汉宜铁路蔡家湾汉江特大桥武汉岸引桥跨越既有汉丹铁路施工安全防护技术

　　摘要：汉宜铁路在施工过程中需要跨越I级干线汉丹铁路，其设计为连续梁结构，主跨64米。根据汉丹铁路新沟车站至朱家台车站提供的资料，最短行车间隔为5分钟，且施工过程需侵入铁路限界，安全风险极大，项目部根据实际情况选择以下主要防护技术：基础施工采用抬轨法将两边14米范围内铁轨架空，再插打钢板桩防护，上部结构采用棚架法和半封闭挂篮施工，施工完成后对棚架进行拆除和路基护坡回填加固。
　　关键词：铁路桥梁；跨线施工；安全防护
　　
　　1工程概况
　　中铁大桥局汉宜铁路项目经理部施工的蔡家湾汉江特大桥武汉岸引桥于DK24+009.5～DK24+045.5（87#墩至88#墩）跨越既有汉丹铁路，交角为27°，跨铁路桥墩为87#、88#墩，桩基为均6根Φ2.0m钻孔桩，87#墩桩长为78.5米，88#墩桩长为78.0米，承台尺寸为13.8m×8.5m×4.0m，墩身高度分别为12.85m、13.35m，上部结构设计为（40+64+40）m连续梁，平面布置图见图1。
　　连续梁跨越汉丹线处为双线，线间距为5.0m，共2股车道，为电气化铁路，具体情况为：
　　①87#、88#墩承台侵入汉丹铁路护栏，紧靠路肩及道床坡脚处，87#墩承台边缘与铁路道床坡脚距离为137cm，88#墩承台边缘与铁路道床坡脚距离为90cm。
　　②87#（88#）墩靠汉丹铁路侧地面及路肩标高为26.31m，而承台底设计标高分别为22.129m（21.821m），基坑垂直开挖深度达4.181m（4.489m）。
　　③需防护地段线路为曲线，P60轨Ⅲ砼枕无缝线路。上行曲线R4980m，实际超高36mm；下行曲线R4994m，实际超高31mm。上行坡度0.5‰；下行坡度0.6‰。
　　
　　图1-1布置示意图
　　2钻孔桩施工安全防护技术
　　根据87#、88#桥墩地质勘察资料，桩基施工采用旋挖和冲击钻接力成孔，在施工过程中需要对既有铁路路基边坡进行开挖，冲击成孔过程中的震动可能会引起边坡垮塌，影响汉丹铁路行车安全。进过计算，87#墩2#、3#、5#、6#桩及88#墩1#、2#、4#、5#桩施工过程不会对路基造成影响，可先行施工，其余桩基需要对路基及道床进行防护方可施工。经过必选最终采用抬轨法架空后进行施工。该处线路架空主跨采用4片I100型钢架对线路延长架空。架空完毕进行87#、88#墩下部结构施工。待下部结构施工完成后恢复路基边坡拆除架空，恢复正常通车。抬轨法施工见图2-1。
　　抬轨法架空施工具体施工步骤：
　　①架空跨度为14米，支点采用枕木垛式。
　　②枕木垛顶层枕木必须顺线路方向放置。
　　③线路架空跨度为14m，分别采用4片I100（16×1.0×0.36m）钢梁作为架空纵梁。线架空时限界考虑加宽，加宽值为：16米梁正矢7mm；
　　上行曲线内侧加宽28mm（限界标准值：工字钢梁端部为1875+28=1903mm，实际为1973mm）；下行曲线内侧加宽25mm（限界标准值：工字钢梁端部为1875+25=1900mm，实际为1973mm）；上、下行曲线外侧加宽9mm（限界标准值：工字钢梁中部1875+9=1884mm，实际为1980mm）。
　　④架空纵梁每孔采用安装18根规格为4940×200×200mm钢枕，钢枕中心间距600mm。
　　⑤钢枕与纵梁连接方式：用高强度螺栓连接。上紧螺帽，做到齐全有效。超高采用在曲上股轨底与钢枕间加设垫木进行调整。
　　⑥钢枕顶部与轨底接触用硬杂木板或橡胶垫隔离，禁止在木板上钉铁钉，禁止钢枕与钢轨直接接触。
　　⑦因曲线原因导致无法安装尼龙扣件的，为便于控制轨向，钢轨底边外侧与纵梁间设横向支撑，横向支撑间距不大于1.5米。
　　⑧架空支点每天必须用水准仪观测二次，发现支点下沉，及时加固处理。
　　⑨卸梁前在端头梁处划好梁体定为标线，由施工负责人指挥轨道车按计划位置卸梁，首先立即按规定的钢枕眼距上紧每组大梁两端钢枕的高强度螺栓，固定大梁，然后立即楔紧大梁与线路钢轨间撑木，完成上述工作，检查大梁稳固后开通线路。
　　桩基施工完成后，经过测量，轨道累计沉降值小于5mm，经过道渣调整，恢复到初始标高。
　　
　　图2-1抬轨法架空既有线路
　　3承台施工安全防护技术
　　87、88＃承台尺寸为13.8m×8.5m×4.0m，承台基坑实际开挖深度超过4米，必须采取基坑支护措施：承台基坑开挖前，在87#、88#承台基坑靠近既有线一侧，插打拉森-V防护钢板桩，间距0.4m，防护桩嵌固深度不小于5.2m，桩顶露出地面0.3m；承台基坑开挖采用机械开挖为主、人工配合的方式施工。
　　承台施工后，经过测量和施工前对比，武汉侧（87#墩）钢板桩桩头向外横向位移4mm宜昌侧（88#墩）钢板桩桩头向外横向位移6mm。
　　
　　图3-1宜昌侧施工完成后的钢板桩防护
　　4上部结构施工安全防护技术
　　上部结构连续梁采用挂篮悬臂浇注施工，挂篮采用半封闭挂篮，即在挂篮前部设置半封闭小平台，防止杂物和灌注混凝土时落下影响行车安全，施工范围内的汉丹铁路上搭设防护棚架，四周设置20cm高的踢脚板，并安装防护栏杆。防护棚架见图4-1。
　　4.1防护棚架设计
　　防护刚架高度为10.676m，跨度为13m。刚架立柱采用22根（两边各11根）φ630×10mm钢管，钢管柱通过预埋件与圆形基础连接，圆形基础采用人工挖孔桩结构，孔径Φ1.5m，桩长5米。柱顶架设大纵梁、横梁，大纵梁、横梁均采用型钢HW588×300，横梁上再布置的I16小纵梁，小纵梁顶部满铺4mm钢板，上面再满铺2cm木板，钢架顶面铺设彩钢铁皮。四周设置防护栏杆和高20cm的踢脚板。
　　4.2防护棚架施工
　　①基础施工
　　安全防护钢架基础采用Φ1.5m混凝土圆形挖孔桩，圆形基础施工在线路架空防护方案的施工完成之后方可进行。施工时，采用人工开挖基坑，再立模浇注混凝土。
　　②钢架安装
　　在安装前，按照现场情况选择起吊设备性能、吊装能力和吊距满足要求的50t吊机，在点前作好钢架吊点并进行试吊，点前应检查各种材料、机具到位情况，现场人员安排情况是否到位。钢架安装采用要点分步安装的方式施工，从两侧向站场中间逐步安装，直至最后合龙。
　　具体安装顺序：吊装立柱→安装和焊接立柱连接系→吊装大纵梁，与立柱栓接并旱死→吊装横梁，横梁先于纵梁进行简单栓接，全部吊装后在进行紧固→安装小纵梁（栓接后焊死）→铺设钢板（冲孔采用U型螺栓栓接在小纵梁上）→铺设木板→铺设彩钢板→安装其他附属安全设施。
　　③钢架拆除方案
　　梁体合拢后，通过事先加长的前顶横梁将挂篮外模及底模系统退回到0#段后并拆除，再利用前后两只挂篮菱形架通过加长顶横梁将防护架退回至边跨位置拆除。拆除顺序按先安装后拆除、先上后下的原则按顺序拆除。防护支架立柱采用气割方式人工分散拆除，并在驻站联络员和防护员的监护下人工分批运送出场。
　　
　　图4-1施工完成后的防护棚架
　　5其它线路防护安全技术
　　由于施工周期较长，挂篮的底部与铁路接触网之间的间距较小，除了钢架封闭的防护措施外，还采取了一些线路防护安全技术措施，主要如下：
　　①采取接地装置。采用扁钢在钢架底部与大地充分连接，整个钢架体系共设置十二处接地，保证接地电阻小于10欧姆，使整个钢架与大地充分接触，降低感应电流的影响。
　　②防雨水措施。在铺设木板时，考虑在每股道范围内设置人字型流水坡，将雨水尽可能沿两股道接触网以外位置排除，不致形成水柱，发生较大安全事故。另外，在雨天或暴雨天气，禁止人员上桥梁施工。
　　为防止雨水汇集成水柱导电，挂篮桁架顶面梁顶全宽范围采用帆布搭设雨棚，中间汇水流至梁顶，且梁顶面设置汇水沟，让水流向线路以外。严禁汇水从泄水孔下流，或梁顶漫流。
　　③防坠落措施。在挂篮两侧及顶部两侧安装安全网全封闭，以防杂物等坠落，影响线路运营。在挂篮底模端头及底模和外模架两侧用［10槽钢焊接1.5米宽,在槽钢上铺设小块钢模或3㎜厚钢板作施工操作平台,并在四周用钢筋焊接2米高防护栏,在四周及挂篮底部密布3－4层防坠网以防止施工用物体坠落,挂篮前移时施工防护操作平台随挂篮整体前移，在施工过程中必须保证挂篮在前移前清理完操作平台里的杂物，施工的垃圾必须派专人按要求运送至指定地点处理。
　　④增加防倾覆技术措施。在墩顶0＃现浇段的梁底增加钢管立柱，浇注混凝土，在施工0＃块时采用钢管立柱与工字钢等作为现浇的支架，完成后把工字钢、模板等拆除后，再把立柱接长与梁底的预埋钢板焊接成为整体，增加梁体的抗倾覆性能。
　　⑤按照要求，委托电务对防护棚架范围内的接触网进行绝缘防护。
　　6主要安全管理措施
　　①慢行施工期间，在朱家台车站运转室（信号楼）和施工地点分别设置专人防护。在进行线路作业时必须按要求在距施工地点来车方向前方1400m处增设专人防护。防护员密切掌握列车运行情况，并将列车动态随时告知所有作业人员，作到呼唤应答，防止发生意外。遇有危及行车安全的情况时，防护人员必须果断采取拦停列车措施，并及时通知车站。所有防护人员均由培训考试合格的、责任心强的职工担任并持证上岗。
　　②驻站联络员由考试合格的职工担任，并持证上岗，按规定在运统-46登记、消记。及时将列车运行情况、慢行及恢复时间、封锁及开通时间、封锁命令号及慢行命令号等情况通知现场施工负责人和工地防护员。工地防护员随时与驻站联络员联系，掌握封锁及开通时间。线路架空慢行期间，对通过的每趟列车和通过时分进行登记，及时通知工地施工人员下道避车，同时观察列车运行状态。
　　③防护员上岗时应按规定带齐并检查防护用品和备品：
　　上、下行慢行棚分别应配备：停车信号牌（红牌）2个，慢行灯2个，红黄信号旗各2面，喇叭1个，响墩9个、火炬3只、短路铜线1条、对讲机1台。各种信号防护用品必须齐全有效，响墩、火炬必须是检验合格产品，每年至少做一次试验，并附带检验合格标志。
　　④工地设线路慢行看守棚共计2个：上、下行分别设置1个慢行棚。上行线慢行棚设在施工慢距区段靠近襄樊一方，下行线慢行棚设在施工慢距区段靠近武汉一方。施工棚（看守棚、慢行棚）设置应规范牢固，用棚布覆盖整齐、美观，不得侵限，不能因天气（刮风等）、列车运行等因素侵入限界；施工棚内材料机具、防护用品摆放整齐有序，确保设备正常使用。
　　⑤驻站防护员负责登记要点、消记，坚持3～5分钟通话制，现场防护员在来车时必须按规定吹响喇叭及时通知工地防护员下道避车。一旦联系中断，应立即中止一切影响行车的施工。
　　⑥防护员必须身着防护员服装，应坚守岗位、集中精力、注意瞭望，不分昼夜24小时及时认真接车，白天以黄旗夜间以黄灯向司机显示慢行信号，慢行棚规范（用棚布搭设），每趟车过后登记车次。施工处所若发生影响行车安全故障时，必须先防护后处理，按规定的防护办法进行防护，拦停列车，通知就近车站，组织人员排除故障。
　　⑦、遇有危及行车安全，应按规定要求通知车站扣发列车，防护人员显示停车信号，拦停列车，迅速通知办理登记的车站，经紧急抢修，具备行车条件后，由施工负责人确认方可恢复放行列车。
　　⑧、施工人员下道避车措施：
　　（1）本线来车时下道距离不小于1400m(120km/h≤Ｖmax≤160km/h)，当了望条件不良时必须提前下道。有动车组通过时，必须保证在本线动车组通过前20分钟，人员、材料和工具全部撤除封闭网以外，整齐恢复封闭网。
　　（2）人员下道避车时应撤离距线路钢轨头部外侧2.5m以外，面向列车，认真了望，防止列车上的抛落、坠落物或绳索伤人。
　　（3）人员下道避车同时，必须将机具、材料移出线路和架空梁以外，放在封闭网以外存放，放置堆码牢固，不得侵入限界，两线间不得停留人员和放置机具、材料。
　　（4）遇有降雾、暴风雨雪等恶劣天气影响了望时，应停止线上作业。对架空设备进行检查时必须采取特殊措施，保证在来车前按规定距离及时下道避车。
　　7结束语
　　（1）本工程采用I型钢便梁和钢枕进行线路加固，承台施工采用拉森钢板桩对开挖的边坡进行防护，在施工期间，未发生一起人身、行车和施工安全事故，确保了营业线施工的安全，这对于类似既有线工程施工具有一定的借鉴和参考意义。
　　（2）跨既有线连续梁采取挂篮悬臂浇筑时，采取防护棚架是一种不错的选择，它可以将施工界面与既有线进行隔离，还能防止小型重物坠落，相比“封闭式”挂篮来说，显得更加安全、可靠。
　　（3）对于既有线施工，应树立“既有线上无小事”的理念，加强“三全”（全员、全方位、全过程）安全监控，在已有的安全技术措施上，综合考虑管理措施，严格执行现行的法律法规和施工规范。
　　（4）为确保既有线施工安全，笔者建议，设计上应更多地考虑施工因素，在可能的情况下，应尽可能加大连续梁的跨度，保证既有线与桥墩有足够的安全距离。

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