貝雷梁便橋在既有車站新建旅客地道施工中的應用

張東清

摘要： 本文以既有車站新建旅客地道工程為背景，介紹旅客地道出入口施工中基坑上方鋪設貝雷梁臨時便橋的設計與施工。既可最大限度地減少對既有線干擾，減少對車站站臺接發旅客列車影響，又能在貝雷梁橋下按明挖順作法施工旅客地道出入口結構；既安全可靠的加快新建旅客地道的施工進度，又很好地解決站臺接發旅客與基坑施工的立體交叉矛盾，為類似工程提供了參考，能廣泛推廣應用。

Abstract： Based on the background of the new passenger tunnel project at the existing railway station， this paper introduces the design and construction of the temporary belay beam laying above the foundation pit in the entrance and exit construction of the passenger tunnel. It can not only minimize the interference to the existing railway lines， reduce the impact on passenger trains receiving and dispatching at stations， but also construct the entrance and exit structures of passengers under the Bailey bridge under the open excavation method； It not only accelerates the construction progress of the newly-built passenger tunnels in a safe and reliable manner， but also satisfies the three-dimensional cross-contradictions between passengers receiving and receiving at the platform and the construction of the foundation pits. It provides a reference for similar projects and can be widely applied.

關鍵詞： 新建旅客地道；既有站臺出入口；貝雷梁便橋

Key words： newly-built passenger tunnel；existing platform entrances and exits；Bailey bridge

中圖分類號：U231+.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0122-04

1 工程概況

新建南廣鐵路貴港車站DK56+602 1-8.4m下穿旅客地道位于貴港車站中間位置，貫穿全站，穿越既有貴港車站19股道，貴港車站站改后穿越南廣車場7股道、黎湛車場13股道，線路法線與涵軸正交，軸向全長148.05m。新建地道黎湛場一、二站臺主框架及出入口采用全開挖現澆施工，為保證旅客、行包上下列車安全通過，施工又方便、快捷，選擇合理的施工方法及采用適宜的臨時站臺面支撐系統是本工程得以順利實施的關鍵。綜合各方面因素，提出在黎湛線貴港站一、二站臺新地道施工范圍基坑中部上方搭設48m貝雷梁便橋，一站臺便橋寬度為5m，二站臺便橋寬度為8.5m，貝雷梁采用321型，斷面尺寸為3m×1.5m。

2 便橋施工方案

2.1 施工方案

鑒于以上情況和特點，基礎采用C25鋼筋混凝土支撐樁（挖孔樁），樁直徑為1.25m，主框架兩側樁長為15m、兩頭樁長為8m；采用國產加強貝雷片支架拼裝成支架縱梁，支架結構均采用簡支布置，縱梁單跨16m，便橋總長48m。橋面以4.0mm花紋鋼板當面板，14槽鋼為橫梁，縱梁4片貝雷梁按2m間距布置（一站臺為2m，二站臺最大為1.15m），二站臺貝雷梁下設雙拼36工字鋼，貝雷梁便橋示意圖如圖1、圖2。

2.2 貝雷梁便橋縱橫梁檢算

2.2.1 恒載（以二站臺8.5m寬度計算）

①貝雷梁自重（3m一片梁）：287kg/片×4×10/3÷1000=3.827kN/m。

②14b型槽鋼橫梁自重（間距為0.6m一根）：8.5m×16.7kg/m×10÷0.6÷1000=2.366kN/m。

③4.0mm花紋鋼板自重：33.4kg/m2×8.5×10÷1000=2.739kN/m。

④人群荷載（3kN/m2）：3kN/m2×8.5m=24.6kN/m。

⑤手推行包車，集中荷載=7kN。

⑥雙拼36工字鋼自重：65.6kg/m×6.8m×10×2÷1000=8.922kN/m。

2.2.2 槽鋼橫梁檢算

14b型槽鋼架設在間距為2.0m的貝雷梁上，荷載考慮為均布荷載。14b型槽鋼按簡支梁考慮。

①荷載組合：

q=1.2×（2.366+2.739+24.6）/8.2+1.2×7=12.747kN/m

Mmax= q1l2/8=0.125×12.747×22=6.374kN·m

②截面參數及材料力學性能指標：Wx=0.87×105mm3；慣性矩Ix=609cm4=6.09×106mm4；[σ0]=170MPa，E=2.0×105MPa。

③承載力計算：

σmax=Mmax /Wx=6.374×106/1.67×0.87×105=43.87MPa≤[σ0]，按間距0.6m鋪設橫梁驗算合格。

④剛度：

荷載：q=1.2×（2.366+2.739+24.6）/8.2+1.2×7=12.747 kN/m

f=5ql4/（384EI）=5×12.747×20004/（384×2×105×6.09×106）=2.18mm≤[f0]=2000/400=5mm驗算合格。

2.2.3 貝雷支架縱梁檢算

貝雷梁按2m間距布置，本計算取一跨橋按最不利因素考慮，荷載位于貝雷梁中間位置。

①荷載組合：

均布荷載：q=1.2×（3.827+2.366+2.739+24.6+7）=48.638kN/m

②驗算強度：

貝雷片力學性能為：I=250500cm4；W=I/70=3578.5 cm3；E=2×105MPa；[M]=78.82t·m；[Q0]=24.52t。

①縱梁最大彎距：

Mmax=ql2/8=48.638×162/8=1556.42 kN·m

單片貝雷片承受彎矩：M = Mmax= 1556.42/8 = 389.104kN·m = 38.9t·m<[M]= 78.82t·m，滿足要求。

②單片貝雷片容許剪力：

Qmax= ql3/24EI=48.638×10×16003/（24×2×105×250500×4）=0.7t<[Q0]= 24.52t，滿足要求。

③撓度驗算：

fmax=5ql4/（384EI）=（5×46.638×103×164）/（384×2×105×106×250500×10-8×4）×103=20mm<[f]=L/400=1600/400=40mm，合格。

④橫向穩定性驗算：

貝雷支架橫向水平推力主要是受到風荷載的作用而產生的，所以要進行水平方向推力的驗算。依據《橋梁設計規范》JTJ021-89取值，及計算分折過程如下：

①風荷載標準值：ωk=βzμsμzωo

其中：ωk-為風荷載標準值（kN/m2）；βz-為高度z處的風振系數，取1.0；μs-為風荷載體型系數，取+0.8；μz-為風壓高度變化系數，取1.3；ωo-為基本風壓（Pa）；設計百年一遇風速V=27.6m/s，則ωo=V2/1.6=27.62/1.6=476.1Pa，在Auto CAD中查得面積S=14.4m2。

風力P=ωk×S=βzμsμzωoS=1.0×0.8×1.3×1.0×476.1×14.4=7130N=7.13kN。

由于風荷載帶來的彎矩為（貝雷梁高）：M=P×L/2=7.13×1.5/2=5.35kN·m

②貝雷梁應力：δ=M/W=5.35/1.38×10-3=3876kPa=3.88MPa，δ<[δ]=273MPa，故貝雷支架的穩定性滿足規范要求。

2.2.4 貝雷梁底橫向雙拼I36工字鋼檢算

I36工字鋼為每2個一組，架設在支撐樁間距為5.8m的支撐樁上， I36工字鋼按簡支梁考慮。

①荷載組合：

q=1.2×（3.827+2.366+2.739+24.6+7+8.922）=59.345 kN/m

②截面參數及材料力學性能指標：Wx=9.19×105mm3；Ix=1.65×108mm4；[σ]=170MPa，E=206GPa。

③承載力計算：

1）強度：

Mmax=ql2/8=0.125×59.345×5.82=249.546kN·m

σmax=Mmax/W=249.546×106/（2×9.19×105）=135.77MPa≤[σ0]，合格。

2）剛度：

荷載：q=1.2×（3.827+2.366+2.739+24.6+7+8.922）=59.345kN·m

f=5ql4/（384EI）=5×59.345×58004/（384×2×2.0×105×1.65×108）=13.26mm≤[f0]=5800/400=14.5mm，檢算合格。

一站臺便橋橋面寬度為5m，縱梁采用4片貝雷梁，橫向分配梁14槽鋼間距60cm，施工荷載小于二站臺，檢算通過可安全使用。

3 施工步驟

①采用既有線慢行，進行挖孔樁（支撐樁）的施工；

②采用既有線封鎖，進行站臺破除施工；

③采用封鎖鄰近線路，進行橫向橫抬貝雷梁的雙拼36工字鋼的安裝施工；

④待橫梁安裝完畢，在雙拼36工字鋼（橫梁）上進行人工貝雷梁縱梁的拼裝施工；

⑤待貝雷梁拼裝完畢，在貝雷梁上進行橫向14槽鋼分配梁的安裝施工；

⑥進行橋面板鋪裝及附屬結構的施工；

⑦地道出入口基坑開挖，框架現澆施工，涵背回填土；

⑧貝雷梁便橋拆除，恢復既有站臺面。

工藝流程圖如圖3。

4 便橋的施工工藝

4.1 人工挖孔樁施工

施工順序：申請鐵路慢行→場地平整→放線→定樁位→準備照明設備等→人工挖孔→每下挖1m進行樁孔周壁的清理、校核樁孔的直徑和垂直度→支撐護壁模板→澆灌護壁混凝土→拆模繼續下挖，達到設計深度，驗收合格→綁扎鋼筋籠→驗收鋼筋籠→灌注樁芯砼至設計頂標高。C25樁基混凝土灌注采用在貴港站旅客地道兩端（既有線外）設置混凝土地泵泵送，泵管橫向下穿線路股道（泵管做好絕緣）后，通到樁位處，在樁內下串筒灌注施工工藝。

4.2 站臺破除

采用列車限速60公里/h，站臺不停靠上下旅客，只作為列車通過；與車站協商，列車停靠點盡可能不到便橋施工范圍；便橋施工完成后，列車按正常位置停靠。

站臺破除施工，采用人力風鎬鑿混凝土站臺面，人力將破碎砼裝袋搬運至一站臺后倒運至棄土場。鑿除深度與支撐樁頂面標高一致。列車通過時，作業人員、機械停止施工作業并撤到限界外，駐站聯絡員、兩頭防護人員要及時通知現場防護員、施工安全員，及時停止作業。

4.3 便橋施工

便橋材料使用軌道運輸車一次性運到站臺中間，堆放位置和高度不得侵入鐵路限界，并保證行包車通行。

4.3.1 橫抬貝雷梁的雙拼36工字鋼施工

封鎖鄰近既有線路，人工將雙拼好的36工字鋼安裝到樁頂，并調整至中心線位、控制好標高，雙拼36工字鋼與樁頂預埋的？準22mm“U”型螺栓聯牢。

4.3.2 貝雷梁安裝

貝雷梁的位置需在雙拼36工字鋼上放線后確定，以保證便橋軸線不偏移。為減少貝雷梁的磨損，在I36b與貝雷梁之間墊3cm厚的硬質木。人工將每組貝雷梁尺寸拼裝好，3m一片拼裝成行，貝雷梁安裝到位后，橫向、豎向均焊定位擋塊及壓板，將其固定在雙拼36工字鋼的設定位置上。貝雷梁全部（長48m）拼裝完成后，貝雷梁底部采用[12槽鋼及U型扣橫向連成整體，槽鋼放置在貝雷片下弦桿頂部，單根長4m，每間隔一排貝雷梁采用U型扣將槽鋼與貝雷梁下弦桿連接牢固。

4.3.3 [14槽鋼分配梁安裝

貝雷梁拼裝完畢，其上鋪設[14橫向分配梁，間距60cm，[14與貝雷梁間采用Ф16“U”型螺拴固定，每個節點1套螺栓。也可以采用11號鐵絲（直徑3mm）雙拼絞住貝雷梁，每個節點絞一次。

4.3.4 橋面板鋪裝及附屬結構施工

橋面采用4mm厚花紋鋼板滿鋪（8.5m寬）進行鋪設。首先采用4mm花紋鋼板與槽鋼用電焊連接，焊接時在鋼板上壓重以保證鋼板與槽鋼貼緊。其次，在面板（鋼板）上設置6mm鋼板條（鋼板條寬100mm，橫向共4道），采用11號鐵絲將鋼板條與橫向分配梁綁扎牢固。

一站臺靠車站候車室一側便橋上安裝防護欄桿（高1.5m），立柱間距1.5m，橫桿采用Φ48焊接鋼管焊接；立柱底部焊接在便橋的橫向[14槽鋼上，防護欄桿內側安裝彩鋼板進行封閉，并設置安全標語和警示標語。二站臺兩側都為上下旅客線路，無需設置圍欄。

4.3.5 地道出入口基坑開挖，框架現澆施工，涵背回填土

旅客地道主框架已開挖完畢，出入口采用60小型挖掘機進行土方開挖，無法使用機械施工的土方采用人工開挖；基坑開挖完成后，其出入口按正常框架現澆組織施工。框架后背的回填土，采用軌汽倒運碎石至出入口位置，從股道空隙卸至回填部位，使用小型夯機分層進行夯實。

4.3.6 貝雷梁便橋拆除，恢復既有站臺面

貝雷梁便橋分左右兩幅，先拆除右幅便橋（四周設置臨時圍擋），及時恢復站臺墻及站臺面；開通右幅的站臺后再封閉左幅，進行左幅便橋拆除，恢復站臺墻及站臺面。整個施工過程在既有線封鎖點內進行，采用人工拆除施工便橋，軌道車將拆除材料運離施工場地。

5 安全措施

①便橋使用前，按照設計要求進行靜載試驗，計算出試驗荷載作用下控制截面產生的彎矩和控制截面內主梁弦桿的軸力，采用上下旅客量最多加行包車多輛進行壓重試驗，結果滿足規范要求。

②便橋使用前及使用后，定期對便橋進行檢查，重點檢查貝雷梁的邊接銷釘是否有松動、脫落，貝雷梁上下節點是否脫焊、螺栓是否松動等。

③便橋使用過程保持對貝雷梁軸力進行監測，選2個監測斷面，即選8榀貝雷梁弦桿進行軸力監測。每榀梁布測5個監測點，分別布設在上弦桿、下弦桿、三角中豎桿、豎壓桿及斜腹桿上。監測頻率，原則上1次/天，確保火車振動不會對便橋的穩定造成影響。

6 施工效果和體會

①經實踐檢驗，本法搭建的施工便橋穩定安全可靠， 在該工程施工期間，未發生一起人身、行車和施工安全事故。既保證了既有旅客站臺的正常使用和接發列車，又滿足了便橋下方框架橋的施工需要，同時還解決了施工運輸通道問題。

②本法采用的貝雷梁每節長度3m，便于運輸和人工搬運、安裝、拆除，適用于受施工場地條件限制而無法使用機械進行吊裝作業的既有線工點施工，該工程采用此方案施工，確保了質量和施工進度，為南廣高鐵順利通車奠定基礎。

③本法貝雷梁的布置間距為2m，且貝雷梁的高度較高，便于人工在施工便橋下方進行框架橋的基坑開挖、鋼筋綁扎、模板安裝和混凝土澆注施工。

④本法不僅解決了大跨度搭建施工便橋的難題，而且節約了大量成本（貝雷梁比較輕便，租賃費用也比較經濟合理）；同時，因貝雷梁的連接很牢固，保養工作量不大，節約了保養費用。

⑤貝雷梁高度與D型便梁高度相差不大，利于解決同一根支撐樁頂上安放貝雷梁和便梁高度差問題，便于方案實施。

綜上所述，貝雷梁架設施工便橋具有經濟和安全的優勢，在同類項目中一定的條件下值得推廣應用，在類似項目的施工中有借鑒價值。

參考文獻：

[1]姚詠川.淺談貝雷梁在某橋梁施工中的應用[J].四川建筑， 2012（06）.

[2]吳治勐，張發兵.貝雷梁滿堂支架技術在城際鐵路中的應用[J].云南科技管理，2012（05）.

[3]周斌，段妹.靳江河鋼便橋設計及施工簡介[J].黑龍江交通科技，2011（09）.