特殊条件下跨既有线悬浇桥梁施工安全控制技术

特殊条件下跨既有线悬浇桥梁施工安全控制技术摘要本文以西潼七标k92+621跨陇海线大桥悬灌梁施工的承台基坑及挂篮施工防护安全控制技术为讨论对象，主要介绍了在给定天窗时间不足、主桥桥下净空狭窄、墩台基础离既有线接触网距离较近等特殊条件下挂篮悬臂施工的各防护装置的结构、功能及主要使用特点。

通过工程实践证明，采用该特殊安全控制技术的挂篮装置不仅具有良好的防落物、防电、防火及现场使用性能，而且杜绝了门架防护施工中存在的诸多安全隐患与风险，加快了施工进度，为跨既有线的连续梁施工提供借鉴和参考。

关键词既有线；悬臂施工；挂篮；安全防护中图分类号u443.3 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）86-0150-060 引言近些年来随着我国公路、铁路建设事业的大力推进，跨既有线施工的悬臂连续梁桥数量越来越多，为保证新建桥梁施工时不影响既有线路的正常运营，以及其行车的安全性，一方面要防止施工时高空落物对既有线行驶车辆的危害，另一方面要保证新建桥梁的桥墩基础施工不影响桥下既有线路基础的整体稳定性。

在常规情况下跨既有线悬臂施工的连续梁桥，施工单位往往会采取落地式棚架防护或者附着于挂篮的封闭式绝缘防护棚这两种方式来防止施工期间的高空坠物。

最常规的落地式防护棚架的特点主要有：能有效防止高空落物，因此一般情况下多采用棚架防护方案，但是棚架搭设不仅增加了施工封锁的次数，而且在拆除防护棚架时对既有线正常运营也会造成影响，且需要大量的封锁时间，桥梁施工完成后拆除棚架的后续工程量也较大。

因此常规的落地式棚架防护方案已越来越不能满足跨越既有线的悬臂浇筑施工的连续梁桥高速发展建设的要求，所以目前通常的做法是在原始挂篮上安装封闭式绝缘防护棚，这不仅使其具备了普通落地棚架防护的原始功能，而且和落地式棚架防护相比，既节省了大量人工，又节约了材料，另外还能较大的降低悬臂施工对运营的既有线运营的影响。

所以目前施工方往往采用在普通挂篮上安装封闭式绝缘防护棚，不仅能够解决吊车无法在既有线附近就位的困难，也能够避免挖孔钻桩施工对既有线基础造成的扰动等危害。

然而对于一些特殊条件下的桥梁施工，如新建桥梁桥下净空有限，不满足棚架支护与铁路接触网支柱的安全距离[1]，以及桥梁轴向与既有线交角较大，造成新建桥梁主跨与既有线重合距离较长，且桥梁跨度较小，桥墩基础距离既有线基础较近等特殊条件。

在考虑桥梁施工的具体防护措施时更应该综合考虑，并应对其施工安全控制技术做深入探讨，以便将来指导同类桥梁施工。

本文结合潼关至西安高速公路第t-c07标段k92+621大桥上跨陇海线的特殊施工条件，重点研究连续梁桥悬臂施工的具体安全防护措施，以及临近既有线施工的承台基坑的安全控制技术。

1 工程概述1.1 工程概况由中铁五局集团机械化工程有限责任公司承建的西潼改扩建t-c07标段，起迄里程为k86+000～k94+571，全长8.571km，属于潼关至西安高速公路的一段，也是国家高速公路网连云港至霍尔果斯高速公路（g30）陕西境的重要组成部分。

本公路项目是在原路基础上进行加宽扩建，路线走向与老路相同，渭南过境段k86+000～k93+363.1采用新建八车道，其中k92+621系新建大桥，主桥上部结构为47m+80m+47m预应力混凝土连续梁桥，断面形式为单箱双室，箱梁高度由根部的5.20m按1.6次方抛物线变化至跨中的2.40m。

其梁体结构采用纵、横、竖三向预应力体系，变截面连续箱梁采用挂篮分段浇筑施工，箱梁除墩顶块件（0#、1#块）外，分10对梁段，即6×3.00m+4×4.00m进行对称浇筑，桥墩处块件长10m，合拢段长2m，边跨现浇段长6m，梁段悬臂浇筑最大块件重量1992kn。

主桥于k92+640.21处上跨陇海线，与陇海铁路斜交约149°，大桥分为左右两幅，每幅宽21m，两幅均由80m主跨跨越铁路，大桥跨越铁路平面示意图如图1所示，左幅箱梁左10.5m处立面布置图如图2所示。

据铁路监测统计数据显示，陇海线车辆运行繁忙，车辆通行间隔大致为5min，客车每次通过施工管段用时20s，货车通过时间平均为40s。

且车辆运行时间前后误差较大，客车通过时间虽有一定误差，总体表现为较规律，货车运行时间则比较随意，因此对其车辆具体通过时间进行统计难度较大。

陇海线客车通过时间段一览表如图3所示。

1.2 工程难点介绍该合同段工期仅为12个月，工期紧长，风险较高，施工技术难度大，主要体现在以下几个方面：一是大桥承台基坑位置距既有线铁路基础较近，为不影响铁路运输的正常进行，减轻桩基施工对铁路基础的扰动，必须做好承台基坑的防护工作；二是该桥上部结构设计为双幅单箱双室箱梁结构，桥面宽度大，箱梁内部结构尺寸复杂，行走挂篮工艺难度增加；三是大桥左右两幅与陇海铁路斜交149°，由于斜交角度较大，且桥梁主跨跨度并不大，因此导致箱梁80m主跨与既有线交汇距离长，由图1 k92+621大桥主桥与陇海铁路平面布置图也可以看出大桥0#块施工完毕，挂篮安装后即马上进入既有线上空施工，后期整个悬臂浇筑施工均位于既有线上方，又因陇海线车辆运行繁忙，车辆通行间隔为5min，大桥施工对铁路运输的运营安全影响相当大。

以上因素形成了该桥梁跨既有线施工过程的特殊条件，使其施工困难多、工期紧、压力重、难度大。

2 施工安全防护方案的确定本桥跨铁路悬臂梁施工的安全防护方案要求既要确保陇海线列车的安全运营，又要确保本桥施工按工期顺利进行。

基于本项目以上施工技术难点，和施工现场具体施工环境，着重考虑主跨墩柱、承台基坑施工的安全防护与悬臂浇筑挂篮施工的安全防护问题，公司派驻了以项目安质部牵头的工作组对方案比选进行认真讨论，就承台基坑防护及悬臂浇筑防护提出了相应的施工方案，并经多方面对比分析得出最安全合理的施工技术方案。

2.1 承台基坑施工防护方案桩基采用反循环回旋钻施工，并采用跳槽法施工工艺，先施工靠近铁路侧，然后再施工远离铁路侧桩基，反循环施工扰动少，成桩速度快，可以更有利于减少对铁路的影响。

承台采用钢板桩防护，基础开挖采用先从靠近铁路侧开始，向背离铁路的方向进行，在离既有线基础一定范围内严格采用人工分层开挖的方式。

墩身施工采用在承台上搭设钢管架，墩台身采用大块组合钢模板施工，并采用人工配合吊车安装的方式。

吊车就位于远离既有线的一侧，模板的吊装工作以及钢筋笼骨架的安装就位和混凝土的入模浇筑，均采用吊车操作。

2.2 门架防护方案由铁道部颁布的《接触网安全工作规程》[2] [铁运（1999）102号]，《电气化铁路有关人员电气安全规则》[3] [（79）铁机字654号部令]的有关规定：“在距离既有线接触网带电部位二米以内距离的建筑物上施工，必须将接触网断电”，“在距接触网带电部分二米到四米的导线、支柱、房顶及其它设施上施工时，接触网可不停电，但须有接触网工或经专门训练的人员在场监护”。

根据实测铁路与所建桥梁的立面位置，在左幅箱梁左10.5m处接触网柱顶部距箱梁的底部最小距离为3.27m（如图2），接触网柱顶部距挂篮底最小距离在2.27m。

因此如采用落地式棚架防护，施工时必须有接触网工或经专门训练的人员在场监护，且搭设落地支架，主桁架吊装需向西安铁路局申请要点封锁线路及接触网断电。

每天铁路部门可提供的天窗时间不大于20min，且不能保证每天都给天窗时间，另外由于桥墩边线位置距既有线中心线的距离仅为11.27m（如图1），落地支架防护要求在既有线上挖孔打桩，一方面对既有线造成危害，另一方面也会影响墩台基础施工作业面，又因为落地支架防护的安装和拆除工作繁琐，其难度也比较大。

因此，主桁架安装在交通繁忙的双线陇海铁路基本上是不可行。

所以，最终舍弃落地式门架防护方案。

2.3 挂篮防护方案根据本桥与既有线铁路的空间位置，以及以往在其他铁路线上成熟的施工、防护经验，在挂篮上采取必要的四防措施（防水、防电、防火、防坠落），以及覆着挂篮的全封闭周围防护措施，即在挂篮底部及周围设置安全防护设施，防止施工人员闯入铁路限界、机械设备侵入接触网安全距离，造成触电，施工过程中物品坠落造成接触网断电，物品掉落到铁路轨道内影响行车安全，养护用水等流入铁路限界影响行车及施工人员安全，施工过程中突发火灾影响火车运行。

挂篮防护包括设置接地、绝缘、防落物、防水、防火等措施。

有了这些防护措施，是可以对本桥进行施工的，同时，有了完备的、安全的防护措施，在挂篮正常施工以及挂篮走行的过程中均不需考虑铁路天窗时间，既可以保证全天候的正常施工，同时又保证铁路正常运营不受影响。

因此，本桥跨铁路悬臂梁施工的安全防护方案最终选用挂篮施工安全防护方案。

3 针对特殊条件制定的施工安全控制技术3.1 承台基坑施工安全防护技术桩基础施工采用反循环回旋钻施工，保证平台地面平整，并采用压路机压实，施工过程中钻机摆放平稳，必要时采用揽风绳加固；钻进过程中随时注意观察钻机的稳定性，确保钻机不发生倾覆。

钻孔桩采用跳槽法施工。

为防止塌孔，埋设6m长的护筒后才开始钻进，钻孔现场备一些处理塌孔的应急物资。

钢筋笼做成7节，下笼时安排人工用绳子背向铁路方向拉住。

由于大桥承台基坑位置距既有线铁路基础较近，承台施工前在k92+621大桥承台均设钢板桩防护，钢板桩围囹为菱形，长边16.1m，短边15.95m，采用拉森ⅳ型钢板桩，支撑采用45b工字钢，钢板桩伸入承台底标高以下最小2m。

（如图4所示）承台开挖采用人工配合机械开挖，开挖方式为，从上到下逐层开挖，从靠铁路侧向外开挖，承台施工完后，及时对基坑进行回填，顶部设60cm厚8%的灰土封水。

3.2 挂篮施工安全防护技术3.2.1 挂篮设计方案本挂篮设计采用三角形挂篮，挂篮上增加封闭式绝缘防护平台对既有线进行防护。

挂篮系统由三角形主桁架、底模平台、模板系统、悬吊系统、锚固系统及走行系统六大部分组成。

3榀主桁架中心间距为6.95m，高3.428m，每榀桁架前后节点间距均为4.8m，总长10.32m。

挂篮重量约63t/套。

封闭式绝缘挂篮（如图5所示）是在普通常规挂篮的外缘安装绝缘的防护板和护栏以及隔水板等。

由于此方案是在传统挂篮的基础上增加绝缘防护平台，势必增加了原有挂篮的重量，因此本设计方案对主桁架、前上横梁、吊杆等主要构件的强度及其刚度以及走行状态后锚抗倾覆能力进行了验算，且各项指标均能满足要求。

3.2.2 挂篮拼装防护本桥箱梁0#、1#段采用支架法施工，主跨2#块施工时开始挂篮拼装，拼装时做到防落物、防起火、防触电，以保证施工和铁路运营安全。

挂篮拼装施工时采用如下安全防护措施：1）挂篮拼装时，将吊车就位于远离既有线路一侧的墩柱一旁，进行挂篮的拼装工作；并要按照拟定的顺序严格执行，挂篮系统上各零部件的构造连接都要经过专职安全技术人员的检查，在确认其牢固、稳定、可靠后，方可进行下一个构件的拼装；起重机械的操作应严格执行“十不吊”的规定和安全操作规程[4]，另外施工现场所有的起吊机具设备必须满足规定的安全系数；同时挂篮应当在加工厂加工成段分批出场，尽量减少在安装过程中的焊接操作；2）挂篮底面封闭措施：挂篮的底面封闭防护包括底模平台的封闭和前操作平台的封闭两部分。