鐵路框架橋上跨高速公路匝道施工安全性影響因素

吳 應 天

(甘肅省交通科學研究院有限公司,甘肅 蘭州 730000)

由于受既有公路、地質條件的限制,使得鐵路建設跨越既有公路現象越來越多。鐵路跨越公路施工時，如何既保證鐵路工程施工安全，又使既有公路安全，確保既有公路正常運營是施工中必須解決的關鍵問題。

本文結合鐵路框架橋跨越高速公路的實際情況，在保證高速公路車輛安全運營的基礎上，介紹了該鐵路框架橋跨越高速公路施工對公路及其附屬設施的安全性，頗值同類工程施工時借鑒。

1 工程概況

某新建鐵路框架橋在G30連霍高速公路某入口匝道(距收費站660 m處)上跨匝道。高速公路匝道與鐵路法線斜交角度為10°，該橋由兩個獨立箱體組成。采用分孔施工的方法進行施工。

2 框架橋上跨高速公路出入口匝道工程對公路質量和安全的影響分析

為明確鐵路框架橋施工對匝道的不良影響，現將框架橋上跨高速公路出入口匝道施工對匝道、公路及其附屬設施質量和安全的影響因素分述如下。

2.1 框架橋上跨G30連霍高速公路出入口匝道對匝道質量的影響

1)框架橋結構穩定性對匝道質量的影響。由于框架橋與匝道立體交叉，框架橋不僅承受火車和汽車的交叉靜、動荷載，且承受地基反力及環境荷載等作用，其受力非常復雜。若框架橋地基處理不好，在上述最不利荷載組合作用下，框架橋不僅可能會產生整體下沉、抖動、轉動等，還有可能產生結構局部變形等。

2)框架橋結構承載力對匝道質量的影響。由于火車和汽車荷載的雙向作用，框架橋不僅受力異常復雜，而且隨著近年來公路上重型車輛的增加，框架橋承受的荷載遠遠大于其設計荷載。若框架橋設計承載力不足，易造成框架橋過早損壞，進而影響到匝道的質量與安全。

3)基坑開挖對匝道質量的影響。a.公路路基的土體在開挖前處于應力平衡狀態，由于人為的開挖，基坑兩側的土體因臨空會出現應力釋放現象，致使基坑兩側的土體松動，有可能造成開挖處路基輕微坍塌。b.基坑開挖較深，在汽車荷載作用下，若支護不當，則有可能造成公路路基塌陷。c.雨季施工時，若不做好防雨及排水措施，將會使基坑遭受雨水浸泡，從而影響公路路基的穩定性。

4)基坑回填對匝道質量的影響。a.在基坑回填時，基坑兩側的土體處于臨空狀態，路基土體中的孔隙水會因夯實機械產生的振動流失，造成土體結構破壞，影響公路路基的穩定性。b.由于基坑空間相對較小，大型壓實機械對回填土分層壓實時效果一般無法達到理想的碾壓效果，所以有可能會存在局部漏夯和壓實度不易達到規范要求的情況，從而在恢復通車后導致基坑回填處路基產生沉降。c.在新、老路基搭接處，由于新、老路基材料的性能與力學性能差異較大，兩者無法在第一時間內形成受力共同體，因此在車輛荷載及土體永久固結作用下，新、老搭接處周圍會產生不均勻變形，從而導致該處路基產生較大的不均勻沉降和橫向裂縫。

5)線路恢復對匝道質量的影響。a.新路面與原路面和框架橋底板與公路路面搭接處，由于材料和壓實密度不同的原因，造成搭接處路面不平整，加大了車輛對路面的沖擊力。如果處治不合理，容易產生施工縫。在雨季時，雨水沿施工縫較易進入表面層，滯留于瀝青混凝土的空隙中。在車輛的反復作用下，動水壓力易使瀝青從粒料表面逐漸剝落下來，面層將產生網裂、變形和坑洞等破壞，隨著時間的推移，將會造成路面大面積破損。b.路基若壓實密度不符合規范要求，在永久固結沉降以及滲水作用下將產生局部沉降，進而導致路面產生沉陷、松散、龜裂和不平整。c.由于受框架橋底板頂部標高和凈空的影響，道路恢復后可能導致匝道縱斷面線形不符合公路規范的要求，從而降低公路的服務功能，有可能造成交通事故的發生。

6)排水系統對匝道質量的影響。高速公路匝道的排水系統較為完善，該工程施工后必將破壞原有的排水功能，若不對公路原有的排水設施進行改造，那么有可能導致公路部分的排水功能失效，造成雨水滲入路基土體或沖刷路基邊坡，引起公路路基沉降，進而加速路面破壞。

2.2 框架橋施工對匝道安全的影響

1)G30高速公路武威出入口匝道為武威市出入高速的主要通道，車流量較大。框架橋施工期間，入口匝道封閉，再加之基坑開挖的影響，出口匝道只能確保兩個車道通行，因此會降低高速公路的服務功能，從而造成大面積的堵車。

2)施工時若圍護設施、警示標志和交通疏導等不當，則有可能影響公路上行駛車輛的安全。

3)夜間施工的燈光、鋼筋焊接時的弧光可能會對行駛車輛的安全造成影響。

4)若不對鐵路橋梁跨越公路處進行防拋物的防護，鐵路橋上的道砟或其他雜物掉落后，可能危及公路上的通行車輛及人員的安全。

3 對策及建議

總體上應根據施工點的具體情況，結合運用公路的相關規范進行計算和設計。施工上嚴格遵循施工規范，并采取合理的施工工藝、施工程序和安全措施，科學地組織人力、物力，確保該工程在保證質量和安全的前提下順利完成。

3.1 保障匝道及公路附屬設施質量的對策及建議

1)框架橋設計的對策及建議。

由于框架橋受力復雜，因此建議根據最不利荷載驗算框架橋的強度、剛度、穩定性及其地基承載力。

2)基坑開挖質量的對策及建議。

a.基坑開挖前宜在公路路面設置觀測點，開挖時，公路路面如有坍塌、沉降、裂縫等情況時，應立即停止施工，并采取有效的補救措施。

b.路面開挖要盡量將路面的破壞降到最小限度。開挖時，不應直接采用機械破壞路面進行開挖，宜用切割機對瀝青混凝土路面進行切割后再開挖。

c.基坑開挖過程中，為確保匝道路基的穩定性，應對通行側路基加鋼板樁支撐，支撐情況視土質情況而定。

3)基坑回填質量的對策及建議。

a.基坑回填前，必須將基坑中的積水、淤泥、雜物清除干凈。回填土含水量、壓實度、每層填土厚度等應按照JTG D30—2004公路路基設計規范要求執行。同時，對機械局部漏夯的位置，應采取人工補夯，確保路基質量達到規范要求。而且，路基回填施工因陰雨天氣停止施工時，應做好已填路基防雨措施，不得使路基浸濕。

b.在路基頂層宜設置補強層，以減少新老路基的橫向裂縫。

c.填料的選擇應符合公路相關規范要求，受基坑回填面積限制，路堤壓實度很難滿足相關規范要求，必將給公路的正常運營造成極大的安全隱患，建議用素混凝土作為填料，以減小路面沉降發生的可能性。

4)線路恢復質量的對策及建議。

a.公路面結構層應按照JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術規范的要求迅速進行恢復。同時，老路面的基層和面層宜按臺階分層銑刨，銑刨時應減少對已有結構的擾動，局部松動處應進行補強處理；尤其框架橋底板與路面搭接處要進行特殊處理，防止因剛度不同而造成路面結構的破壞。

b.為了使公路相交后縱斷面線形平緩、圓滑、視覺連續。應改善交叉處的公路縱斷面線形，在改善公路線形時，路基的壓實度必須符合公路規范的相關規定，從而確保行駛車輛的安全。

5)線排水系統的對策及建議。

框架橋施工完畢后，要完善匝道排水系統，尤其要加強框架橋與匝道交叉處的排水功能，交叉處路面不得有積水。

6)雨季施工質量的對策及建議。

雨季施工時，要做好防雨及排水措施，以防基坑內雨水滲入公路路基內。并且應在基坑兩側路面設置圍堰，防止雨水流入溝槽。

3.2 保障匝道及公路附屬設施安全的對策及建議

1)臨時封閉區兩頭應進行圍護，圍護設施宜采用高度不低于1.8 m、厚度不薄于2 mm的鍍鋅鐵皮波形板(藍色)遮擋圍護，內側用角鋼支撐固定。外墻標明工程相關內容，同時配設標識牌。現場的標志要醒目，施工現場圍擋應設置安全警示燈，夜間向車輛和行人發出警示，確保行人和車輛的安全通行。

2)應做好交通安全管制，夜間設紅色警示燈提醒。在距施工現場兩端規定距離內設立警示牌、導向牌等，并設立行車慢行提示崗，由專人負責執行，保證車輛和行人安全通行。

3)施工完畢后，要對公路周圍地貌及植被及時恢復。整個施工過程中，拆除的廢料應運至指定的堆料場，不得隨意丟棄。對于施工中的揚塵等，應進行不定時灑水除塵。

4)框架橋排水系統應自成體系排除，不得直接排至高速公路匝道的建筑限界范圍內。并在框架橋上設置防拋網，保證過往車輛和行人安全通行。