跨铁路不利施工条件下大跨度门式墩施工技术研究

刘勇 LIU Yong

（中铁十二局集团海南工程有限公司，海口 570100）

1 工程概况

三亚至乐东铁路改造工程跨西环货线左联络线大桥全长263.38m，上构采用6×32+1×24+1×32m简支梁。大桥以夹角35°上跨既有西环货线。跨西环货线桥跨的4#、5#墩设计为门式墩，采用尺寸为2.6×3.1m嵌固桩基础，桩长6m。墩柱采用2.2m×2.7m矩形墩，墩高分别为6.8m、7.3m，帽梁断面尺寸为2.2×3.5×19.2m，单个帽梁重约414t，帽梁采用支架现浇法施工。4#、5#墩墩柱距离既有西环货线线路中心最小距离5.9m，最大距离7.5m。

2 工程重点及难点分析

①门式墩桩基、墩柱及帽梁施工均涉及既有营业线施工。在运输繁忙的铁路营业线上施工的重点是确保铁路行车安全，安全工作决定本工程的成败。施工期间大型机械作业更是行车安全防控的重点。②门式墩帽梁支架搭设及拆除是本工程的重难点。大断面及大净跨的帽梁支架需采用长大构件，需采用大型吊机进行吊装作业。施工难度极大，安全风险高。③铁路两侧的光电缆的迁改和防护也本项目的重难点。

3 施工总体组织方案

本项目为涉及既有线施工，铁路安全压力非常大。进行总体施工安排时，需以保障铁路行车安全为基础，考虑尽量降低施工对铁路行车的影响，减少铁路锁封要点的次数。同时综合考量减少大型机械的使用台班，缩短施工周期，从而达到降低施工成本，使公司能够持续发展。本项目经多次调整、优化的施工总体组织方案如下：

3.1 施工顺序方案

跨西环货线大桥4、5#门式墩同时同步进行施工组织，以减少工期及降低封锁要点次数。配备4组挖孔设备，4、5#墩的4个桩基同时施工。墩身配置2套定型钢模、配备2套帽梁支架、2套底模、1套侧模。墩身及帽梁按4#→5#墩依次顺序作业，施工期间做好既有线线路监测。

3.2 施工步骤及施工总体方案

步骤1：施工钢管竹排架等防护设施，人工配合机械按设计线位对山体进行非爆开挖施工。

步骤2：桩基及墩身施工。采用人工施工（水磨钻）桩基础，钢筋笼在孔内绑扎；墩身使用大块定型钢模板，以快速吊装，墩身钢筋在墩位绑扎，砼泵送入模。

步骤3：支架及作业平台搭设：封锁点内搭设支架及作业平台。支架构件在桥位旁分类整体拼装后吊装的方式，以减少吊装次数。支架上堆载预压块（施工荷载的110%）来消除支架的弹性变形或采用其它措施消除支架的弹性变形。

步骤4：砼浇筑、养护及预应力施工。砼浇筑在封锁点内采用泵送，喷涂养护剂养护，以避免养护水渗落在既有铁路上，造成安全隐患。待砼强度及龄期达到要求后，张拉预应力并立即管道压浆。

步骤5：支架拆除。

4 施工方案、技术措施、施工工艺和方法

4.1 施工类别划分

首先要根据《广铁集团铁路营业线施工安全管理细则》（广铁运发〔2018〕105号）规定，确定跨西环货线左联络线大桥门式墩各工序的营业线施工等级，据以编制施工防护、慢行及封锁要点等计划，并向广铁集团有关部门报批。

4.2 邻近既有线防护方案

4.2.1 钢管竹排架设置方案 施工前于既有线两侧路肩位置设置钢管竹排架进行防护，竹排架采用2.8m竹排，立柱及斜撑采用φ48钢管，用钢丝将竹排架绑紧在钢管上。钢管竹排架防护结构详见图1。

图1 钢管竹排架设置图

4.2.2 既有线边坡防护 施工前在既有铁路两侧的路堑边坡进行挂网喷锚防护。

4.3 桩基础施工方案

4#～5#墩桩基采用嵌固桩基础，桩基尺寸为2.6×3.1m，桩长6m，桥位地层主要以花岗岩为主，采取人工开挖的方式进行施工，人工开挖主要采取水磨钻的方式进行。

开挖出土方采取人工配合提升架，倒运至堆放区，堆放区设置在远离既有铁路的施工作业区坡顶平台处。

因桩基的钢筋笼重量大、体型长，且现场地势复杂，如果采用场外制作后分节吊装的方法，需配备大型汽吊封锁作业。为了减少对既有铁路运营的影响。桩基钢筋采取厂内统一弯制，采用汽车吊吊至孔口旁2m外场地上，然后人工传送至桩内，在桩内绑扎成型的方法。

砼由搅拌运输车运送，泵送入桩，振捣泵进行振捣。

4.4 墩柱施工

墩柱采用定型钢模板，以便在1个封锁点内快速完成安装，上下通道采用定型钢制梯笼。

根据现场实际模板使用情况，单块模板最大重量为522kg=0.52t，按1.4的安全系数考虑，需要起重重量为P=0.52×1.4=0.728t。经吊装方案设计，查阅各种型号汽吊性能表，采用50t汽车吊进行吊装，选择作业半径为25～28m，能满足要求。

墩柱钢筋采取厂内统一弯制，现场人工在墩上绑扎成型的方法。砼由搅拌运输车运送，泵送入墩，振捣泵进行振捣。墩身砼先带模洒水养生，拆模后薄膜覆盖养生。

4.5 帽梁施工

帽梁浇筑是本工程铁路运营安全压力最大，施工技术难度最高的工序，具体体现在支架的设计及施工方面。经开拓思路及方案优化，采用轻便且承受弯矩能力强的贝雷梁做纵梁跨越铁路，在既有铁路旁设置钢管柱作贝雷梁支墩。根据相关技术条件下的承载力验算结果进行优化及调整后的支架设计方案如下。

4.5.1 支架设计 在盖梁下布设8片贝雷梁，间距为18cm+45cm+90cm+18cm+90cm+45cm+18cm，贝雷梁顶部布置30cm间距的I10工字钢，I10工字钢上铺5mm钢板封闭，钢板上方平直段布置90cm间距I40工字钢帽梁，I40工字钢上布置30cm间距I10工字钢，倒角处设置I10工字钢三角桁架支撑。采用Φ630，壁厚8mm钢管柱作贝雷梁的支墩，钢管柱上设高50cm砂箱及1组2I40a工字钢，支架的贝雷梁底端距离机车车辆限界（考虑特货列车限界）最小距离0.15m，具体支架形式详见图2、图3。

图2 帽梁支架配置立面示意图

图3 帽梁支架配置剖面图

4.5.2 地基处理 钢管柱基础用4.5×0.85×0.9m的C30砼条形基础，设在既有铁路路基外侧，在条形基础顶部预埋联接钢管柱的法兰盘。

4.5.3 支架安装 支架施工前在场外加工好钢管支架，封锁点内进行吊装，钢管支架具体吊装为：每个桥墩处采用2根Φ630，壁厚8mm钢管柱，钢管柱上设高50cm砂箱，及1组I40a双拼工字钢，双拼工字钢与两根钢管柱焊接成一体后整体吊装。1组钢管支架总重为2.53t（考虑砂箱）。吊装采用130t汽车吊进行吊装，选择作业半径为36m，额定起重4.5t。按1.4安全系数考虑，起重重量为P=2.53×1.4=3.54t，满足要求。

封锁点外拼装完成贝雷梁，要点后单排整体吊装贝雷梁；最大吊装宽度0.176cm，吊装长度19m，最大吊装贝雷梁共计9块单片，总重2.43t，考虑安全系数1.4，起重重量为2.43×1.4=3.402t。采用130t汽车吊，选择作业半径30m，最小起重吨位6.3t，起升高度24m，满足吊装要求，具体吊装站位详见图4。

图4 贝雷梁架设汽车吊站位示意图

贝雷梁架设完成后，将I10工字钢吊运至安装位置，共计300根，每根长度6m，每次吊装1捆（不超过20根，20×6×11.261=1351.32kg=1.35t）。选择点内吊装，人工按设计间距依次排放到位，同时采用U型卡扣将工字钢两端与贝雷梁进行连接，I10工字钢顶部密排铺设0.5cm钢板，避免铁路上方有空隙，掉落杂物。搭设完成后，检查贝雷梁的平面及高程位置，确保净空满足铁路基本建筑限界5.5m；检查U型卡扣是否固定牢靠，确保支架稳定。

支架顶部，悬挑工字钢两端设置临边防护措施，临边防护采用1.2m高钢管与I10工字钢焊接连接，采用硬质围网封闭。

4.5.4 支架预压方法、监测点布设 帽梁底模铺设完成后，对帽梁支架进行检验安全可靠性及沉落量的堆载预压。预压材料使用混凝土预压块，预压块按2m3预制，每块重约4.8t。预压块根据支架尺寸，摆放3排3层。预压按帽梁砼总重分级（0→60%→100%→120%，）加载。沉落量观测、分级加载间隔时间及终止预压卸载均严格按规范要求进行。按规范要求对预压沉落量进行详细记录，最后形成分析报告，计算帽梁底模预留预拱度，按计算数据调整底模标高。

4.5.5 模板、钢筋、混凝土工程施工方案 因模板、钢筋、混凝土浇筑均需封锁要点后进行，故进行施工安排时，采取尽量减少封锁要点的时间及次数；避免采用超大型设备，造成成本高涨的原则。为避免养护水渗浇既有铁路上，造成安全隐患，帽梁采用喷涂养护剂养护。

4.5.6 支架拆除 支架拆除按“先搭后拆，后搭先拆”的原则进行，首先砂箱放砂，然后拆除底模下方I10工字钢、I40工字钢，人工配合机械，逐根从两侧抽出，吊运至地面，贝雷梁以中心为界，从两侧采用吊车分4次吊装拆除，钢管柱支墩采用吊车，从一侧平移吊装拆除。

4.6 营业线沉降观测

在施工地点对应既有线挡墙前后20m范围内埋设6组水平位移、沉降位移观测点。在嵌岩桩基础砼筑前按2次/天的频率进行观测。在变化量突变的情况下，观测频率按1次/小时。绘制沉降位移曲线和回归分析，随时掌握铁路路基稳定情况。当每天水平位移或沉降变化速率超过2mm（施工时间超3d后按最近3d平均值计算），或累计位移（或沉降）变化量超过10mm时。立即停止施工，按规定启动相应的应急预案。并立即采取基坑回填、路基两侧压重等抢险措施，同时对线路采取限速或封锁，确保线路稳定。

5 结束语

我国每年新修建大量的公路、铁路等基础设施。为了跨越铁路、管道等重要设施而采用门式墩的设计也日趋增多。门式墩通常具有帽梁跨度大、截面面积大；无法采取搭设满堂支架法施工；所跨设施对安全要求高等工程技术难题。本文以跨铁路门式墩施工为背景，详细、全面阐述了门式墩盖梁施工时，确保铁路安全的所采取的防护措施、施工组织、施工方法等关键技术，以期能够对类似门式墩的施工提供借鉴。