卓建培

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川 成都 610084）

0 引言

近些年我國加快了市政道路的建設(shè)，造成市政道路和鐵路工程線路交叉跨越的情況逐漸增加，市政道路上跨鐵路橋梁的情況越來越多。受到地形地貌、線路縱斷面等方面的影響，為了最大程度保障既有高速鐵路行車的安全性，需要加強(qiáng)上跨鐵路橋梁防護(hù)力度，通過高水平設(shè)計(jì)和施工控制確保其安全性，推動(dòng)交通運(yùn)輸發(fā)展。

1 案例基本概況

某市政道路上跨鐵路橋梁的總體長度為255 m，按照6 跨、2 聯(lián)的方式進(jìn)行設(shè)置。該橋梁下部采取的是混凝土墩柱，上部采取的是現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，兩者形成了牢固的整體性結(jié)構(gòu)。該橋梁中的2、3 跨跨越正常運(yùn)行的鐵路線路，在橋梁設(shè)計(jì)中需要加強(qiáng)防護(hù)體系的設(shè)計(jì)和施工控制，確保鐵路的正常運(yùn)行。

2 上跨鐵路橋梁防護(hù)體系總體設(shè)計(jì)方案

在充分考量此橋梁基本特征基礎(chǔ)上確定其防護(hù)棚采取臨時(shí)性支架的方式，主要包括工字鋼組合縱橫梁、鋼管柱等部分，能夠形成穩(wěn)定性較高、空間較大的防護(hù)體系。在進(jìn)行臨時(shí)性支架搭設(shè)過程中，要按照施工區(qū)域具體地質(zhì)情況采取挖孔樁基礎(chǔ)。施工過程中縱橫梁，以及鋼管支墩是最主要的部分，需要利用吊車進(jìn)行吊裝，并且通過全站儀、水準(zhǔn)儀等對(duì)安裝精度進(jìn)行測控。完成防護(hù)支架主體結(jié)構(gòu)建設(shè)后就可以架設(shè)防護(hù)棚頂面防護(hù)體系，以此來增強(qiáng)綜合性防護(hù)性能，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)抗沖擊能力，能夠避免鐵路接觸網(wǎng)高壓觸電風(fēng)險(xiǎn)[1]。橋梁施工完成后需要遵照從上到下、兩側(cè)到中間的順序?qū)⑵洳鸪娩摻畹趸@+倒鏈來將上部結(jié)構(gòu)拆除掉，利用吊車將鋼管支墩拆除掉，并對(duì)相關(guān)部件有序堆放。

3 上跨鐵路橋梁防護(hù)體系設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 防護(hù)體系設(shè)計(jì)基本要求和設(shè)計(jì)原則

3.1.1防護(hù)體系設(shè)計(jì)基本要求

第一，最大程度降低列車運(yùn)行過程中由于空氣動(dòng)力對(duì)防護(hù)體系造成的影響。在對(duì)跨鐵路橋梁防護(hù)體系設(shè)計(jì)過程中，務(wù)必要考慮到列車行駛時(shí)空氣動(dòng)力方面的影響，可以采取如下措施來降低影響，包括：

（1）確保結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上增大防護(hù)支架的跨度；

（2）進(jìn)一步增加立柱之間的距離，提升立柱結(jié)構(gòu)整體性，可以采取圓形截面；

（3）盡量降低防護(hù)支架表面積。

第二，避免物體墜落的影響。要確保防護(hù)棚頂板良好的密封性，避免施工過程中物體墜落打擊，同時(shí)也要防止受到物體沖擊。

3.1.2防護(hù)體系設(shè)計(jì)基本原則

第一，安全性原則：防護(hù)設(shè)計(jì)必須保證施工作業(yè)和既有線運(yùn)行安全，避免施工作業(yè)對(duì)既有線運(yùn)行的影響。

第二，可行性原則：防護(hù)設(shè)計(jì)能夠滿足安裝的要求，設(shè)計(jì)合理，施工簡易。

第三，快速性原則：能夠在有限的時(shí)間內(nèi)完成施工防護(hù)的安裝，最大限度地減少防護(hù)施工對(duì)既有線的影響。

第四，經(jīng)濟(jì)性原則：減少防護(hù)施工的造價(jià)。

第五，環(huán)保性原則：防護(hù)設(shè)施盡量避免破壞周圍環(huán)境，降低噪聲，杜絕棄物，達(dá)到環(huán)保的要求。

3.2 防護(hù)體系具體設(shè)計(jì)分析

3.2.1設(shè)計(jì)說明

防護(hù)棚要設(shè)置在鐵路線路外部股道的合適區(qū)域，要建立起兩跨的簡支梁形式。防護(hù)體系主要包括：基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)體系、主梁結(jié)構(gòu)體系等部分。其中，基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)體系主要包括挖孔樁、鋼筋混凝土系梁（設(shè)置在支柱底部，截面為1.0 m×1.5 m）；主梁結(jié)構(gòu)體系主要是在支柱（通過φ83 cm、壁厚3 cm 鋼管制成）頂部位置焊接工字鋼（為63a 型號(hào)）形成縱向系梁，同時(shí)在此位置按照30 cm 間隔順次設(shè)置貝雷梁。完成主梁結(jié)構(gòu)的搭設(shè)之后，要在其上面按照120 cm間距焊接工字鋼（為32a 型號(hào)），利用U 形卡將其和貝雷梁進(jìn)行連接用做承重分配梁。為了防止橋梁在施工時(shí)受到不同問題（包括墜物、積水、觸電等等）的影響而產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，需要在分配梁上鋪設(shè)相應(yīng)材料來建立防護(hù)鋪裝層，按照從下到上的順序所鋪設(shè)的內(nèi)容包括：鋼板、防電膠層、防水帆布、彩條布等等。

3.2.2防護(hù)體系設(shè)計(jì)分析

總體來說簡支梁的結(jié)構(gòu)大體相同，所以為了簡化計(jì)算過程只需對(duì)跨度相對(duì)較大的橋梁防護(hù)棚進(jìn)行計(jì)算即可。

第一，力學(xué)性能參數(shù)。該防護(hù)棚所用主要材料的力學(xué)性能如表1 所列。

表1 防護(hù)體系主要部件力學(xué)性能表

第二，貝雷梁計(jì)算分析（見表2）。對(duì)于整個(gè)防護(hù)體系來說，貝雷梁是最為主要的部分之一，承受多方面載荷（包括梁體自身重量、施工過程中載荷等）影響，需要對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)分析。該工程貝雷梁間距設(shè)定為0.3 m，以此為基礎(chǔ)對(duì)貝雷梁荷載組合進(jìn)行計(jì)算分析，能夠得到表2 所示結(jié)果（L 表示貝雷梁的跨徑，單位為m）。

從表2 能夠得知，貝雷梁所受剪力和彎矩符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。另外，在貝雷梁上部利用U 形卡將32a 工字鋼連接到貝雷梁之上，使得兩者之間相互作用形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可以大大降低梁受壓翼緣的側(cè)向位移，有效提升其穩(wěn)定性。

表2 貝雷梁計(jì)算結(jié)果一覽表

第三，雙排63a 工字鋼計(jì)算分析。貝雷梁受到外部荷載影響之后會(huì)將載荷逐漸向下傳遞，所傳遞荷載主要通過雙排63a 工字鋼進(jìn)行承載，此工字鋼主要設(shè)置在鋼管柱之上。通過分析可知，此工字鋼受力形式較為復(fù)雜，為了簡化分析過程主要按照簡支梁進(jìn)行應(yīng)力、撓度梁方面計(jì)算即可，能夠充分體現(xiàn)出整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，而剪應(yīng)力需要按照連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。

4 市政道路上跨鐵路橋梁防護(hù)體系施工分析

4.1 鐵路列車行駛對(duì)于施工造成的影響分析

鐵路上,列車行駛過程中會(huì)形成強(qiáng)烈的誘導(dǎo)氣流，對(duì)于周邊人員、環(huán)境等都造成較大影響，例如形成的強(qiáng)風(fēng)會(huì)對(duì)周邊人員作業(yè)安全造成較大影響[2]。因此，如何有效降低列車行駛形成的誘導(dǎo)氣流對(duì)防護(hù)體系的影響，對(duì)于確保施工安全性具有非常關(guān)鍵的作用。

第一，列車行駛氣流對(duì)于人體造成的影響分析。從相應(yīng)參考文獻(xiàn)中能夠得知，列車速度達(dá)到350 km/h時(shí)，為了保證人員安全性，需要確保其和列車壁保持4.1 m以上的距離。所以，高速行駛的列車所形成的強(qiáng)風(fēng)會(huì)對(duì)施工人員安全性造成較大影響。對(duì)此，在施工過程中一定要確保足夠的安全距離。同時(shí)要最大程度地降低線路內(nèi)作業(yè)的工作量。

第二，列車行駛對(duì)于防護(hù)支架造成的影響分析。在此分析中，主要以常規(guī)支架距離列車2 m、支架頂?shù)搅熊?.5 m作為基礎(chǔ)來分析載荷情況。在列車速度達(dá)到350 km/h 情況下，在距離列車2 m位置的風(fēng)速能夠達(dá)到18 m/s，可以達(dá)到8 級(jí)風(fēng)的強(qiáng)度。同樣在距離列車3.5 m位置風(fēng)速能夠達(dá)到10 m/s，可以達(dá)到6級(jí)風(fēng)的強(qiáng)度。通過計(jì)算分析可知采取雙立柱防護(hù)體系可以滿足標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度規(guī)定。

4.2 具體施工內(nèi)容分析

第一，基礎(chǔ)施工分析。針對(duì)該工程的具體情況，防護(hù)體系要采取C25 混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，要確?；咨钊氲椒€(wěn)定的持力層內(nèi)部深度在0.5 m以上。同時(shí)，為了確?；A(chǔ)強(qiáng)度，要在表面預(yù)埋鋼板。正式施工之前要明確地下電纜、光纜等主要線纜所處位置，在對(duì)接相關(guān)管線產(chǎn)權(quán)單位之后，通過人工方式進(jìn)行挖探。確?；娱_挖到設(shè)定標(biāo)高之后可以通過觸探儀等設(shè)備檢測地基的承載能力，確保其在120 kPa 以上，若是不滿足標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行地基換填處理。正式進(jìn)行基坑開挖之前需要做好鐵路的防護(hù)，基坑滿足要求之后進(jìn)行鋼筋的綁扎，以及混凝土的澆筑[3]。對(duì)于基礎(chǔ)來說，混凝土澆筑時(shí)要利用商品混凝土泵車來泵送，需要注意的是，泵送過程中嚴(yán)禁輸送管進(jìn)入到鐵路安全網(wǎng)內(nèi)部。同時(shí)在混凝土澆筑過程中要進(jìn)行支撐立柱鋼板的預(yù)埋，完成澆筑之后要通過覆蓋塑料薄膜來進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，直到混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的80%以上后才能進(jìn)行基坑的回填。

第二，立柱和縱梁的施工。該工程的立柱主要通過φ300 mm 的鋼管進(jìn)行制作，每一側(cè)設(shè)置12 根鋼管并且控制其間距在6 m，要按照實(shí)際基礎(chǔ)頂面標(biāo)高、柱頂設(shè)計(jì)標(biāo)高等為基礎(chǔ)進(jìn)行制作。為了進(jìn)一步增強(qiáng)基礎(chǔ)立柱可靠性、穩(wěn)定性，要在立柱之間通過7 cm×7 cm 角鋼進(jìn)行支撐。另外，要通過鋼板將立柱和基礎(chǔ)進(jìn)行有效的焊接，并且在立柱的頂端要通過鋼板對(duì)其進(jìn)行封頂，要在頂部順著線路的方向設(shè)置縱梁（采用[20 槽鋼制作），要在立柱的頂部焊接有鋼板。

第三，貝雷梁的安裝。要充分發(fā)揮貝雷梁作為橫梁的作用，每一道橫梁要通過1 榀2 片單層21 m貝雷架進(jìn)行制作，相鄰貝雷片之間的距離保持在30 cm。為了制作的便利性要在鐵路防護(hù)網(wǎng)外部拼裝21 m貝雷梁，完成拼裝之后要通過鐵路吊進(jìn)行吊裝，為了確保吊裝安全性要利用25 t 汽車吊進(jìn)行配合吊裝。將貝雷梁吊裝到位后將其搭設(shè)在立柱分配梁上，并且利用φ16 mm 的U 形卡扣將其和分配梁進(jìn)行有效連接而形成穩(wěn)定整體，在每一片貝雷梁之間要設(shè)置花格連接，為了確保貝雷梁的穩(wěn)定性要在兩側(cè)設(shè)置槽鋼進(jìn)行加固，最大程度保證其垂直度[4]。另外，貝雷梁和縱梁的連接位置要利用角鋼進(jìn)行有效焊接，以此來避免貝雷梁發(fā)生偏移。

第四，頂棚的制作安裝。該工程的頂棚總體結(jié)構(gòu)為三層，從下到上分別為：116 工字鋼、5 cm 厚木板、2 mm 厚鐵皮。要確保木板和工字鋼綁扎牢固，并且不同木板之間要進(jìn)行緊密拼裝并且連接牢固。為了避免積水滲漏，要在頂部通過鐵皮將其覆蓋封閉，特別是在接縫位置要進(jìn)行密實(shí)性處理，通過防電膠層等避免滲漏。在實(shí)際制作時(shí)先制作出相應(yīng)數(shù)量的平行四邊形頂板（尺寸為6 m×2.4 m），在防護(hù)網(wǎng)外部進(jìn)行頂板的組裝，完成之后要通過鐵路吊+汽車吊的方式將頂棚吊裝到貝雷梁上并進(jìn)行固定。為了避免頂棚積水，需要將頂棚設(shè)置1%左右的坡度。

5 結(jié)語

在進(jìn)行市政道路上跨鐵路橋梁設(shè)計(jì)過程中不但要確保橋梁的施工質(zhì)量，同時(shí)也要確保鐵路的正常運(yùn)行，所以整個(gè)工程復(fù)雜性較高。為了確保設(shè)計(jì)施工的正常進(jìn)行，要充分了解鐵路運(yùn)行相應(yīng)信息，制定出最為科學(xué)合理的橋梁防護(hù)體系方案，將其作為上跨鐵路橋梁施工指導(dǎo)性文件，確保施工的順利進(jìn)行，最后呈現(xiàn)出高質(zhì)量的市政工程。