上跨鐵路橋梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法探討
作者：戴術(shù)寶 （安徽上鐵地方鐵路開發(fā)有限公司， 安徽 合肥 230000）時(shí)間：2022-01-10
摘? 要 ：本文通過對(duì)阜陽潤河路上跨京九鐵路立交工程一孔跨度 35 m 的市政橋梁預(yù)制箱梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法 進(jìn)行探討，分析了預(yù)制箱梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法中存在的梁體偏心、龍門吊和架橋機(jī)吊梁、梁體運(yùn)輸、梁體架設(shè) 等存在的問題，并且通過分析，制訂了解決問題的措施，通過實(shí)例，驗(yàn)證了該措施的有效性。為實(shí)施上跨鐵路橋梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法的制訂提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞 ：防撞墻 ；一體化 ；制架 ；工法
中圖分類號(hào) ：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A 文章編號(hào) ：2096-6903(2021)01-0011-03
0 引言
京九線為電氣化鐵路、雙線、P60 鋼軌、混凝土軌 枕、無縫線路，其線路最大行車速度為 160 km/h。阜 陽潤河路上跨京九鐵路立交工程鐵路主跨有 8 片梁，鐵 路線間距為 4.2 m，主跨跨度為 40 m，架梁時(shí)需要申請(qǐng) 2 個(gè)Ⅱ級(jí)和 7 個(gè)重點(diǎn)Ⅲ級(jí)封鎖天窗，另外申請(qǐng)若干個(gè)Ⅲ 級(jí)封鎖點(diǎn)進(jìn)行濕接縫和防撞墻施工。其中外邊梁防撞墻 在鐵路正上方部分的模板安裝、混凝土灌注及模板拆除 需要 6 個(gè)垂停封鎖，因此需對(duì)鐵路接觸網(wǎng)進(jìn)行停電，按 照集團(tuán)公司有關(guān)文件要求，需要相關(guān)站段把關(guān)和設(shè)備管 理單位配合配工，把關(guān)人員和配合單位較多。為了降低 鐵路行車安全風(fēng)險(xiǎn)，減少封鎖天窗次數(shù)及配合單位的工 作量，故進(jìn)行上跨鐵路橋梁邊梁與防撞墻一體化制架工 法研究。工法實(shí)施后，將減少封鎖次數(shù)，減少施工對(duì)鐵 路運(yùn)輸影響，降低安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。由于在 鐵路主跨帶防撞墻架梁沒有相關(guān)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，故選擇 鐵路橋跨以外具有代表性的與鐵路主跨相近的跨度 35 m 箱梁進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，按邊梁 + 防撞墻一體化制架 工法進(jìn)行施工 [1]。
收稿日期 ：2020-12-05
作者簡介 ：戴術(shù)寶（1980—），男，安徽蚌埠人，本科，工程師
研究方向 ：工法。
1 邊梁技術(shù)參數(shù)
跨度 40 m 邊梁技術(shù)參數(shù) ：梁高 2.2 m，梁頂部寬 2.85 m，底部寬 1 m，防撞墻高度 1.2 m，梁重 162 t， 防撞墻每米重量 1.13 t，梁體斜交 65°。 跨度 35 m 邊梁技術(shù)參數(shù) ：梁高 1.75 m，梁頂部寬 2.85 m，底部寬 1 m，防撞墻高度 0.94 m，梁重 124 t， 防撞墻每米重量 0.832 t，梁體正交，如圖 1 所示。
2 實(shí)施邊梁與防撞墻一體化制架工法存在的問題
防撞墻與邊梁一體化預(yù)制，增加了梁體重量，改變了結(jié) 構(gòu)的重心位置，使結(jié)構(gòu)偏心，在實(shí)施時(shí)存在以下問題 [2] ：
（1）在預(yù)制邊梁和防撞墻時(shí)增加梁體的傾覆風(fēng)險(xiǎn)。
（2）采用龍門吊、架橋機(jī)等起重設(shè)備起吊時(shí)給尋找 重心增加了難度。
（3）運(yùn)梁炮車運(yùn)梁時(shí)，有梁體側(cè)翻的安全風(fēng)險(xiǎn)，給 梁體的穩(wěn)固增加難度。
（4）梁體架設(shè)增加橫向走行的長度，使架橋機(jī)過于 靠邊，增加架橋機(jī)傾覆的安全隱患，走行到位落梁后，增 加梁體的傾覆風(fēng)險(xiǎn)。
3 邊梁與防撞墻一體化制架工法存在的問題分析
3.1 增加防撞墻后存在的偏心分析
模擬鐵路主跨在鐵路上方防撞墻超出接觸網(wǎng)回流線 范圍，通過實(shí)測，上下行兩回流線凈距離約為 12 m，考 慮了兩側(cè)回流線外各預(yù)留 2 m 安全距離后為 16 m，橋 跨與鐵路斜交 65°，預(yù)制防撞墻長度為 17.58 m，選擇預(yù) 制防撞墻長度為 18 m。通過計(jì)算 ： 40 m 梁跨增加防撞墻重量為 18×1.13=20.34 t，重 心向防撞墻側(cè)偏 22 cm，邊梁 + 防撞墻總重量為 182.34 t。 35 m 梁跨增加防撞墻重量為 18×0.832=14.98 t，重 心向防撞墻側(cè)偏 23 cm，邊梁 + 防撞墻總重量為 138.98 t。 兩種跨度相近，重心偏心也相近，采用 35 m 梁研究 40 m 梁帶防撞墻制架工法具有代表性，由此可見，在防 撞墻長度相同的情況下，跨度越大，偏心增加的越少，安全性越高。
3.2 預(yù)制帶防撞墻邊梁梁體抗傾覆分析
邊梁底寬為 1 m，預(yù)制時(shí)，整個(gè)底部均放置在臺(tái)座 上，轉(zhuǎn)點(diǎn)為 a 點(diǎn)，若按照?qǐng)D 2 在橋墩蓋梁放置臨時(shí)砂箱 時(shí)，砂箱分別靠梁體底部邊緣設(shè)置，則轉(zhuǎn)點(diǎn)作用點(diǎn)簡化 為砂箱中心線上，即在 b 點(diǎn)處，理論上 a 點(diǎn)離防撞墻較 近，比 b 點(diǎn)更為安全。因此，檢算 b 點(diǎn)抗傾覆穩(wěn)定安全 系數(shù)若滿足要求，則 a 點(diǎn)亦滿足要求。通過檢算，35 m 梁 b 點(diǎn)安全系數(shù) 1.35，40 m 梁 b 點(diǎn)帶防撞墻在 5 級(jí)大 風(fēng)的情況下安全系數(shù)為 1.50，因此，在正常情況下預(yù)制 邊梁 +18 m 防撞墻、梁體落到臨時(shí)砂箱上以及在炮車運(yùn) 梁時(shí)，梁體不會(huì)發(fā)生傾覆，但是為了預(yù)防外力作用等風(fēng) 險(xiǎn)事件的發(fā)生，須采取有效的措施，確保梁體穩(wěn)定，如 表 1 所示。
3.3 龍門吊、架橋機(jī)起重吊裝分析
邊梁頂板寬度 2.85 m，內(nèi)邊緣距離梁底中心線 1.2 m，外 邊緣距梁底中心線 1.65 m，結(jié)構(gòu)形狀偏斜（1.65 ～ 1.2 m）/ 2=0.225 m。按常規(guī)兜底捆梁的方式吊梁，根據(jù)重心的 特點(diǎn)，重心線兩側(cè)重量相等，未增加防撞墻時(shí)，重心不 偏，按圖 3 方式在架橋機(jī)橫擔(dān)梁上左右對(duì)稱掛鋼絲繩， 兩側(cè)鋼絲繩角度不同，左側(cè)角度大，因此傳遞的豎向力也大，右側(cè)角度小，因此傳遞的豎向力較小，左邊產(chǎn)生 的力矩較大，造成橫擔(dān)梁傾斜，直至找到新的平衡點(diǎn)， 但兩側(cè)力矩相差不大，梁體傾斜不大，可以忽略。增加 防撞墻后，重心偏 23 cm，與梁體頂板尺寸中心線編心 22.5 cm 基本重合，因此在架橋機(jī)橫擔(dān)梁上左右對(duì)稱掛鋼 絲繩時(shí)，兩側(cè)鋼絲繩角度基本相同，豎向力相近，橫擔(dān)梁 及梁體正好保持平衡位置，不會(huì)發(fā)生傾斜（見圖 4）。
本工程箱梁結(jié)構(gòu)尺寸與增加防撞墻后，重心偏心基 本一致，利用此特點(diǎn)，龍門吊和架橋機(jī)可按常規(guī)兜底捆 梁的方式吊梁，橫擔(dān)梁和梁體均能保持平衡。
3.4 結(jié)構(gòu)偏心導(dǎo)致架橋機(jī)橫向走行距離增加
由于結(jié)構(gòu)偏心 23 cm，因此，架橋機(jī)架設(shè)邊梁時(shí)，需要向橋墩外側(cè)多走行 23 cm，使架橋機(jī)過于靠近蓋梁 邊，增大了架橋機(jī)傾覆的安全風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重的可能使架橋 機(jī)不能橫移到指定的位置 [3]。
4 邊梁與防撞墻一體化制架工法存在問題的解決措施
通過以上分析，邊梁與防撞墻一體化預(yù)制、運(yùn)梁和 梁體在臨時(shí)砂筒上就位，抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)均能滿 足要求，不會(huì)發(fā)生傾覆，龍門吊、架橋機(jī)起重吊裝時(shí)， 采用橫擔(dān)梁兩側(cè)對(duì)稱掛鋼絲繩方式吊裝即可滿足平衡， 但是為了提高安全系數(shù)，確保安全可靠，制訂了以下安 全措施 ：
4.1 預(yù)制邊梁和防撞墻時(shí)梁體的抗傾覆措施
在邊梁預(yù)好后進(jìn)行防撞墻預(yù)制，預(yù)制防撞墻前，在 外側(cè)翼緣板下采用 φ16 cm 的圓木支撐，間距 1.5 m， 防止防撞墻澆筑混凝土?xí)r，梁體側(cè)翻。
4.2 龍門吊、架橋機(jī)起重吊裝梁體防傾斜安全措施
在梁體上將重心線標(biāo)出，掛上垂球，按照在橫擔(dān)梁 兩側(cè)對(duì)稱掛鋼絲繩的方式進(jìn)行試吊，驗(yàn)證梁體和橫擔(dān)梁 的傾斜情況，并在梁體上預(yù)留吊裝孔，萬一梁體傾斜， 可采用倒練葫蘆調(diào)整，或通過改變掛鋼絲繩位置的方法 重新尋找平衡點(diǎn)。如圖 5 所示。
4.3 運(yùn)梁時(shí)，防梁體側(cè)翻的安全措施
采用炮車運(yùn)梁時(shí)，在梁體翼緣板下采用鋼管支撐， 確保運(yùn)梁安全（見圖 6）。
4.4 防架橋機(jī)橫向走行距離增加的安全措施
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位將鐵路兩側(cè)橋墩蓋梁增長 1 m，滿足架 橋機(jī)橫向走行跑道延長鋪設(shè)的條件，確保架橋機(jī)橫向走 行到位。
4.5 落梁的防傾覆安全措施
由于梁體外側(cè)增加了防撞墻重量，因此，在外側(cè)采 用雙砂箱，內(nèi)側(cè)依然采用單砂箱。砂箱位置在梁體底板 邊緣布置，必須符合檢算時(shí)采用的位置。在梁體的內(nèi)側(cè) 翼緣板上每端鉆 2 個(gè) φ50 mm 預(yù)留孔，對(duì)應(yīng)的橋墩蓋梁 位置預(yù)埋 2 根 φ25 mm 圓鋼地錨，梁體落到位后，用 2 根 φ25 mm 精扎螺紋鋼通過雙鉤螺栓將梁體和地錨連接 緊固，拉住梁體，同時(shí)在縱向做好梁體與已架設(shè)好的鄰 跨梁體頂?shù)装逯鹘钸B接，最后解除架橋機(jī)鋼絲繩，確保 梁體穩(wěn)定，見圖 7。
5 結(jié)論
通過對(duì)阜陽潤河路上跨京九鐵路立交工程鐵路范圍 以外跨度 35 m 箱梁外邊梁帶防撞墻一體化制架的實(shí)驗(yàn) 總結(jié)得出，對(duì)存在問題的分析符合現(xiàn)場實(shí)際情況，采取 的措施安全可靠，確保了架梁施工安全，論證了預(yù)制箱 梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法的可行性。但是使用邊 梁 + 防撞墻一體化制架工法需要滿足以下幾個(gè)條件 ：
（1）橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)，頂板結(jié)構(gòu)尺寸中 心線偏心與增加防撞墻后的重心偏心相近。
（2）由于梁體重量的增加，需要考慮足夠噸位的架 橋機(jī)和龍門吊，關(guān)鍵做好架橋機(jī)和龍門吊的選型工作。
（3）梁體重心偏心，為了保障架橋機(jī)安全順利的架 設(shè)到位，在設(shè)計(jì)階段要求適當(dāng)加長橋墩蓋梁長度。
（4）強(qiáng)化梁體就位后的穩(wěn)定措施。梁體就位后，由 于旁邊梁體未架設(shè)完成，所以不能及時(shí)的聯(lián)接牢固，且 梁體在鐵路上方存放一段時(shí)間，為防止梁體在存放過程 中發(fā)生失穩(wěn)狀況，需要在內(nèi)側(cè)設(shè)置拉桿拉在蓋梁上的錨 固鋼筋上，且縱向?qū)㈨數(shù)装邃摻钆c鄰跨已架好的梁體鋼 筋連接，確保梁體的穩(wěn)定。
6 結(jié)語
通過對(duì)橋梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法研究，解 決了預(yù)制箱梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法中存在的梁 體偏心、龍門吊和架橋機(jī)吊梁、梁體運(yùn)輸、梁體架設(shè)等 問題，并通過實(shí)踐確保了施工安全，論證了工法的可行 性。該工法若在鐵路主跨架設(shè)，可減少垂停封鎖天窗 6 次，減少了把關(guān)人員數(shù)量及鐵路配合單位人員的工作量， 同時(shí)能降低了安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，降低運(yùn)能損失，提高了經(jīng) 濟(jì)效益，是綜合效益比較顯著的一種施工工法。
參考文獻(xiàn)
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Analysis of the 70-hour Construction Plan for Crossing the Western Throat of Wuxi Ⅲ Field
LI Shixing
(The Fourth Engineering Co., Ltd., of China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group, Harbin Heilongjiang 150056)
Abstract: This project is the construction of Jinyang Road Reconstruction and Expansion Project under the 2 ～ 12.5 m frame bridge under the throat area at the west end of Wuxi Station III. Wuxi Station is the largest marshalling station in the northwest region and is responsible for the main cargo marshalling, The shunting and receiving and dispatching tasks are basically in the busy period throughout the year. After 6 months of plan discussion and approval, the Ministry of Railways finally adopted this construction plan. The construction level is set as Class I construction. The specific plan is within 70 hours. The throat lines and turnouts at the west end of Wuxi Ⅲ Field were intermittently blocked, and the throat area was completely blocked for 36 hours. The framed bridge used large excavation and jacking technology to pass through the west throat area of Wuxi Ⅲ Field.
Keywords: first-class marshalling station; electrified section; 70-hour blockade; jacking by large excavation; class I construction
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