复杂条件下跨越铁路连续梁支架法施工技术

古兰玉，　赵宏远

(1.中铁六局集团有限公司，北京 100036；2.清华大学土木工程系，北京 100084)



复杂条件下跨越铁路连续梁支架法施工技术

古兰玉1,2，赵宏远1

(1.中铁六局集团有限公司，北京 100036；2.清华大学土木工程系，北京 100084)

城市内新建铁路桥梁跨越既有公路、铁路营业线时，需要对既有结构进行保护，尤其是对于铁路营业线而言，需要在不中断行车的前提下，进行新建桥梁的施工。大跨度连续梁方式跨越铁路营业线施工，施工时间较长，对铁路运营的影响较大。为保障铁路营业线的行车安全，采用棚架对铁路营业线及既有道路进行防护。受空间环境限制，棚架结构尚需考虑作为新建桥梁的支撑体系，是一个复杂的受力结构。结合南仓特大桥跨越既有公路地道及三条铁路营业线的施工案例，采用门式支架跨越既有道路及铁路营业线，并在其上部搭设满堂支架体系，较好的完成了新建连续梁桥的建设任务。总结了该工程的门式支架防护施工技术，以期为类似工程提供借鉴。

大跨度连续梁；门式支架；上跨铁路营业线

1　工程概况

1.1 连续梁桥概况

京沪高速铁路天津西站及相关工程中的南仓特大桥跨越南口路连续梁位于58#～61#墩之间，跨度为(48+80+48)m，连续梁全长177.5 m。该连续梁小里程侧边跨(58#～59#)跨越既有南口路地道(公路)及粮食专用线(为上跨南口路地道的铁路线)；中跨(59#～60#)跨越既有京沪上行线、京沪津山下行联络线两条铁路，跨越营业线(京沪上行线)中心里程为K134+180，斜交角度为65°18′23″，新建连续梁桥走向与既有京沪下行线连续梁桥并行，间距3.6 m。

新建连续梁纵断面如图1所示。

图1 新建连续梁纵断面示意图(单位：cm)

1.2 连续梁与既有结构物的关系

新建连续梁桥与南口路地道、铁路营业线及既有铁路桥等的平面关系如图2所示。

小里程边跨跨越南口路地道及粮食专用线。其中粮食专用线轨顶标高为2.255 m，桥面宽度6.8 m，连续梁跨线部分梁底标高在12.839～14.663 m之间，与轨顶最小高差为10.575 m，最大高差为12.408 m。跨越的南口路地道含机动车道及非机动车道。

大里程侧边跨(60#～61#墩)跨越位置不涉及既有设施。

2　施工方案

南口路连续梁因铁路营业线承力索最小净距限制不能采用悬浇法施工，故采用支架现浇法施工。采用支架法施工，需要结合新建桥考虑现场跨越既有道路及多条既有线路的现状和并行既有线路的影响，采用比较复杂的门式棚架支撑体系结合满堂支架法的组合体系进行施工。在支架体系方案设计时主要考虑：支架体系必须有足够的强度、刚度及稳定性[1]，同时选择的支撑体系要便于施工(拼装、拆除)且不影响交通[1]。

2.1 边跨支架施工方案

2.1.1 小里程边跨支架施工方案

小里程端边跨58#～59#墩因跨越既有南口路地道及粮食专用线(两者为立体交叉,粮食专用线在南口路地道上方),施工期间不能中断道路交通及铁路运输,且现场道路不存在交通导改的条件,因此拟定搭设棚架体系跨越,之后在棚架体系上搭设满堂脚手架。首先采用钢管柱、I32a工字钢纵向垫梁支撑及I63a工字钢门式横梁体系横跨粮食专用线；其次顺新建桥在南口路地道两侧人行道边缘采用钢管柱、I32a工字钢横向垫梁作为门式支墩，与跨越粮食专用线的门式支架体系一起，在其上安装顺新建桥纵向方向的贝雷梁(贝雷梁采用321型双层结构)，形成净跨为(12 m+22.5 m)和(7.3 m+23.7 m)的两处门洞棚架结构体系；最后再在贝雷梁顶部铺3 cm厚木板+2 mm铁皮；门式支架两侧采用满堂红支架搭设，至门式棚架顶部形成一个整体的满堂支架。满堂支架采用WDJ碗扣式脚手架，横向间距分别为0.9 m、0.6 m、0.3 m(对应梁体翼板、底板中空部位及墙身腹板位置)，顺桥向间距0.6 m，水平杆步距1.2 m。

基础处理：结合本支架体系的特点，不同的位置采用不同的地基处理方案。对于非门洞区域，采用换填三七灰土(厚0.5 m)+C20混凝土(厚0.2 m)的方式进行基础处理，处理范围为满堂支架搭设的范围。对于钢管柱及门洞范围，采用如下方式进行基础处理：

(1)58#墩侧门洞临时墩(即钢管柱)位于下层的承台上，对于承台以外区域采用换填三七灰土(厚0.5 m)+C20混凝土(厚0.5 m)的方式处理，混凝土浇筑顶标高与下承台顶标高平齐，处理范围顺桥方向4.5 m，横桥方向16 m。位于本范围的1#临时墩布置方式为3 m+4×2 m+3 m，共计布置7根钢管柱。

(2)中间部位的2#钢管柱，结合跨越粮食专用线的情况，分为3类。2-1#钢管柱布置形式为4×1.5 m，共计5根，底部采用间距3 m、桩长30 m、桩径1.25 m的钻孔桩基础加固；2-2#钢管柱布置形式为3×1.5 m，共计4根，底部采用间距2.5 m、桩长30 m、桩径1.25 m的钻孔桩基础加固；2-3#钢管柱布置形式为3×1.5 m，共计4根，底部采用间距2 m、桩长15 m、桩径0.6 m的旋喷桩加固。所有的桩顶浇筑宽2 m、高1 m的C20条形基础。

(3)59#墩侧门洞临时墩位于非机动车道上，钢管柱底部深2 m范围换填三七灰土(厚1 m)+C20混凝土(厚1 m)，混凝土顶标高与原地面平齐。

上述条形基础或承台施工时在对应钢管柱位置预埋∅20 mm钢筋棍，钢管柱安装时通过法兰盘与基础连为一体。同时为保证钢管柱的稳定，各根钢管柱之间采用16 cm的槽钢进行相互焊接固定。58#墩与1#钢管柱之间通过在墩身施工时预留的孔洞穿钢筋进行固定。

58#～59#支架体系的平、纵、横断面如图3所示。

58#墩身旁的钢管柱安装完毕后需要与墩身采用圆钢兜住，以加强钢管柱的稳定性。所有的各模块钢管柱之间用两层槽钢作为支架将钢管焊接连为一个整体(见图4)。

2.1.2 大里程边跨施工方案

大里程端边跨60#～61#墩之间为空地，采用满堂支架法施工。为了方便施工期间车辆的进出，在靠近60#墩大里程侧，预留一门洞作为施工期间的便道，方便车辆及人员进出，门洞以外及门洞之上搭设满堂支架。

2.2 中跨支架施工方案

中跨59#～60#墩间，新建连续梁桥跨越京沪上行线及京沪津山下行线，与同时跨越前述两条既有线路的既有京沪下行线连续梁桥并行。跨既有线路部分采用碗扣式脚手架搭设门式支墩、顶部架设工字钢横梁形成门式棚架结构，上部再搭设满堂支架；门式支架两侧采用满堂支架架设，并与跨既有线部分的顶部满堂支架形成整体。具体方案如下：跨越既有线路的脚手架门式临时墩搭设前先进行基础处理，处理范围为线路中心线外侧2.9～4.7 m，采用∅600 mm、梅花形布置的旋喷桩(间距1 m，桩长15 m)进行加固。上部浇筑厚0.5 m的C20混凝土冠梁，冠梁底部深入旋喷桩0.3 m，梁顶面与既有路基平齐。脚手架搭设间距横线路方向、顺线路方向均采用0.3 m；水平杆的步距0.6 m；搭设脚手架的同时横线路方向每2.4 m设置一道剪刀撑，顺线路方向内外两侧均设置剪刀撑。临时支墩内侧与营业线中心间距3 m，以确保铁路行车限界的要求；临时墩的净宽为11 m。因棚架横梁与新建桥梁斜交，根据作用位置及面积大小，设置5个区域(见图5(a))。

图3 小里程侧58#～59#边跨支撑体系图(单位：m)

图4 钢管柱搭设及连接示意图

门式临时墩的搭设高度结合铁路营业线电气化承力索的实测标高，并留有一定的安全距离考虑，以满足承力索抛物线需要。在门式临时墩支架顶铺设两层方木，第1层顺线路方向，第2层垂直于线路方向，方木间距均为0.3 m。方木上布置钢垫板(钢垫板尺寸为1.5 m×2.0 m，形式为上下为10 mm钢板，钢板中间为I20a工字钢，工字钢间距0.5 m布置)，纵向与临时墩等长通长布置。钢垫板上采用2正1倒型“三扣”43 kg/m钢轨作为棚架纵向(顺既有线路方向)垫梁，上面铺设工字钢横梁(横既有线路方向)形成棚架结构，之后其上满铺3 cm厚方木及2 mm铁皮形成封闭整体结构。中跨支架体系设计详见图5所示。

图5 中跨支架设计图(单位：m)

各区域棚架上部结构的形式如下：

(1)一区采用I32a工字钢，按间距0.5 m布置；二区采用I56a工字钢，按间距0.5 m布置；三区采用I56a工字钢，按间距0.4 m布置；四区采用I56a工字钢，间距0.3 m布置；五区采用I32a工字钢，按间距0.5 m布置。

(2)因四区、五区间既有接触网杆影响，不能设置垂直线路方向横梁，故需在四区、五区横梁间设置顺线路向横梁。设置四区加强区及五区加强区，采用工字钢(顺既有线路方向安装)棚架过渡。四区侧采用6根间距0.2 m I63a工字钢，五区侧采用6根间距0.2 m I56a工字钢，作为加强。四区与五区两侧门洞棚架横梁顶存在0.59 m的高差，故需两端找平后再吊装顺既有线路方向工字钢。跨越四、五区的上部棚架梁(顺既有线路方向)对应新建连续梁体底板范围采用间距0.3 m、对应翼板底部范围采用间距0.5 m的I56a工字钢。

3　施工措施及注意事项

3.1 支架搭设

3.1.1 小里程侧边跨

贝雷梁在57#～58#墩之间预拼，横梁(即拼好的贝雷梁)吊装采用一台200 t吊车，站位于58#墩侧，吊装横梁后起臂，在58#墩上转臂，正位后扒杆放绳，人工通过与横梁连接用的麻绳辅助正位摆放。贝雷梁单组最重为10.53 t，作业半径为30 m，吊车出杆长度为42 m，储备系数为：14 t/10.53 t=1.33。200 t汽车吊支腿跨距9.0 m×8.7 m，吊装前在58#墩与粮食专用线之间筑岛形成作业平台。

3.1.2 中跨(59#～60#)

中跨跨越既有线路部分的棚架体系，各项施工需要向铁路有关部门要点，封闭线路后进行吊装施工[2]。本部分分8次封闭要点施工进行工字钢的吊装等作业，最后一次点毕后形成对线路的全封闭的支架体系。

跨既有线路的工字钢吊装作业采用两台汽车吊同时施工，吊车型号分别为80 t(1#)和120 t(2#)。1#吊车自重68 t，伸臂后吊车尺寸为7 m×12 m。站位于京沪津山下行线南侧，作业半径18 m，出杆长度30 m，可吊重6.2 t，单根工字钢最重为1.5 t，两根工字钢为3 t，储备系数为2.07。2#吊车自重为60 t，支腿后吊车尺寸为8 m×13 m。站位于工务段生活楼东侧，作业半径为25 m，出杆长度36 m，可吊重9 t，所吊工字钢为两根同时吊，一组重量为2.6 t，安全系数为3.46。

主要负责范围及数量：1#吊车主要负责吊装五区、五区门洞加强区、四区门洞加强区、门洞横梁及少量四区工字钢；2#吊车主要负责一区、二区、三区及大部分四区工字钢。受既有京沪下行桥梁底标高的限制，五区及五区加强区工字钢正位时需要平移将工字钢送到垫梁位置，故此部分将耗时较多，吊装方式采用单根吊。为保证点内可吊装全部工字钢，其他部分工字钢均采用两根吊。

点前准备的内容主要包括吊车站位处的基础处理，基础处理的范围为吊车支腿的外轮廓线，确保地基承载力不低于180 kPa。在已经完成的临时支墩顶的钢垫板上按照确定的方案标识出相应区号并在钢轨垫梁上标识出工字钢的位置线。对于施工人员进行相应的技术交底及安全交底。

3.1.3 大里程侧边跨

常规施工，注意临近既有线施工安全及高空作业安全等。

3.2 支架体系预压及观测

支架体系安装完成后一般要进行预压，并测量存在的变形[3]。支架结构体系预压及观测工作非常重要，不能因为工期紧、任务重等而忽视。支架预压采用吊装袋装石碴，按梁体重量的50%、100%、120%三个等级进行预压并测量相关观测部位的标高值并做好记录。支架预压需要待支架体系充分稳定达到连续24 h累计沉降不超过3 mm，且预压时间不少于3 d后才能进行后续施工[1]。本工程由于支架体系上跨既有线路及既有道路等，且新建桥与各既有设施斜交，支架预压及观测点布置结合支架体系及新建桥梁的孔跨形式进行选择，重点观测点位为新建桥的关键部位以及支架体系的薄弱环节。

3.3 支架体系拆除

在连续梁整体施工完毕后，首先拆除棚架顶部的满堂支架体系；之后按照确定的支架拆除方案，在铁路给定的要点时间内进行剩余支架体系的拆除。涉及到的施工内容有吊车站位及每次吊装拆除的顺序、每次要点时间、点内需要拆除的工字钢或贝雷梁的数量，点前需要准备的施工内容等等。

跨既有线路部分的支架体系拆除，共计要点12次，每次封锁要点时间25 min。

4　结束语

本文结合具体工程实例，介绍了在复杂条件下，充分利用不同的现场条件，采取有效的地基加固处理措施，分别采用满堂式支架、工字钢门式棚架、钢管柱+工字钢横纵贝雷梁组合棚架等多种不同搭配方式跨越既有道路及营业线，成功施工上跨桥梁的案例，以期为以后的类似工程提供一定的技术指导及经验借鉴。

[1]周 冉，徐关尧，周 建，等.北京动车段走行线临时支撑体系设计[J].工程设计，2013(4)：37-40

[2]杨振江.跨多条铁路门式棚架梁吊装施工技术[J].中国铁路，2011(6)：22-24

[3]孔 阳，古兰玉.金清港特大桥主桥连续梁线形监控施工技术[J].国防交通工程与技术,2014(S1)：65-68,74

Construction Techniques for Erecting a Continuous Girder over a Railway in Complex Conditions

GU Lanyu1,2,ZHAO Hongyuan1

(1.The 6th Bureau Group of China Railway,Beijing 100036,China;2.The Civil Engineering Department of Qinghua University, Beijing 100084,China)

When municipal railway bridges to be newly-built often have to span existing highways or railways in operation,the existing structures need to be protected,especially the railways in operation, whose operation cannot be interrupted during the construction of the bridges being built.When a large-span continuous girder spanning an existing railway in operation is built, it will take a long period of time,which will greatly affect the normal operation of the existing railway.For the sake of ensuring the safe operation of the existing railway in operation,the shed-type structures are often used to protect the existing railways or highways in operation.Because of the limitations in spatial surroundings,the shed-type structure is often also considered to be used as the supporting system for the bridge to be built,owing to which it is a complexly forced structure.With the construction of the Nancang Mega Bridge spanning an underground passage of an existing highway and three railways in operation as a practical example,where the door-type support is used to span the existing highway and railways in operation,the construction techniques for the mega bridge are introduced in the paper. With a full-width supporting system provided on the door-type support,the construction task of the newly-built continuous girder mega bridge is satisfactorily finished.Aiming at providing a useful reference for other similar projects in the future,the construction techniques of the door-type support for the protection of the project are summed up in the paper.

large-span continuous girder;door-type support;spanning an existing railway in operation

2016-02-24

古兰玉(1979—)，男，高级工程师，主要从事铁路、市政等工程项目管理工作。gulanyu@163.com

10.13219/j.gjgyat.2016.05.015

U448.215；U445.35

B

1672-3953(2016)05-0051-06