上跨鐵路橋梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法探討
作者：戴術寶 （安徽上鐵地方鐵路開發有限公司， 安徽 合肥 230000）時間：2022-01-10
摘? 要 ：本文通過對阜陽潤河路上跨京九鐵路立交工程一孔跨度 35 m 的市政橋梁預制箱梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法 進行探討，分析了預制箱梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法中存在的梁體偏心、龍門吊和架橋機吊梁、梁體運輸、梁體架設 等存在的問題，并且通過分析，制訂了解決問題的措施，通過實例，驗證了該措施的有效性。為實施上跨鐵路橋梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法的制訂提供了寶貴的經驗。
來源：智能建筑與工程機械
關鍵詞 ：防撞墻 ；一體化 ；制架 ；工法
中圖分類號 ：U445 文獻標識碼 ：A 文章編號 ：2096-6903(2021)01-0011-03
0 引言
京九線為電氣化鐵路、雙線、P60 鋼軌、混凝土軌 枕、無縫線路，其線路最大行車速度為 160 km/h。阜 陽潤河路上跨京九鐵路立交工程鐵路主跨有 8 片梁，鐵 路線間距為 4.2 m，主跨跨度為 40 m，架梁時需要申請 2 個Ⅱ級和 7 個重點Ⅲ級封鎖天窗，另外申請若干個Ⅲ 級封鎖點進行濕接縫和防撞墻施工。其中外邊梁防撞墻 在鐵路正上方部分的模板安裝、混凝土灌注及模板拆除 需要 6 個垂停封鎖，因此需對鐵路接觸網進行停電，按 照集團公司有關文件要求，需要相關站段把關和設備管 理單位配合配工，把關人員和配合單位較多。為了降低 鐵路行車安全風險，減少封鎖天窗次數及配合單位的工 作量，故進行上跨鐵路橋梁邊梁與防撞墻一體化制架工 法研究。工法實施后，將減少封鎖次數，減少施工對鐵 路運輸影響，降低安全風險系數，提高經濟效益。由于在 鐵路主跨帶防撞墻架梁沒有相關的數據和經驗，故選擇 鐵路橋跨以外具有代表性的與鐵路主跨相近的跨度 35 m 箱梁進行數據收集和分析，按邊梁 + 防撞墻一體化制架 工法進行施工 [1]。
收稿日期 ：2020-12-05
作者簡介 ：戴術寶（1980—），男，安徽蚌埠人，本科，工程師
研究方向 ：工法。
1 邊梁技術參數
跨度 40 m 邊梁技術參數 ：梁高 2.2 m，梁頂部寬 2.85 m，底部寬 1 m，防撞墻高度 1.2 m，梁重 162 t， 防撞墻每米重量 1.13 t，梁體斜交 65°。 跨度 35 m 邊梁技術參數 ：梁高 1.75 m，梁頂部寬 2.85 m，底部寬 1 m，防撞墻高度 0.94 m，梁重 124 t， 防撞墻每米重量 0.832 t，梁體正交，如圖 1 所示。
2 實施邊梁與防撞墻一體化制架工法存在的問題
防撞墻與邊梁一體化預制，增加了梁體重量，改變了結 構的重心位置，使結構偏心，在實施時存在以下問題 [2] ：
（1）在預制邊梁和防撞墻時增加梁體的傾覆風險。
（2）采用龍門吊、架橋機等起重設備起吊時給尋找 重心增加了難度。
（3）運梁炮車運梁時，有梁體側翻的安全風險，給 梁體的穩固增加難度。
（4）梁體架設增加橫向走行的長度，使架橋機過于 靠邊，增加架橋機傾覆的安全隱患，走行到位落梁后，增 加梁體的傾覆風險。
3 邊梁與防撞墻一體化制架工法存在的問題分析
3.1 增加防撞墻后存在的偏心分析
模擬鐵路主跨在鐵路上方防撞墻超出接觸網回流線 范圍，通過實測，上下行兩回流線凈距離約為 12 m，考 慮了兩側回流線外各預留 2 m 安全距離后為 16 m，橋 跨與鐵路斜交 65°，預制防撞墻長度為 17.58 m，選擇預 制防撞墻長度為 18 m。通過計算 ： 40 m 梁跨增加防撞墻重量為 18×1.13=20.34 t，重 心向防撞墻側偏 22 cm，邊梁 + 防撞墻總重量為 182.34 t。 35 m 梁跨增加防撞墻重量為 18×0.832=14.98 t，重 心向防撞墻側偏 23 cm，邊梁 + 防撞墻總重量為 138.98 t。 兩種跨度相近，重心偏心也相近，采用 35 m 梁研究 40 m 梁帶防撞墻制架工法具有代表性，由此可見，在防 撞墻長度相同的情況下，跨度越大，偏心增加的越少，安全性越高。
3.2 預制帶防撞墻邊梁梁體抗傾覆分析
邊梁底寬為 1 m，預制時，整個底部均放置在臺座 上，轉點為 a 點，若按照圖 2 在橋墩蓋梁放置臨時砂箱 時，砂箱分別靠梁體底部邊緣設置，則轉點作用點簡化 為砂箱中心線上，即在 b 點處，理論上 a 點離防撞墻較 近，比 b 點更為安全。因此，檢算 b 點抗傾覆穩定安全 系數若滿足要求，則 a 點亦滿足要求。通過檢算，35 m 梁 b 點安全系數 1.35，40 m 梁 b 點帶防撞墻在 5 級大 風的情況下安全系數為 1.50，因此，在正常情況下預制 邊梁 +18 m 防撞墻、梁體落到臨時砂箱上以及在炮車運 梁時，梁體不會發生傾覆，但是為了預防外力作用等風 險事件的發生，須采取有效的措施，確保梁體穩定，如 表 1 所示。
3.3 龍門吊、架橋機起重吊裝分析
邊梁頂板寬度 2.85 m，內邊緣距離梁底中心線 1.2 m，外 邊緣距梁底中心線 1.65 m，結構形狀偏斜（1.65 ～ 1.2 m）/ 2=0.225 m。按常規兜底捆梁的方式吊梁，根據重心的 特點，重心線兩側重量相等，未增加防撞墻時，重心不 偏，按圖 3 方式在架橋機橫擔梁上左右對稱掛鋼絲繩， 兩側鋼絲繩角度不同，左側角度大，因此傳遞的豎向力也大，右側角度小，因此傳遞的豎向力較小，左邊產生 的力矩較大，造成橫擔梁傾斜，直至找到新的平衡點， 但兩側力矩相差不大，梁體傾斜不大，可以忽略。增加 防撞墻后，重心偏 23 cm，與梁體頂板尺寸中心線編心 22.5 cm 基本重合，因此在架橋機橫擔梁上左右對稱掛鋼 絲繩時，兩側鋼絲繩角度基本相同，豎向力相近，橫擔梁 及梁體正好保持平衡位置，不會發生傾斜（見圖 4）。
本工程箱梁結構尺寸與增加防撞墻后，重心偏心基 本一致，利用此特點，龍門吊和架橋機可按常規兜底捆 梁的方式吊梁，橫擔梁和梁體均能保持平衡。
3.4 結構偏心導致架橋機橫向走行距離增加
由于結構偏心 23 cm，因此，架橋機架設邊梁時，需要向橋墩外側多走行 23 cm，使架橋機過于靠近蓋梁 邊，增大了架橋機傾覆的安全風險，嚴重的可能使架橋 機不能橫移到指定的位置 [3]。
4 邊梁與防撞墻一體化制架工法存在問題的解決措施
通過以上分析，邊梁與防撞墻一體化預制、運梁和 梁體在臨時砂筒上就位，抗傾覆穩定性安全系數均能滿 足要求，不會發生傾覆，龍門吊、架橋機起重吊裝時， 采用橫擔梁兩側對稱掛鋼絲繩方式吊裝即可滿足平衡， 但是為了提高安全系數，確保安全可靠，制訂了以下安 全措施 ：
4.1 預制邊梁和防撞墻時梁體的抗傾覆措施
在邊梁預好后進行防撞墻預制，預制防撞墻前，在 外側翼緣板下采用 φ16 cm 的圓木支撐，間距 1.5 m， 防止防撞墻澆筑混凝土時，梁體側翻。
4.2 龍門吊、架橋機起重吊裝梁體防傾斜安全措施
在梁體上將重心線標出，掛上垂球，按照在橫擔梁 兩側對稱掛鋼絲繩的方式進行試吊，驗證梁體和橫擔梁 的傾斜情況，并在梁體上預留吊裝孔，萬一梁體傾斜， 可采用倒練葫蘆調整，或通過改變掛鋼絲繩位置的方法 重新尋找平衡點。如圖 5 所示。
4.3 運梁時，防梁體側翻的安全措施
采用炮車運梁時，在梁體翼緣板下采用鋼管支撐， 確保運梁安全（見圖 6）。
4.4 防架橋機橫向走行距離增加的安全措施
請設計單位將鐵路兩側橋墩蓋梁增長 1 m，滿足架 橋機橫向走行跑道延長鋪設的條件，確保架橋機橫向走 行到位。
4.5 落梁的防傾覆安全措施
由于梁體外側增加了防撞墻重量，因此，在外側采 用雙砂箱，內側依然采用單砂箱。砂箱位置在梁體底板 邊緣布置，必須符合檢算時采用的位置。在梁體的內側 翼緣板上每端鉆 2 個 φ50 mm 預留孔，對應的橋墩蓋梁 位置預埋 2 根 φ25 mm 圓鋼地錨，梁體落到位后，用 2 根 φ25 mm 精扎螺紋鋼通過雙鉤螺栓將梁體和地錨連接 緊固，拉住梁體，同時在縱向做好梁體與已架設好的鄰 跨梁體頂底板主筋連接，最后解除架橋機鋼絲繩，確保 梁體穩定，見圖 7。
5 結論
通過對阜陽潤河路上跨京九鐵路立交工程鐵路范圍 以外跨度 35 m 箱梁外邊梁帶防撞墻一體化制架的實驗 總結得出，對存在問題的分析符合現場實際情況，采取 的措施安全可靠，確保了架梁施工安全，論證了預制箱 梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法的可行性。但是使用邊 梁 + 防撞墻一體化制架工法需要滿足以下幾個條件 ：
（1）橋梁設計應采用標準圖設計，頂板結構尺寸中 心線偏心與增加防撞墻后的重心偏心相近。
（2）由于梁體重量的增加，需要考慮足夠噸位的架 橋機和龍門吊，關鍵做好架橋機和龍門吊的選型工作。
（3）梁體重心偏心，為了保障架橋機安全順利的架 設到位，在設計階段要求適當加長橋墩蓋梁長度。
（4）強化梁體就位后的穩定措施。梁體就位后，由 于旁邊梁體未架設完成，所以不能及時的聯接牢固，且 梁體在鐵路上方存放一段時間，為防止梁體在存放過程 中發生失穩狀況，需要在內側設置拉桿拉在蓋梁上的錨 固鋼筋上，且縱向將頂底板鋼筋與鄰跨已架好的梁體鋼 筋連接，確保梁體的穩定。
6 結語
通過對橋梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法研究，解 決了預制箱梁邊梁 + 防撞墻一體化制架工法中存在的梁 體偏心、龍門吊和架橋機吊梁、梁體運輸、梁體架設等 問題，并通過實踐確保了施工安全，論證了工法的可行 性。該工法若在鐵路主跨架設，可減少垂停封鎖天窗 6 次，減少了把關人員數量及鐵路配合單位人員的工作量， 同時能降低了安全風險系數，降低運能損失，提高了經 濟效益，是綜合效益比較顯著的一種施工工法。
參考文獻
[1] JTG/T 3650-2020,公路橋涵施工技術規范[S].
[2] JTG 3362-2018,公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規 范[S].
[3] TB 10303-2020,鐵路橋涵工程施工安全技術規程[S].
Analysis of the 70-hour Construction Plan for Crossing the Western Throat of Wuxi Ⅲ Field
LI Shixing
(The Fourth Engineering Co., Ltd., of China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group, Harbin Heilongjiang 150056)
Abstract: This project is the construction of Jinyang Road Reconstruction and Expansion Project under the 2 ～ 12.5 m frame bridge under the throat area at the west end of Wuxi Station III. Wuxi Station is the largest marshalling station in the northwest region and is responsible for the main cargo marshalling, The shunting and receiving and dispatching tasks are basically in the busy period throughout the year. After 6 months of plan discussion and approval, the Ministry of Railways finally adopted this construction plan. The construction level is set as Class I construction. The specific plan is within 70 hours. The throat lines and turnouts at the west end of Wuxi Ⅲ Field were intermittently blocked, and the throat area was completely blocked for 36 hours. The framed bridge used large excavation and jacking technology to pass through the west throat area of Wuxi Ⅲ Field.
Keywords: first-class marshalling station; electrified section; 70-hour blockade; jacking by large excavation; class I construction
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