龐元志

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 102600)

我國已成為目前世界領(lǐng)先的大跨度橋梁設(shè)計和建設(shè)國家，國內(nèi)學(xué)者針對大跨度橋梁設(shè)計的研究主要集中在以下兩類：

一類是大跨度橋梁的設(shè)計要點和優(yōu)化策略。林元培[1]總結(jié)分析了9種橋型設(shè)計，并從材料、結(jié)構(gòu)、施工工藝以及大跨度的推進和美學(xué)等方面對其發(fā)展方向進行了探討；詹建輝等[2]為優(yōu)化大跨度組合梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)性能，從主梁的斷面型式、主梁參數(shù)、橋塔高度等角度進行了對比分析；任征[3]以福廈高鐵烏龍江特大橋為例(國內(nèi)首次設(shè)計高速鐵路大跨度四線鐵路高低塔混合梁斜拉橋)，總結(jié)了超大跨度斜拉橋設(shè)計應(yīng)考慮的因素，并對其設(shè)計思路、方法等進行了總結(jié)，提出了大跨度橋梁在橋塔塔形、剛度、塔高匹配等方面的優(yōu)化策略。

另一類是大跨度橋梁施工的關(guān)鍵技術(shù)。周勇政等[4]立足我國高速鐵路橋梁建設(shè)，分析大跨度混凝土梁式橋的設(shè)計參數(shù)以及大跨度上承式拱橋的結(jié)構(gòu)形式、施工方法等關(guān)鍵技術(shù)；宋子威[5]在總結(jié)分析已建斜拉橋基礎(chǔ)上，結(jié)合福平鐵路烏龍江特大橋主橋部分，對支承體系、斜拉索加勁效果、合理邊中跨比等關(guān)鍵技術(shù)進行了分析研究；趙會東[6]提出了連續(xù)梁(剛構(gòu))—拱橋、部分斜拉橋的理論極限跨徑，并給出工程實用極限跨徑的建議值；劉彥明[7]以國內(nèi)首次采用新型拱橋結(jié)構(gòu)的哈爾濱—大連高速鐵路跨越長春市富民大街設(shè)計為背景，對其關(guān)鍵技術(shù)實體圓鋼吊桿的連接，以及拱腳的合理構(gòu)造和局部應(yīng)力、車橋耦合動力效應(yīng)等進行了分析研究；鐘繼衛(wèi)等[8]對大跨度橋的結(jié)構(gòu)受力性能進行了實時監(jiān)測，建立了施工過程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)實時在線的橋梁施工監(jiān)測，并驗證了監(jiān)測系統(tǒng)的有效性及實用性；單德山等[9]以瀘州泰安長江大橋為例，提出了大跨度斜拉橋人工管養(yǎng)和健康監(jiān)測系統(tǒng)相融合的新型管養(yǎng)方式。

1 工程概況

光明道為廊坊市城區(qū)東西向中軸線，由于京滬鐵路及京滬高鐵對城區(qū)的劃分，使整個廊坊市區(qū)一分為二，光明道也被分割為光明西道和光明東道兩部分。

光明道與京滬高鐵和既有京滬鐵路斜交，斜交角度分別為32.9°和31.4°。京滬高鐵四股道，路基段，交點處位于京滬鐵路廊坊站站臺；既有京滬鐵路六股道，路基段，電氣化鐵路(均為硬橫梁)，鋼筋混凝土枕，60 kg/m鋼軌。

此外，在工程建設(shè)條件方面，工程區(qū)地層巖性主要為第四系人工堆積層填筑土，第四系全新統(tǒng)新近沉積層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土及粉土，第四系全新統(tǒng)沖積層粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂，第四系上更新統(tǒng)沖積層粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細砂。

同時，根據(jù)場區(qū)內(nèi)地層巖性組合及地下水賦存條件，地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水，主要含水層為粉土、粉砂，水量受季節(jié)影響大，主要受大氣降水的補給，水量豐富，滲透性較好?？辈炱陂g水位埋深約1.8～3.7 m，水位高程約8.38～10.51 m，水位年變化幅度1～3 m。

2 橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)形式的選取

廊坊光明道立交橋跨越鐵路股道數(shù)多(含規(guī)劃有14條)，且與鐵路斜交角度小，僅為31.4°。由于鐵路線間距較小，線間無法設(shè)置橋墩，跨越鐵路最小主跨為248 m?？紤]采用大跨橋梁結(jié)構(gòu)，可以選取的橋型有懸索橋、斜拉橋、拱橋、連續(xù)鋼桁梁[10,11]，橋型方案如圖1所示。

圖1 橋型方案

(1)對于斜拉及懸索方案，因均需設(shè)置橋塔及拉索結(jié)構(gòu)，橋塔施工時靠近京滬高鐵，施工高度高，施工及后期維修養(yǎng)護對高鐵運營存在較大的安全風(fēng)險，橋墩距離京滬高速鐵路最小距離22 m。根據(jù)北京鐵路局京鐵師[2016]408號文《營業(yè)線施工安全管理實施細則》第五十五條，橋塔施工需要B類施工，而京滬高鐵列車行車密度大，白天列車間隔時間很短，白天B類施工無法實施，只能夜間施工，工期無形加長1 a之久，無法滿足建設(shè)單位需求。同時，斜拉橋方案轉(zhuǎn)體單墩重量達4萬t，對京滬高鐵沉降影響遠超過2 mm，不能夠滿足高鐵工務(wù)段及規(guī)范的相關(guān)要求。

(2)考慮到橋下鐵路列車運營的安全，道路在上跨鐵路時，不宜采用長時間中斷鐵路行車的施工方案，故該段不宜采用掛籃或滿堂支架現(xiàn)澆施工，采用對鐵路干擾較少的轉(zhuǎn)體法、頂推法較為可行。采用頂推施工，線間需設(shè)置臨時墩，且頂進距離長，向鐵路要點時間多；若采用轉(zhuǎn)體施工，線間不需設(shè)置臨時墩，且轉(zhuǎn)體角度小，向鐵路要點時間少?？紤]橋下京滬高鐵運營安全的重要性，主橋采用對高鐵運營影響最小的轉(zhuǎn)體法施工。

(3)對于拱橋方案，由于距橋址700 m處的“銀河大橋”采用拱橋形式，從景觀性上考慮，應(yīng)盡量避免在同一地點采用相同的橋型；另該橋式很難采用對鐵路運營影響較小的轉(zhuǎn)體施工，因此本次研究未考慮拱橋方案。

(4)鋼結(jié)構(gòu)梁式橋重量輕，轉(zhuǎn)體重量僅1.6萬t，對高鐵沉降影響小，上加勁弦體系更有利于長懸臂轉(zhuǎn)體施工。成橋后，梁底距離京滬高鐵接觸網(wǎng)桿頂3.3 m，滿足接觸網(wǎng)最小3 m的養(yǎng)護維修空間要求。

運用苗頭預(yù)測法是目前解決勞動爭議糾紛的一種非常重要、有效的方法。由于我國用人單位利益和要求日趨多元化，使得我國目前勞資糾紛表現(xiàn)為易激化的特點。糾紛不斷增多，新的、復(fù)雜的糾紛不斷出現(xiàn)，有些糾紛極易出現(xiàn)反復(fù)，難以調(diào)解。成功地運用苗頭預(yù)測法能夠主動地掌握這些糾紛的發(fā)展態(tài)勢，面對可能發(fā)生的復(fù)雜情況可以及時采取措施并解決，從而預(yù)防復(fù)雜、激化、嚴重態(tài)勢的發(fā)生。

結(jié)合施工方法，并綜合考慮轉(zhuǎn)體重量、結(jié)構(gòu)剛度、橋面高度、對京滬高鐵的影響等因素，本橋推薦采用鋼桁梁方案，如圖2所示。

圖2 橋型布置(單位：m)

2.2 施工方案制定

主橋為跨越京滬高鐵和京滬鐵路橋梁，為了盡量少的影響鐵路線正常運營，橋梁的施工方法成為本橋設(shè)計所必須注意的一個重點。結(jié)合橋位處現(xiàn)場實際情況及鄰近鐵路施工管理辦法，本橋高鐵側(cè)拼梁位置向遠離高鐵側(cè)預(yù)偏15 m，達到主桁拼裝不需要B類施工的要求，拼裝到位后，將高鐵側(cè)鋼梁向主墩側(cè)橫推15 m，然后進行鋼桁梁轉(zhuǎn)體。橋梁轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由轉(zhuǎn)體球鉸及輔助支撐系統(tǒng)組成，轉(zhuǎn)體球鉸為橋梁轉(zhuǎn)體中心，輔助支撐系統(tǒng)設(shè)置弧形軌道梁。轉(zhuǎn)體球鉸和輔助支撐系統(tǒng)同時承力，承擔梁體的載荷[12-14]。

為了保證高鐵安全，合龍段盡量避開高速鐵路，本橋采用非對稱轉(zhuǎn)體方案，高鐵側(cè)和西牽出線側(cè)的拼裝長度分別為(118+138.5)m、(129.5+118)m。鋼梁轉(zhuǎn)體以及牽引系統(tǒng)位于主墩上承臺底，轉(zhuǎn)體過程在邊跨側(cè)距離主墩5個節(jié)間節(jié)點位置設(shè)轉(zhuǎn)體輔助墩和輔助滑道系統(tǒng)。普鐵側(cè)鋼桁梁逆時針轉(zhuǎn)體29.0°至設(shè)計位置，轉(zhuǎn)體噸位約16 000 t；高鐵側(cè)鋼桁梁逆時針轉(zhuǎn)體33.4°至設(shè)計位置，轉(zhuǎn)體噸位約16 000 t。在跨中合龍前，調(diào)整橋梁線形，按照合龍方案進行跨中合龍，轉(zhuǎn)體總時間約95 min。轉(zhuǎn)體平面位置關(guān)系如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)體平面位置關(guān)系

2.3 臨近高鐵深基坑設(shè)計

基坑開挖深度約8.8 m，17號主墩(高鐵側(cè))墩高16.5 m，樁長85 m。墩身邊緣距既有京滬高鐵四道線中心最小距離為22.4 m；承臺邊緣距京滬高鐵用地界最小距離為6.5 m，距京滬高鐵路基坡腳線最小距離為17.1 m；止水帷幕距京滬高鐵四道線路中心線18.6 m。臨近高鐵基坑設(shè)計采用止水帷幕使基坑開挖時處于全封閉狀態(tài)，四周地下水和基底地下水均無法進入基坑，排水范圍只是局限在圍堰內(nèi)部地下水，嚴格保證京滬鐵路和京滬高鐵地下水位的穩(wěn)定，確保不會因為施工給鐵路運營帶來影響。

2.4 鐵路上方合龍設(shè)計

合龍段設(shè)置在京滬鐵路上方，跨中鋼橋面連續(xù)焊接時間要求較長，不具備要點施工條件。主桁弦桿合龍采用要點施工，橋面板合龍采用全封閉防護施工。轉(zhuǎn)體到位、主梁調(diào)整至合龍狀態(tài)后，先進行主桁合龍螺栓拼裝，然后安裝合龍防護小車軌道。采用全封閉防護小車進行2 m合龍段橋面板焊接施工。合龍段防護小車為合龍段的施工提供施工平臺。施工平臺采用懸掛式吊車方案，即驅(qū)動機構(gòu)通過鋼輪倒置于H型鋼軌道上。施工平臺主要由桁架[15]、行走機構(gòu)和電氣系統(tǒng)等組成。桁架主要承受自重、檢修人員和維護檢查器具物品等載荷。防護小車結(jié)構(gòu)如圖4所示，施工平臺在橋梁合龍前，懸掛在軌道上，隨橋梁一起旋轉(zhuǎn)，待兩段鋼梁旋轉(zhuǎn)到位后，施工人員首先通過吊籠將合龍段軌道連接好，然后施工平臺自力運行到位，制動器自動制動，手動制動器制動，然后安裝好施工平臺安全鎖固銷軸、臨時限位擋塊，兩側(cè)爬梯與鋼梁焊接。

圖4 鋼梁合龍用防護小車

3 高鐵防護設(shè)計

3.1 高鐵防異物侵限設(shè)計

按“關(guān)于印發(fā)《高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)——公跨鐵立交橋異物侵限監(jiān)測方案》的通知”，為確保高速鐵路行車安全，在橋梁兩側(cè)安裝異物侵限裝置，監(jiān)測機動車、大型貨物因故越過欄桿、護網(wǎng)而侵入鐵路限界[16]；兩側(cè)異物侵限裝置各設(shè)置91 m長范圍，設(shè)計中考慮在此范圍內(nèi)按文件要求預(yù)留裝置接口。防異物侵限系統(tǒng)包括鐵路局中心系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等。異物侵限現(xiàn)場監(jiān)測裝置采用雙電網(wǎng)傳感器，設(shè)置于上跨鐵路的道路橋梁兩側(cè)。

3.2 防拋網(wǎng)設(shè)計

《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》(TB 10063-2007)第6.4.3條對上跨鐵路立交橋防拋網(wǎng)的規(guī)定：公路、道路上跨鐵路的立交橋或人行天橋，應(yīng)在橋梁外側(cè)防撞墻欄桿上設(shè)置防護網(wǎng)。路堤地段防護網(wǎng)范圍延至距最外鐵路線路6.0 m以外。

與鐵路貼鄰的立交橋或人行天橋，應(yīng)在橋梁的鐵路側(cè)設(shè)置防護網(wǎng)。鐵路站場范圍的天橋，防護網(wǎng)應(yīng)延至橋下。防護網(wǎng)的高度不應(yīng)小于2.2 m，網(wǎng)眼不應(yīng)大于0.25 cm2。

3.3 橋梁防撞設(shè)計

根據(jù)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》(TB 10621-2014)的規(guī)定，主橋采用兩道防護，內(nèi)側(cè)為SX級防護欄，護欄高1.4 m，外側(cè)為HA級防護欄，護欄高1.3 m，防護欄外側(cè)設(shè)0.75 m檢修通道以及0.25 m監(jiān)測網(wǎng)[14],防撞設(shè)計如圖5所示。

圖5 跨越高鐵防撞設(shè)計斷面(單位:cm)

4 主橋施工及運營階段對高鐵路基變形的影響分析

根據(jù)《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則(試行)》(鐵運[2012]83號)規(guī)定，250(不含)～350 km/h線路軌道靜態(tài)幾何尺寸，高低和軌向偏差為10 m及以下弦測的最大矢度值為2 mm。如圖6所示建立有限元模型，主橋施工過程中對京滬高鐵路基變形的影響較小，路基豎向位移最大值為1.8 mm，水平位移最大值1.26 mm，京滬高鐵沉降曲線如圖7所示，滿足規(guī)范要求。

圖6 臨近高鐵施工全過程分析有限元模型

圖7 京滬高鐵四道沉降曲線

5 結(jié)束語

實踐結(jié)果表明本文所提方法能夠滿足設(shè)計、施工和運營安全要求。