李亮賓，胡富平，申鐵軍，李逢源

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

本項(xiàng)目為45 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁跨線橋上跨晉城至長治高速公路，采用分離式交叉架設(shè)，T梁跨線橋T梁共5片，單獨(dú)預(yù)制，簡支安裝。45 m T梁單片混凝土為66.75 m3，自重173.55 t。根據(jù)該橋橋型方案和總體施工規(guī)劃，結(jié)合自有設(shè)備狀況，經(jīng)反復(fù)比選，橋梁上部T梁架設(shè)采用公路架橋機(jī)架梁的施工方案。其中對上跨晉城至長治高速公路全部安排在白天車流密度較小時(shí)架設(shè)，其安全防護(hù)措施結(jié)合考慮對晉城至長治高速公路公路的影響降低到最小并確保高速行車安全確定的。

1 跨線橋架設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 兩側(cè)邊坡開挖施工安全風(fēng)險(xiǎn)

上跨晉城至長治高速公路施工時(shí)需進(jìn)行邊坡開挖施工，橋梁的橋墩位于高速公路兩側(cè)一級邊坡上，高速公路在橋址處為挖方路塹，按設(shè)計(jì)橋梁施工時(shí)需對高速公路兩側(cè)邊坡進(jìn)行開挖，地面線至開挖線約為7 m。本項(xiàng)就其發(fā)生概率來講比較小，但損失程度比較大，對公路影響較大。

1.2 防護(hù)棚架基礎(chǔ)施工安全風(fēng)險(xiǎn)

防護(hù)棚架基礎(chǔ)地基處治是否合理，地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)就其發(fā)生概率來講比較小，但損失程度比較大，對公路影響較大。

1.3 防護(hù)棚架搭設(shè)施工安全風(fēng)險(xiǎn)

防護(hù)棚架為T梁架設(shè)和橋梁施工最關(guān)鍵的步驟。防護(hù)棚架設(shè)置位置、本身結(jié)構(gòu)安全、防護(hù)棚架頂排水設(shè)計(jì)以及防護(hù)棚架長時(shí)期存在。防護(hù)棚架搭設(shè)以及拆除過程中施工工序以及對另半幅的正常行車的影響，應(yīng)做好充足的準(zhǔn)備和完善的交通導(dǎo)改措施，否則會(huì)導(dǎo)致高速交通堵塞，嚴(yán)重情況下對高速公路上的行車將會(huì)造成安全隱患。本項(xiàng)就其發(fā)生概率來講比較低，但損失程度較高，對高速公路的安全有一定的影響。

1.4 架橋機(jī)自身安全性能

架橋機(jī)應(yīng)是一種結(jié)構(gòu)安全、性能優(yōu)良、運(yùn)行工作范圍廣、操作方便的鋼結(jié)構(gòu)軌道式預(yù)制梁吊裝架設(shè)設(shè)備。

2 防護(hù)技術(shù)分析

2.1 邊坡開挖防護(hù)

邊坡開挖時(shí)為防止坡面滑落物落入高速公路路基范圍內(nèi)影響高速公路行車安全，特設(shè)置邊坡開挖防護(hù)墻，防護(hù)墻的基礎(chǔ)設(shè)置在高速公路碎落臺(tái)部位。防護(hù)墻高度為500 cm，防護(hù)墻用3 mm厚鋼板組成，鋼板固定在Φ400 mm×5 mm鋼管柱上，柱間距為450 cm，兩端為，為增加鋼板的剛度，在其背面縱橫向設(shè)置了加勁肋。鋼柱固定在混凝土條形基礎(chǔ)上，鋼柱下的條形基礎(chǔ)局部加設(shè)了50 cm×50 cm錨固墩，條形基礎(chǔ)位于高速公路碎落臺(tái)上，內(nèi)側(cè)形狀隨高速公路邊坡形式，為增加基礎(chǔ)穩(wěn)定性，在每根鋼柱左右側(cè)加設(shè)風(fēng)纜繩(規(guī)格為26 mm)。

(1)防護(hù)墻設(shè)置的目的

為防止開挖高速公路邊坡時(shí)零星土塊掉入到高速公路路面上來，設(shè)置防護(hù)墻，水平向受力主要是風(fēng)力，豎向力就是鋼柱及鋼板的自重，考慮到橋梁施工期間為夏秋季節(jié)，因此考慮風(fēng)力時(shí)，取50年一遇作為計(jì)算風(fēng)力的標(biāo)準(zhǔn)，取受水平力最大的鋼柱進(jìn)行計(jì)算，受水平力最大的鋼柱為緊鄰最邊上的那一根鋼柱，其承擔(dān)的順高速公路方向鋼板的迎風(fēng)面積寬度為4.5 m，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2014)計(jì)算，見表1。

表1 防護(hù)墻水平向受風(fēng)力計(jì)算表

(2)防護(hù)墻抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算

防護(hù)墻受水平力為50年一遇風(fēng)力，防護(hù)墻自重及風(fēng)纜繩拉力，在這三個(gè)力作用下檢算防護(hù)墻的傾覆穩(wěn)定性。由上述表格計(jì)算可知，防護(hù)墻所受50年一遇最大風(fēng)力為F=32.0 kN，結(jié)構(gòu)的自重(包括條形基礎(chǔ)、錨固墩、鋼柱及鋼板的重量)為G=48.2 kN，26 mm鋼絲繩在考慮的安全系數(shù)下所能提供的拉力為L=48.6 kN?？箖A覆計(jì)算受力圖式為

傾覆彎矩Mq=32×3.0=96 kN·m

抗傾覆彎矩Mk=48.2×0.25+48.6×cos45°×4=149.5 kN·m

抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K=Mk/Mq=1.6>1.2

防護(hù)墻的抗傾覆滿足要求。

(3)防護(hù)墻抗滑穩(wěn)定性計(jì)算

由前面計(jì)算可知，滑動(dòng)力就是五十年一遇風(fēng)力Fh=32 kN，抗滑動(dòng)的力有基礎(chǔ)跟地面的摩擦力、風(fēng)纜繩的拉力，F(xiàn)k=0.25×48.2+48.6×cos45°=46.4 kN。

抗滑穩(wěn)定系數(shù)Kc=Fk/Fh=1.5>1.2。故防護(hù)墻的抗滑滿足要求。

(4)防護(hù)墻基底承載力計(jì)算

基底以上豎向力為結(jié)構(gòu)的自重、兩側(cè)風(fēng)纜繩的豎向分力合計(jì)為

N=48.2+2×48.6×cos45°=116.9 kN，基底面積S=4.75×0.5=2.375 m2。

基底應(yīng)力ó=N /S=49.2 kPa。兩側(cè)邊坡為黃土，黃土的承載力在120 kPa以上，故基底承載力滿足要求。

由以上計(jì)算可知，防護(hù)墻的抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性與基底承載力均滿足要求，該防護(hù)墻能滿足施工開挖對晉城至長治高速公路防護(hù)的要求。

2.2 防護(hù)棚架基礎(chǔ)安全防護(hù)

在進(jìn)行焊接和橋面施工前，為了有效防止高空落物對晉城至長治高速公路交通造成的影響，在交叉處T梁下方沿著晉城至長治高速公路分左右幅各設(shè)置一道防護(hù)棚架。防護(hù)棚架支架基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)形式。條形基礎(chǔ)采用C30混凝土，基礎(chǔ)底配置Φ16鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距@150 mm。條形基礎(chǔ)上部采用法蘭盤與φ400 mm×5 mm無縫鋼管柱連接。

(1)A0條形基礎(chǔ)長22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在高速水穩(wěn)層上，先剔除高速瀝青混凝土面層，再植入Φ20地錨鋼筋，長度80 cm，植入深度40 cm，間距@1 000 mm。

(2)A1條形基礎(chǔ)長22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在長24.0 m、高1.0 m寬2 m的C20擴(kuò)大基礎(chǔ)上。

(3)A2條形基礎(chǔ)長22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在高速水穩(wěn)層上，先剔除高速瀝青混凝土面層，再植入Φ20地錨鋼筋，長度80 cm，植入深度40 cm，間距@1 000 mm。

(4)A3條形基礎(chǔ)長22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在高速水穩(wěn)層上，先剔除高速瀝青混凝土面層，再植入Φ20地錨鋼筋，長度80 cm，植入深度40 cm，間距@1 000 mm。

2.3 防護(hù)棚架架體安全防護(hù)

(1)防護(hù)棚凈高5.5 m，長22 m，即在橋?qū)?2 m外各伸出5.0 m；防護(hù)棚采用直徑400 mm×5 mm鋼管來搭設(shè)兩側(cè)支撐，間距3 m，并用100 mm×100 mm×8 mm的等邊角鋼作為斜撐連接固定。

(2)立柱頂部順高速路方向鋪設(shè)兩根I45b工字鋼，其上橫高速路方向間隔300 cm鋪設(shè)一根I45b工字鋼做橫梁，橫梁上順高速公路方向間隔90 cm鋪設(shè)一根I20b工字鋼，工字鋼上滿鋪15 mm厚膠木板，膠木板上鋪設(shè)3 mm厚薄鐵皮。搭設(shè)支撐時(shí)在防護(hù)棚頂面設(shè)置向晉城至長治高速公路外側(cè)傾斜的坡度，以便集中向外側(cè)排水，在匯水處設(shè)置積水管道，將棚頂積水引流至高速外邊溝或急流槽中。

(3)為確保晉城至長治高速公路安全，在防護(hù)棚兩端設(shè)置防拋網(wǎng)，防拋網(wǎng)采用3 m高密目鋼絲網(wǎng)，用φ48鋼管作為橫豎肋，鋼管底部與順晉城至長治高速公路方向I45b工字鋼連接牢固。

(4)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)源，防護(hù)棚架要考慮的安全風(fēng)險(xiǎn)因素主要有以下幾種：防護(hù)棚架的本身安全問題；防護(hù)棚架對高速公路視距和限高的影響；防護(hù)棚架是否設(shè)有防拋措施；防護(hù)棚架架設(shè)和拆除階段的安保措施和保障機(jī)動(dòng)車輛通行的安全措施；防護(hù)棚架對高速公路凈空的影響，本項(xiàng)目跨線橋上跨晉城至長治高速公路，交叉角度為90°，采用分離式立體交叉，梁底距公路路面最小凈空高度為6.0 m，停車視距滿足《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中設(shè)計(jì)速度為80 km/h時(shí)停車視距為160 m的要求。防護(hù)棚架設(shè)置方案合理。

2.4 架橋機(jī)自身安全防護(hù)

本項(xiàng)目架橋機(jī)采用LBQJ200/60型雙軌導(dǎo)梁式結(jié)構(gòu)，該機(jī)設(shè)計(jì)合理，具有組裝方便、剛度大、穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)，主要特點(diǎn)是：采用免預(yù)制梁配重、前導(dǎo)梁伸縮輔助過孔。既可以增加前內(nèi)導(dǎo)梁，又可以預(yù)制梁配重平衡過孔，該架橋機(jī)是一種結(jié)構(gòu)安全、性能優(yōu)良、運(yùn)行工作范圍廣、操作方便的鋼結(jié)構(gòu)軌道式預(yù)制梁吊裝架設(shè)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)小半徑彎橋、滿足大坡度、隧道口橋梁以及斜橋架設(shè)的要求。適應(yīng)于各種公路橋梁的架設(shè)，其配套的柴油機(jī)運(yùn)梁平車具有安全性能好、運(yùn)輸速度快、受場地的限制比較少的特點(diǎn)，是運(yùn)輸、架設(shè)預(yù)制梁最佳配套設(shè)備。完全可以滿足跨度60 m內(nèi)(起重量200T)各種大型預(yù)制梁的架設(shè)。

(1)架橋機(jī)由液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、主導(dǎo)梁架、行走系統(tǒng)、縱向軌道、聯(lián)系橫梁、橫向軌道、起重天車等八部分組成。

(2)DF50/200Ⅲ型輪軌式雙導(dǎo)梁三角桁架架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)，見表2。

表2 LBQJ200/60型雙軌導(dǎo)梁式架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)表

3 總體安全評估

45 m T梁跨線橋上跨晉城至長治高速公路，設(shè)置方案合理，防護(hù)棚架已對晉城至長治高速公路公路車輛正常通行的影響已降到最小。為施工防護(hù)安全措施，應(yīng)滿足《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》(JTG F90-2015)、《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D81-2017)中有關(guān)規(guī)定，即能保證施工正常進(jìn)行，又能滿足高速公路運(yùn)營的安全防護(hù)要求。

4 結(jié)束語

通過安全風(fēng)險(xiǎn)分析，K15+381晉城至長治高速公路跨線橋上跨G55晉城至長治高速公路公路施工期風(fēng)險(xiǎn)等級屬Ⅰ、Ⅱ級低中度可接受，對晉城至長治高速公路公路的運(yùn)營安全不構(gòu)成嚴(yán)重影響。運(yùn)營階段風(fēng)險(xiǎn)等級屬Ⅰ、Ⅱ級低中度可接受，風(fēng)險(xiǎn)可控。制定科學(xué)、成熟、有效的防護(hù)措施，充分考慮橋梁施工對周邊環(huán)境的影響，最大限度地降低工程施工對高速公路運(yùn)行秩序、運(yùn)營安全帶來的不利影響。施工過程中應(yīng)對防護(hù)防護(hù)棚架進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，確保施工安全。