楊建中,邵寅旭,邱裕林.滬寧城際鐵路股份有限公司,江蘇蘇州 5600 .西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,四川成都 6003
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安亭疏解上行線施工方案研究
楊建中1,邵寅旭1,邱裕林2
1.滬寧城際鐵路股份有限公司,江蘇蘇州215600 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,四川成都610031
摘要上海軟土地基廣泛分布,地質(zhì)條件惡劣,安亭疏解上行線上跨既有京滬鐵路,其施工安全風(fēng)險(xiǎn)高,對京滬線運(yùn)營將造成很大的影響。為了保證施工安全與既有線運(yùn)營安全,探討了先橫移后轉(zhuǎn)體法施工與橫移法施工這兩個(gè)施工方案的方案比選,通過研究鋼桁梁橫移法施工方案以及對該方案進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評估,提出可行的措施。結(jié)果表明,在既有線上空架設(shè)鋼桁梁,橫移法施工方案能夠確保既有線的安全運(yùn)營,同時(shí)使得整個(gè)工程能夠順利進(jìn)行。
關(guān)鍵詞上行線;施工方案;風(fēng)險(xiǎn)評估
1.1安亭疏解上行線跨京滬線特大橋布置
滬通鐵路,又稱“滬通線”,是連接上海市與江蘇省南通市的高速客貨鐵路干線,位于長江三角洲地區(qū),跨越長江,是中國沿海鐵路的重要組成部分。滬通鐵路以客運(yùn)為主、兼顧貨運(yùn),速度目標(biāo)值為200km/ h,全長248.9km,工程估算486.8億元。安亭疏解上行線特大橋施工為滬通鐵路HTZQ-6標(biāo)段營業(yè)線的一個(gè)施工項(xiàng)目。安亭疏解上行線特大橋跨京滬線,特大橋全長2013.110m,全橋孔跨布置為(1-32m+1-24m+1-32m+1-24m+1-32m+1-24m+5-32m+1-30m+1-24m+4-32m+2-24m+3-32m+1-26m+2-32m)+1-64m,下承式鋼桁梁為(24-32m+1-24m+11-32m),25#墩至26#墩采用1-64m鋼桁梁跨越既有京滬線,跨既有京滬線1-64m鋼桁梁為單線無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行鉉三角桁架下承式簡支鋼桁梁,節(jié)間長度12.8m,桁高12.8m。鋼桁梁在YDK132+880與京滬線相交,交角為25°。
圖1 拼裝中的鋼桁梁
圖2特大橋位置
1.2地質(zhì)特征
線路所經(jīng)地區(qū)為長江沖積平原河口新三角洲平原區(qū),地層成因主要為沖海積、海沖積,局部為沖積及湖沼積,具有海陸相相互交替沉積的特點(diǎn),巖性變化較大,基巖埋藏較深,大約介于160m~300m。地層為第四系松散堆積層,軟土地基在沿線廣泛分布,一般厚5m~15m,最厚達(dá)25m;七度地震區(qū)地表以下15m范圍內(nèi)粉土、粉砂多為可液化層。沿線工程地質(zhì)條件普遍較差,需要經(jīng)過地基處理后才能修筑路基,路堤填料缺乏。
全線地形平坦,地勢開闊,海拔標(biāo)高2.0m~4.5m。沿線河網(wǎng)密布,水塘星羅棋布;公路交通發(fā)達(dá),城鎮(zhèn)化較快,廠房、民居密布;其余空地多為高產(chǎn)農(nóng)田、菜地。
施工區(qū)域內(nèi)特殊巖土主要是廣泛分布的第四系全新統(tǒng)松散堆積的淤泥質(zhì)土層及淤泥。天然含水量w=42.5%,天然密度γ= 17.7kN/m3,孔隙比e=1.2,快剪強(qiáng)度φu=7.5~12.8°,Cu=6.1kPa~13kPa,固結(jié)快剪φcu=13.7°~16.7°,壓縮系數(shù)a1~2=0.62MPa-1,壓縮模量Es = 2.67MPa,qc = 0.59MPa。
1.3工程特點(diǎn)
1)橋梁跨越既有京滬線,橋中線與下穿既有京滬線夾角為25°,且橋墩距離既有京滬線較近。
2)既有京滬線運(yùn)輸繁忙且多為動車組,行車干擾大,鋼桁梁自重大,跨度大,上跨京滬線施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。
3)受地勢的限制,線間施工空間狹小,工程協(xié)調(diào)難度大,組織困難。
2.1鋼桁梁先橫移后轉(zhuǎn)體法施工方案
采用在線路一側(cè)沿線路方向搭設(shè)臨時(shí)支墩,通過25#墩及臨時(shí)支墩進(jìn)行鋼桁梁組拼,然后在端頭臨時(shí)支墩及26#墩之間搭設(shè)滑道梁,以25#為旋轉(zhuǎn)軸,鋼桁梁通過滑道梁轉(zhuǎn)體就位。施工步驟如下:
圖3 鋼桁梁拼裝平面布置圖
第一步:施工25#、26#墩,可同步施工26#墩側(cè)沿既有線走向的臨時(shí)支墩;
第二步:臨時(shí)支墩搭設(shè)完成后,在25#墩上安裝臨時(shí)轉(zhuǎn)軸支座,在5#臨時(shí)支墩和26#墩間搭設(shè)臨時(shí)滑道梁,在臨時(shí)支墩上搭設(shè)工作平臺;
第三步:利用吊車輔助,在臨時(shí)支墩上拼裝鋼桁梁;
第四步:鋼桁梁拼裝完成后拆除臨時(shí)支架,使鋼桁梁變簡支狀態(tài),達(dá)到轉(zhuǎn)體條件;
第五步:利用天窗時(shí)間,使鋼桁梁橫移轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)位置;
第六步:調(diào)整鋼桁梁位置,完成架設(shè)。
2.2鋼桁梁橫移施工方案
根據(jù)上行線跨既有京滬線特大橋25#至26#墩兩側(cè)施工現(xiàn)場的具體情況,結(jié)合64m鋼桁梁自重大、跨度大、上跨營業(yè)線施工安全風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn),為確保施工安全,鋼桁梁施工采用線外拼裝、整體橫移就位方案,鋼桁梁拼裝場用地面積5 334m2,即在25#墩北側(cè)32m(順線路方向左側(cè))搭設(shè)臨時(shí)支墩拼裝鋼桁梁,待26#墩側(cè)滑道梁安裝完成后,然后通過橫移支架及滑道梁將鋼桁梁整體橫移就位。
施工工序:
1)桿件預(yù)拼;2)下弦橋面桿件安裝;3)上弦桿、腹桿和橋門架橫聯(lián)安裝;4)上平聯(lián)系統(tǒng)及附屬件安裝;5)橋型調(diào)整、螺栓終擰;6)安裝滑道梁,拆除臨1#-4#臨時(shí)支墩;7)利用天窗時(shí)間,在滑道梁上頂推或拖拉鋼桁梁,使鋼桁梁橫移至設(shè)計(jì)位置;8)拆除滑道梁,落梁并調(diào)整至設(shè)計(jì)位置,安裝支座,完成鋼桁梁橫移法施工。
圖4 鋼桁梁拼裝示意圖
2.3方案比較
由于鋼桁梁自重大,跨度大,施工時(shí)又要上跨營業(yè)線,營業(yè)線安全運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)大。所以在營業(yè)線上的施工工序越少,安全風(fēng)險(xiǎn)越低,而鋼桁梁橫移法施工方案比鋼桁梁先橫移后轉(zhuǎn)體法施工方案的工序少,同時(shí)也減少了營業(yè)線上施工的施工時(shí)間,相對來說安全風(fēng)險(xiǎn)較小,所以采用鋼桁梁橫移法施工方案。
3.1風(fēng)險(xiǎn)識別
風(fēng)險(xiǎn)識別是風(fēng)險(xiǎn)評估與管理的基礎(chǔ)。本次風(fēng)險(xiǎn)識別的主要對象是對鋼桁梁橫移法施工方案的風(fēng)險(xiǎn)識別,從中找出影響施工的主要安全因素。風(fēng)險(xiǎn)識別的主要內(nèi)容有:
1)在橫移法施工中哪些因素應(yīng)該考慮?
2)除橫移法外,還有哪些因素對項(xiàng)目安全施工產(chǎn)生威脅?
3)引起這些風(fēng)險(xiǎn)的主要因素有哪些?
3.2各項(xiàng)基本風(fēng)險(xiǎn)、引起風(fēng)險(xiǎn)的因素
根據(jù)滬通六標(biāo)營業(yè)線總體施工組織設(shè)計(jì)對鋼桁梁橫移法施工方案風(fēng)險(xiǎn)分析。
1)鋼桁梁跨京滬營業(yè)線,一旦鋼桁梁施工出現(xiàn)差錯(cuò),就會影響京滬鐵路的正常運(yùn)營。
2)橫移法施工屬于高空作業(yè),存在人員高空墜落和高空墜物的危險(xiǎn)因素。
3)高空作業(yè)風(fēng)雨天施工,存在人員滑落等危險(xiǎn)因素。
4)墩位施工對京滬既有線的沉降會產(chǎn)生影響。
表1 安全風(fēng)險(xiǎn)源識別
3.3風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)
在風(fēng)險(xiǎn)源分析識別的基礎(chǔ)上,首先制定風(fēng)險(xiǎn)分級,按照此方法對每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性及其產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析與評估,從而為風(fēng)險(xiǎn)的管理提供基礎(chǔ)。按照風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率大略地把風(fēng)險(xiǎn)分為五個(gè)等級,五級風(fēng)險(xiǎn)為風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率十分高的風(fēng)險(xiǎn),也是需要重點(diǎn)關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn),四級風(fēng)險(xiǎn)為時(shí)常都有可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),其發(fā)生的概率比五級風(fēng)險(xiǎn)低,也需要重點(diǎn)把控,至于三級,二級以及一級風(fēng)險(xiǎn),其風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率都很低。這樣初略地給風(fēng)險(xiǎn)分級,能夠很清楚地看出各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源對整個(gè)項(xiàng)目施工的大致影響。
表2 安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)
從表2可以看出既有線路基沉降是最容易發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),重點(diǎn)研究解決此風(fēng)險(xiǎn)的方案,同時(shí)人員高空墜落與高空設(shè)備墜落風(fēng)險(xiǎn)僅次于既有線路基沉降,也應(yīng)引起高度的重視。雖然各種機(jī)械事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的頻率較低,但這樣的風(fēng)險(xiǎn)也會危及施工人員的安全,造成不必要的財(cái)產(chǎn)損失,它們的存在不容忽視。
3.4安全風(fēng)險(xiǎn)管理
1)既有線路基沉降。由于上海地質(zhì)條件普遍較差,所修建的墩位距離京滬營業(yè)線很近,必將引起京滬線路基的沉降,所以在25#、26#墩基坑施工時(shí),基坑開挖前應(yīng)打設(shè)鋼板樁進(jìn)行防護(hù),鋼板樁離營業(yè)線邊坡3m之內(nèi)的,不得拔出。這樣就有效地解決了路基的沉降問題。
2)人員高空墜落與高空設(shè)備墜落。由于該項(xiàng)目屬于高空作業(yè),施工時(shí)處于既有線上方,同時(shí)橫移法施工過程中所用的鋼桁梁自重大,跨度大等特點(diǎn)使得人員高空墜落與高空設(shè)備墜落的風(fēng)險(xiǎn)很容易發(fā)生,從而給整個(gè)工程帶來不可估計(jì)的危害。所以在人員施工操作方面,對他們應(yīng)加強(qiáng)安全教育與技術(shù)培訓(xùn),規(guī)范施工行為,提高操作技術(shù),特別是在風(fēng)雨天氣的環(huán)境下施工,對于員工的安全更應(yīng)該高度重視。在高空設(shè)備有墜落風(fēng)險(xiǎn)方面,應(yīng)規(guī)范安裝次序與提高安裝技術(shù),確保安裝的質(zhì)量。
3)各種機(jī)械事故。如腳手架在施工中的應(yīng)用。近幾年,因腳手架坍塌而引起的重大安全施工問題頻繁發(fā)生,造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,同時(shí)也給項(xiàng)目施工順利完成帶來了很大的阻礙。
針對像這樣一類的機(jī)械事故,一方面可能是由施工人員安全意識薄弱,施工行為不規(guī)范造成的,另一方面則應(yīng)該歸咎于所購買的施工機(jī)械的質(zhì)量以及及時(shí)對機(jī)械的保養(yǎng)與維護(hù),應(yīng)建立一整套制度來保養(yǎng)與維修機(jī)械,確保它們的質(zhì)量,使之能夠安全地應(yīng)用在施工當(dāng)中,盡量減少甚至消除各種機(jī)械事故對工程施工的不利影響。
通過跨既有線鋼桁梁橫移法施工,我們可以總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn):
1)在惡劣的環(huán)境下開挖基坑修建橋墩,同時(shí)此橋墩距離既有線很近時(shí),基坑開挖前應(yīng)打設(shè)鋼板樁進(jìn)行路基加固處理,這是一個(gè)可行的選擇。
2)在既有線上空架設(shè)鋼桁梁,橫移法施工方案能夠確保既有線的安全運(yùn)營,同時(shí)使得整個(gè)工程能夠順利進(jìn)行。
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中圖分類號TU3
文獻(xiàn)標(biāo)識碼A
文章編號1674-6708(2016)165-0232-03
作者簡介:楊建中,高級工程師,滬寧城際鐵路股份有限公司。邵寅旭,滬寧城際鐵路股份有限公司。邱裕林,西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院。