設過程中要充分考慮交通組織、城市環境、文明施工的要求，尤其是上跨鐵路工程部分，建設標準高，技術復雜，需要我們從人力、物力、財力、機械等多方面入手，結合鐵路部門批復的施工要點計劃，優化安排施工計劃，作好組織與協調工作，加強預控和工期的計劃管理，確保工程順利完工。