京石客運專線跨307國道大橋(48+80+80+48)m連續(xù)剛構(gòu)跨石太鐵路施工技術

祁璽劍

(中鐵十二局集團有限公司，太原 030024)

京石客運專線跨307國道大橋(48+80+80+48)m連續(xù)剛構(gòu)跨石太鐵路施工技術

祁璽劍

(中鐵十二局集團有限公司，太原 030024)

現(xiàn)澆連續(xù)梁(剛構(gòu))跨越既有鐵路施工工藝復雜，對施工安全性要求較高。根據(jù)京石客運專線跨307國道大橋(48+80+80+48)m連續(xù)剛構(gòu)的跨既有石太鐵路線施工，從緊鄰既有線的5號墩防護樁及墩身施工、0號塊及掛籃懸臂澆筑施工進行了較為詳細的介紹。在跨既有石太鐵路采用無棚洞全封閉掛籃施工技術，保證了鐵路的運營安全。

鐵路橋;防護樁;高墩;連續(xù)剛構(gòu);封閉掛籃;懸臂灌注法;施工

1 工程概況

京石客運專線跨307國道大橋，大橋中心里程為DK23+635.74，全長459.13 m，孔跨布置為:3-32 m簡支箱梁+(48+80+80+48)m預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)+3-32 m簡支箱梁。設計以連續(xù)剛構(gòu)上跨307國道和既有石太雙線鐵路，交角分別為72°23'和83°02'，連續(xù)剛構(gòu)的5號墩毗鄰既有線，墩高74 m，為全線最高墩。主梁平面位于R=8 000 m曲線上，縱斷面位于縱坡-3.5‰的直線上，梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。中支點處梁高6.09 m，跨中及邊支點梁高3.69 m，梁底面采用二次拋物線過渡。箱梁頂寬12.2 m，箱梁底寬6.4 m。采用懸臂現(xiàn)澆法施工，中支點0號塊梁段長度12 m，一般梁段長度分成3.0 m和3.5 m，中跨合龍段長2.0 m，邊跨直線段長度分成3.0、3.0 m和3.75 m 3段。最大懸澆段重1 497.3 kN。懸臂施工采用先中跨合龍，后邊跨合龍。懸臂澆筑分段見圖1。

2 工程特點和施工難度

(1)大橋5號主墩毗鄰既有石太鐵路，墩高為74 m，基礎和墩身施工時可能危及鐵路運營行車安全。

(2)大橋上跨307國道和既有石太鐵路，主梁懸臂施工時也可能危及公路和鐵路運營行車安全。

圖1 懸臂澆筑分段示意(單位:m)

(3)大橋3號和7號過渡墩位于山谷兩側(cè)陡峭山坡上，且墩比較高，邊跨直線段A13段采用支架法或臨時托架法施工安全風險和施工難度都比較大。

3 總體施工方案

根據(jù)設計和現(xiàn)場實際情況，經(jīng)認真分析和研究，在5號墩樁基和承臺施工前，對侵入既有線路基邊坡線內(nèi)部分，采用C25鋼筋混凝土排樁防護。主橋高墩采用CB-240懸臂爬模施工。連續(xù)剛構(gòu)0號塊采用托架法施工。懸臂施工上跨既有石太鐵路采用無棚洞全封閉掛籃施工［3］。邊跨直線現(xiàn)澆段利用掛籃懸臂澆筑施工 A11和 A12段，A13段利用掛籃采用吊架法施工。

4 在既有石太線上不需搭設棚洞的理由

(1)設棚洞只能對施工期間的小型物體進行安全遮擋，對于稍大物體或掛籃的傾覆，從70 m高空自由落體下來，那是災難性的，棚洞不會發(fā)生作用，這樣跨既有石太線懸臂澆筑施工防護的關鍵是采取措施保證橋上稍大物體不墜落和掛籃不傾覆，而對于小型物體的遮擋，可完全由全封閉的掛籃避免，不會有任何小物體掉落。

(2)根據(jù)以往工點施工情況，在棚洞的搭設、拆除過程中，存在較大安全風險，而且發(fā)生安全事故概率遠遠高于掛籃施工高空落物的概率。

(3)棚洞的搭設拆除共需要點35次之多，給繁忙的石太線增大運輸壓力，同時正值電煤運輸緊張之時，要點極其困難。而取消棚洞采取全封閉掛籃只需要點5次。

(4)國內(nèi)已有多次跨越既有線不設防護棚洞的成功經(jīng)驗。如中鐵十七局施工的石家莊市槐安路跨京廣編組站公路斜拉橋等采用封閉掛籃安全跨越。

5 施工關鍵點

5.1 5號墩防護樁施工

5號墩樁基承臺施工前，侵入既有線路基邊坡內(nèi)部分，采用C25鋼筋混凝土排樁防護。防護樁采用φ1.25 m挖孔樁，間距1.5 m，防護樁懸臂部分與錨固部分比例為1∶1。

樁孔間隔開挖，待樁身混凝土強度達到30%后再開挖鄰樁，避免抗滑樁受到影響和破壞。樁頂高程與承臺路基邊坡開挖線平齊或略高。樁頂用鋼筋混凝土系梁進行連接，系梁寬度為1.5 m，厚度為1.3 m，將防護樁連接成整體。

5.2 5號墩墩身施工

5號墩墩身采用CB-240懸臂爬模施工，模板系統(tǒng)由吊架平臺、主平臺、上平臺、桁架主背楞、模板、后移裝置等組成。該模板系統(tǒng)由多層作業(yè)平臺組成，模板(桁架)側(cè)面、平臺下面由立網(wǎng)和平網(wǎng)層層封閉，防止高空落物，CB-240懸臂爬模總裝圖見圖2。模板吊裝采用塔吊進行，起吊時由專人指揮，作業(yè)半徑控制在墩身有效施工范圍內(nèi)(規(guī)定為墩身外邊緣4 m)起吊旋轉(zhuǎn)，確保吊裝時保證既有線行車安全，塔吊每10 m設1道附墻桿，確保塔吊安全。模板提升采用塔吊進行，混凝土輸送采用泵送混凝土，泵管布設在空心墩內(nèi)側(cè)。

圖2 懸臂爬模總裝圖(單位:mm)

5.3 0號塊施工

0號塊采用墩頂臨時托架法施工，托架進行結(jié)構(gòu)設計，具體見圖3，其強度、剛度和穩(wěn)定性滿足施工要求。施工前對托架進行堆載分級預壓，預壓總重為箱梁自重的120%，以檢驗托架鋼結(jié)構(gòu)安全性，并消除結(jié)構(gòu)非彈性變形，得出彈性變形量，以便在立模時控制底模高程。

圖3 0號塊托架結(jié)構(gòu)

5.4 連續(xù)剛構(gòu)封閉式掛籃懸臂澆筑施工

1號、2號、3號梁段遠離既有線，在這些節(jié)段的施工中不會危及既有線安全。最重梁段為1號段，重1 500 kN。4號段開始跨越既有石太線，8號段跨越結(jié)束。工作狀態(tài)傾覆穩(wěn)定、走行狀態(tài)傾覆穩(wěn)定在最大程度上跨越既有線之前已得到檢驗。在前4段安全的情況下，5～8號梁段重顯著減小，跨越既有線時更加偏于安全，不會造成危害。為便于操作安全，減少掛籃作業(yè)高度，掛籃采用鳥嘴形掛籃。掛籃所有作業(yè)點均設置安全操作平臺和防護網(wǎng)，掛密目鐵絲篩網(wǎng)，掛籃防護總裝圖見圖4。

圖4 掛籃防護總裝圖(單位:cm)

(1)掛籃結(jié)構(gòu)形式、主要性能及特點

適應最大梁段重:1 500 kN;

適用施工節(jié)段長:3.0～3.5 m;

適用梁體寬度/頂板:6.4 m/12.2 m;

適用梁高:6.2～2.8 m;

掛籃自重:500 kN;

走行方式:無平衡重自行式;

工作狀態(tài)傾覆穩(wěn)定系數(shù):＞2.0，走行狀態(tài)傾覆穩(wěn)定系數(shù):＞2.0。

掛籃由菱形主構(gòu)架、底模平臺、內(nèi)外模板、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)及走行系統(tǒng)6大部分組成。

(2)掛籃荷載試驗

為檢驗掛籃在懸灌及走行過程中的安全性，確保施工的順利進行，必須進行加載試驗。掛籃的荷載試驗在加工廠內(nèi)進行，采用千斤頂加載，加載按掛籃及最大梁段重之和的1.2倍進行。卸除后錨，在前上橫梁上模擬走行狀態(tài)加載，試驗走行過程的安全性。

(3)掛籃走行

掛籃走行軌道是關鍵，要求軌道必須保證每m有1根φ32 mm精軋螺紋鋼和豎向預應力筋相連，且錨固處的墊片要求厚度不小于20 mm，周邊搭接不小于20 mm，連接套內(nèi)上下精軋螺紋鋼距離相等，錨固的螺帽要求用套筒扳手加1.2 m鋼管力臂旋緊。軌道下鋼枕的布設按間距0.5 m布置。

在拆除后錨前確認張拉壓漿已經(jīng)完畢，所有滑移梁已轉(zhuǎn)換到滑動狀態(tài)，在倒鏈受力的情況下，精軋螺紋鋼的上下螺帽已旋緊。在拆除底模吊帶后，進入滑動狀態(tài)。

(4)滑動時的保護措施

①在掛籃滑動時主要靠反扣輪將力傳到軌道上，為防止反扣輪從軌道內(nèi)脫出，在反扣輪前端的主構(gòu)架橫桿下焊接30 cm長的I32型鋼，在滑輪失效的情況下，可利用工字鋼的底部外緣緊急制動。

②滑動時在主構(gòu)架橫桿中部靠后處安裝扁擔梁，利用豎向預應力將扁擔梁連起來，扁擔梁底部與主構(gòu)架橫桿之間預留2 cm間隙，使主構(gòu)架在行走時能夠在扁擔梁底部自由通過。在軌道錨固失效時，前者保護則失去功效，此項保護直接與豎向預應力筋相連，與軌道無關。

③掛籃行走到位后，第一時間內(nèi)將后錨扁擔與預埋的精軋螺紋鋼連接并且壓緊，后錨的數(shù)量不少于6根φ32 mm精軋螺紋鋼。掛籃行走結(jié)束，解除警報。

④安裝底模吊帶后，拆除底模保護，將底模保護精軋螺紋鋼轉(zhuǎn)換成工作狀態(tài)(用精軋螺紋鋼把底模后橫梁錨固在已成梁段上)。轉(zhuǎn)換滑移梁后吊點至工作狀態(tài)，掛籃到位。

(5)鋼筋綁扎

鋼筋綁扎在模內(nèi)進行，無墜落風險。該道工序進行時應將橋面防護欄桿延長至外側(cè)模，加強橋面巡視，避免人為的亂扔雜物，造成行車或人身安全事故。

(6)混凝土施工

澆筑混凝土一般在10 h左右完成，要求模板拉筋均采用雙螺帽加固且直徑不小于φ20 mm。端頭板加固在縱向鋼筋上，縱向鋼筋根據(jù)設計要求與已成梁端的縱向鋼筋焊接。腹板上用2根雙槽鋼做背帶，用φ20 mm鋼筋通過內(nèi)模和外模將其固定，防止跑模。

混凝土澆筑時注意腹板澆筑速度，防止?jié)仓俣冗^快造成翻漿，一次澆筑高度不超過30 cm，振搗到位后再進行下一層的澆筑，混凝土的坍落度不超過18 cm。

混凝土澆筑采用輸送泵進行，為防止輸送泵出現(xiàn)故障，均采用備用輸送泵，以免造成混凝土長時間停滯。如果出現(xiàn)多余的混凝土，不得從端頭丟棄，人工運送至連續(xù)梁根部，用塔吊吊至墩下廢棄。

(7)張拉壓漿

張拉工序主要是防止因張拉意外出現(xiàn)斷絲滑絲現(xiàn)象，造成千斤頂墜落危及行車安全，要求張拉時千斤頂后安裝擋板，同時安裝防護網(wǎng)，防止夾片或鋼絞線斷絲飛出。張拉千斤頂采用鋼絲繩與掛籃主構(gòu)架連接。

(8)掛籃防護

將掛籃底模平臺、外側(cè)模、掛籃的前端、后端用鋼框架掛密布鋼絲網(wǎng)封閉，將掛籃整體“兜”住，使掛籃成為一個獨立的與外隔絕的封閉操作空間。

①防護范圍:掛籃前移方向超出底下前橫梁1.3 m，后側(cè)方向超出后橫梁1.0 m，高度方向超出梁體1 m，總高度為9.1 m。

②防護范圍內(nèi)全部密布鋼絲網(wǎng)封閉，網(wǎng)眼尺寸5 mm，防止施工中鋼筋或石子掉落到橋下。

③防護框架吊桿采用φ32 mm精軋螺紋鋼，將2［20槽鋼用吊桿懸掛在底模前后橫梁上，在［20槽鋼上按0.6 m間距鋪設［16槽鋼，在［16槽鋼上鋪厚3 mm鋼板，形成一個平臺，同時將鋼板焊高50 cm，形成一可儲存水的“水池”。在平臺上焊接φ40 mm立柱鋼管，間距2.0 m，鋼管用40 mm×40 mm×4 mm角鋼橫向連接成整體。鋼板焊接無縫隙，確保不漏水。

進行每日巡檢，網(wǎng)內(nèi)堆積的雜物要每日清理，破損的安全網(wǎng)要及時修復，遇有雨天或養(yǎng)護用水在后橫梁處安設水泵，及時抽干，由防護組組長負責整改落實。

(9)箱梁養(yǎng)護

為不影響既有線接觸網(wǎng)，箱梁養(yǎng)護采用養(yǎng)護劑噴涂，不采用灑水養(yǎng)護。

(10)其他防護措施

項目部設置安全防護小組對既有線進行防護。在掛籃行走和混凝土澆筑工序進行時，防護人員提前半小時到達指定地點(距施工現(xiàn)場各800 m處)進行防護，直到工序完成1 h后結(jié)束，如發(fā)生緊急情況，防護人員應及時與駐站聯(lián)絡員取得聯(lián)系，由駐站聯(lián)絡員向車站調(diào)度室進行匯報，必要時由安全防護人員用防護旗攔截火車。上下行兩側(cè)安全防護人員在緊急情況下負責施工地點既有線兩邊正常防護。

5.5 中邊跨合龍

本橋設計工況為先中跨合龍，后邊跨合龍。合龍段采用吊架法施工，中邊跨合龍施工步驟如下。

(1)對稱施加中跨合龍段壓重460 kN(每端)，同時在中跨合龍段施加4 000 kN的水平力。

(2)用T構(gòu)兩端的掛籃作為吊架，對稱安裝中跨合龍段吊架和合龍撐架，臨時預應力束張拉鎖定。

(3)綁扎鋼筋，選擇一天中氣溫最低的時間澆筑混凝土，邊澆筑混凝土邊同步拆除中跨合龍段壓重。

(4)待混凝土強度和彈性模量達到設計值的100%且混凝土齡期5 d以上，解除中跨合龍段4 000 kN水平頂推力，拆除中跨合龍段吊架合龍撐架和施工掛籃，按設計張拉順序，張拉中跨合龍段縱橫向鋼束和豎向預應力鋼筋，管道壓漿封錨。

(5)對稱移動邊跨懸臂澆筑施工掛籃，繼續(xù)施工邊跨A11、A12段。

(6)安裝邊墩墩頂支座，利用掛籃作為吊架，一端懸吊于梁段，另一端用方木支墊于邊墩墩頂，施工A13段，至此邊跨直線段施工完畢，拆除吊架。

6 結(jié)語

京石客運專線跨307國道大橋(48+80+80+48)m連續(xù)剛構(gòu)已經(jīng)順利完工，施工過程中，未出現(xiàn)任何安全質(zhì)量問題，施工實踐證明，本次施工所采用的施工方案和防護措施是合理的，能為以后類似跨鐵路線橋梁施工提供借鑒。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.JTJ041—2000 鐵路橋涵施工技術規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2000.

［2］ 鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院.TZ213—2005 客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］ 王振巖，李琳.石武客運專線東孟姜女河特大橋(32+48+32)m預應力現(xiàn)澆連續(xù)梁跨新荷鐵路施工技術［J］.鐵道標準設計，2010(9):89-92.

［4］ 張堅.石武客運專線駐馬店特大橋(40+64+40)m連續(xù)梁施工技術［J］.鐵道標準設計，2010(9):98-100.

［5］ 龔寅.武廣客運專線南環(huán)線特大橋連續(xù)箱梁懸臂澆筑施工技術［J］.鐵道標準設計，2008(5):69-73.

［6］ 徐華軒.預應力混凝土連續(xù)梁設計與施工中若干問題探討.鐵道建筑技術［J］.2010(8):1-5.

［7］ 常鐵良.滬杭高鐵步云特大橋連續(xù)箱梁線形控制施工技術.鐵道建筑技術［J］.2010(6):14-18.

［8］ 丁興華，高俊，陳鵬.懸臂澆筑連續(xù)梁施工技術探討［J］.交通科技，2007(7):14-16.

［9］ 黃騰，張書豐，張登精.大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁施工控制技術［J］.河海大學學報，2003，31(6):669-674.

［10］于春濤.黃坊溪3號大橋連續(xù)梁邊跨合龍施工技術［J］.石家莊鐵道大學學報:自然科學版，2011，2(S):91-94.

Construction Technology of(48+80+80+48)-m Continuous Girder of Bridge(Spanning over 307 National Road)in Beijing－Shijiazhuang Passenger Dedicated Line When Spanning over Shijiazhuang－Taiyuan Railway

QI Xi-jian
(China Railway 12th Bureau Group Co.，Ltd.，TaiYuan 030024，China)

When spanning over an existing railway，the construction technology of cast-in-situ continuous girder(rigid frame)is complicated，and it has a high demand on construction safety.The paper takes the construction of the intersection as an example，in which the(48+80+80+48)-m continuous rigid frame of the bridge(spanning over 307 National Road)in Beijing-Shijiazhuang Passenger-dedicated Line spans over the existing Shijiazhuang-Taiyuan Railway.And then the paper makes a detailed introduction about the construction，including the No.5 pier's fender pile and pier body，No.0 part，and the cantilever-casting by the form traveler.In addition，the technology of the form traveler that is none tent-hole and fully enclosed was utilized in the construction of the intersection between this bridge and the existing Shijiazhuang-Taiyuan Railway，so the safety of railway operation was ensured.

railway bridge;fender pile;high pier;continuous rigid frame;fully enclosed form traveler;cantilever-casting method;construction

U448.23

B

1004-2954(2012)07-0087-04

2011-12-06

祁璽劍(1962—)，男，高級工程師，1987年畢業(yè)于長沙鐵道學院。