海涛

（甘肃金轮地方铁路服务有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

随着我国交通路网的快速发展，公路交通作为高效、快捷的运输方式在经济发展中起到越来越重要的作用。在路线规划中，经常遇有公路与既有铁路交叉的情形。其中，新建公路桥梁在上跨既有双线铁路时，多为大桥形式，跨度多、单跨大。受铁路行车干扰影响，整桥施工难度大、安全风险高，必须优先保证铁路行车安全，再保证上垮桥在整个施工期间的安全、进度及质量。因此在施工前必须充分结合现场施工条件、桥梁长度、跨数、与既有铁路设备的位置等影响因素。以G312 线七墩—瓜州公路跨兰新铁路为施工案例，通过选用科学合理的施工顺序、方法和机械，不仅保证了施工期间的安全、进度及质量，同时最大限度地节约了施工成本，在同类工程中可起到一定示范作用。

1 项目概况

G312 线七墩—瓜州公路跨越兰新铁路公铁立交桥工程，交叉点里程为兰新线K916+964.22处。全桥采用1 联（3×50 m） 钢筋-混凝土组合梁桥，桥梁总长160.16 m，桥面宽度12.38 m，纵向坡度1.5%，横向坡度5%，且全桥处在半径R=430 m 的圆曲线及缓和线上。

桥墩、台基础均为桩基础，共计16 根，桩径1.20 m，桩长8～14 m。桥台采用肋板式，桥台高度10.4 m，耳墙长5.0 m，盖梁截面采用1.7 m×1.5 m矩形截面。桥墩结构采用承台、柱式桥墩，1#桥墩高10.5 m，2#桥墩高11.0 m，盖梁截面采用1.8 m×1.5 m矩形截面。

上部结构采用连续波形腹板钢箱组合梁，钢箱梁质量见表1。主梁采用双箱单室截面，由开口钢箱梁和混凝土桥面板通过抗剪连接件组成，两箱之间设置钢横梁，每片主梁高2.25 m、宽3.0 m、长50 m［1］。

表1 钢箱梁质量表

防撞护栏采用HA 级混凝土防撞护栏，防落网高度>2.2 m，网眼≤0.25 cm2。

2 上垮桥与既有铁路位置关系

根据施工总平面布置图，在对全桥墩台位置现场放样复核后，全桥墩、台与既有兰新铁路相对位置关系见图1。1#墩距兰新上行线中心12.7 m，距上行线防护栅栏约8.0 m；2#墩距离兰新下行线中心12.4 m，距下行线防护栅栏约8.0 m。

图1 全桥墩、台与既有兰新铁路相对位置关系

3 总体顺序安排及营业线施工分类

由于上跨处位于兰新铁路，兰新铁路是繁忙干线，行车密度大，公路施工期间受铁路行车干扰大，必须制定合理的施工顺序及相应的安全措施以确保铁路行车安全。按照铁路营业线施工管理的相关规定及平面位置关系，结合施工环境、水文、地质情况，总体施工顺序安排如下：

首先进场后必须尽快完成施工影响范围内所有的通信、信号、电力等光电缆及接触网的迁改任务；然后选用切实可行的施工方法、施工机械，现场加强组织，尽早完成墩、台桩基础及墩身、桥台等下部结构施工；最后用安全高效的架梁方法，完成上部结构3跨共计6片钢箱梁的架设、桥面系等施工内容。

上跨桥的关键节点在于跨越兰新铁路第2跨钢箱梁的架设。因此将该处上跨桥桩基础、墩台，1、3 跨桥面系等施工项目纳入邻近营业线施工范围，将第2跨钢箱梁架设及桥面系、接触网、光电缆迁改等需要在天窗内进行的项目纳入营业线施工范围。

4 施工方法

4.1 桩基础、承台施工

依据图纸地勘资料及现场初步探挖情况，地表2 m以下以中风化石英片岩为主，岩层较硬，桩基础需选用机械开孔方式。在机械成孔的选择上，结合桩基长度、邻近营业线施工安全风险因素、经济适用等原则比选（见图2、图3）情况如下［2］：

图2 邻近铁路1#、2#墩桩基础位置示意图

图3 1#、2#墩桩基础钻机位置示意图

（1）旋挖钻机适用于黄土、黏土、粉质黏土、强风化等地层，不适用于沙层、岩层，适合桩身长的情况。结合该处地质、中风化石英片岩较硬，旋挖钻机整机高度过高，移动过程中有倾倒风险，从地质情况及安全方面考虑后，旋挖钻机不可用。

（2）冲击钻机能适用各种地质情况，适用范围广，在施工中采用较多，经济适用。通过用卷扬机带动一定质量的冲击钻头，在一定高度内周期性作自由落体运动，冲击破碎岩层或冲挤土层形成桩孔。该处地质情况适用于冲击钻机，且整机高度在6.0 m，既有铁路路基高度在1.5 m，钻机放置方向与既有线路垂直，钻机就位后通过两道缆风绳与地锚坑固定，防止倾倒，提高了安全系数［3］。

通过比选，桩基成孔方式选用冲击钻成孔，孔口设置2.5 m 深钢护筒，高出地面0.3 m 以上，排渣方式通过泥浆循环将岩屑钻渣排出。用2套冲击钻机在线路两侧同步交叉作业，为避免在线路两侧同时施工对铁路路基产生影响，严禁铁路路基两侧的桩基同步施工，首先安排0#台、2#墩桩基先同步施工，施工完成后再进行3#台、1#墩桩基础。

冲击钻孔施工期间，对铁路路基进行监测。在路肩上防护网外侧平行于线路布置观测桩，两侧各布置5个，间距5 m。用L25 cmφ20 mm 的钢筋，观测点钢筋头为半球形，高出埋设表面50 mm，表面做好防锈处理，用砂浆稳固。每天对观测桩沉降进行监测，如发现异常则立即停止施工，待确认无危险后再进行施工（见图4）。

图4 观测桩示意图

钻孔过程中，严格按照施工规范及流程作业，钻孔定位要准确，孔中心位置偏差须≤5 cm，钻孔倾斜度须<0.5%；钢护筒中心竖直线须与桩中心线重合，平面误差也要≤2.5 cm；钻孔深度达到设计高程后，须对孔深、孔径进行检查；在清孔排渣时，必须保持孔内水头，防止坍孔，二次清孔后沉渣厚度不得大于5 cm［4］。

灌注孔桩混凝土时严格控制导管埋设深度，混凝土灌注必须连续浇注完成，时间不得长于首批混凝土的初凝时间。桩基础施工完成后用超声波检测桩身完成性及对试块抗压检测后，16根桩全部为Ⅰ类桩，质量控制良好［5］。

工期方面，各工序之间衔接有序，单根桩4 d 达到成孔深度，0.5 d 完成清孔、下放钢筋笼及桩身混凝土灌装，单根桩平均5 d 完成，2 套桩基设备同步进行作业，所有桩基完成用时45 d，与后续承台施工衔接良好，在进度、质量控制方面取得了理想效果。

4.2 桥台、墩柱、盖梁施工

桥台、墩柱、盖梁施工作为全桥施工中的环节，方法较为简单。在做好复核计算、场地找平、中心轴线放样等施工准备后，即可开始后续施工。

施工流程如下：

搭设脚手架施工平台—钢筋绑扎—模板施工—混凝土浇筑—混凝土养生。

施工过程中严格按照工艺标准进行质量控制，墩台、盖梁混凝土浇筑完成后，采取覆盖绑扎保护膜、洒水等措施做好混凝土养护。在邻近铁路两侧进行桥墩施工时，重点加强高空作业安全管理，避免行车及人身安全事件的发生。

4.3 钢箱梁架设

全桥共3 跨，位于半径430 m 的曲线上，横向坡度5%，纵向坡度1.5%，每跨均为50 m 的大跨度。第2 跨跨越既有铁路，必须在规定的天窗内完成，因此全桥钢箱梁架设是该工程的重点。

4.3.1 施工场地分析

该桥南侧有既有混凝土梁桥，跨越既有兰新铁路，结构形式为5×30 m 预应力混凝土箱梁桥，新建钢箱梁桥与既有混凝土箱梁桥并行。由于钢箱梁架梁要从桥的一端开始，依次顺序进行架设，最便利的情况是能利用完成的桥台一侧路基作为存放梁场地，有利于连续架设及节约成本。由于新建钢箱梁桥两侧桥台以外的路基属于其他标段，相应路基、路面还未完工，加之受桥台后路基过渡段施工影响，钢箱梁均为50 m，需要占用较大施工场地，钢箱梁现场拼装及存放条件受限。

4.3.2 钢箱梁现场整体拼装焊接

由于钢箱梁结构形式特殊，与普通混凝土箱型梁相比钢箱梁较长，现场制作场地受限且不经济，因此委托专业厂家在厂内完成分段加工制作、焊缝探伤检测、预拼、梁体喷涂、驻场验收合格等环节后，再分段运至现场进行整体焊接。这样质量易于保证，可靠性强，工厂制作与现场其他工序同步进行，可节约施工成本，缩短工期［6］。

4.3.3 箱梁架设方案比选

方案1：若全桥钢箱梁均采用吊车架设，由于施工场地紧邻兰新铁路，又有既有并行公路桥影响，钢箱梁拼装及吊装场地受限。钢箱梁现场整体焊接完成后，还需完成钢箱梁内混凝土浇筑，梁体质量增大。在吊装机械设备选用上，须用2 台大吨位吊车同步进行。加之跨度大，在吊装第2 跨时，要跨越既有铁路，2 台吊车站位不理想，吊车间距过大，安全风险高。吊装环节中稍有衔接不到位，在给定的天窗时间内将无法完成，会对铁路运输造成延误。从施工成本分析考虑，该方法投入的大型机械设备多，不利于节约施工成本。

方案2：若全桥钢箱梁均采用架桥机架设，需在桥台一侧预拼架桥机，钢箱梁分段运输至现场后，在拼装场地完成整体焊接及一期混凝土浇筑后，方可进行连续架设。由于两侧桥台以外的路基属于其他标段，在墩台施工期间还未完工。桥台完成后，还要进行桥台后过渡段填筑、挡墙及护锥施工。该方案需有架桥机、钢箱梁现场整体拼装场地，由于受相邻标段进度影响，架梁及箱梁拼装场地受限，且该上跨桥只有3跨，桥跨数量少，若桥跨数量多，就有充足的架梁周期。受第2跨架梁天窗的批准等因素影响，全部采用架桥机架设会对工期产生很大影响［7］。

方案3：由于该上跨桥只有3 跨，为减少对工期的影响，墩台完成后，1、3 跨间搭设临时支架，在支架上完成1、3 跨钢箱梁分段吊装拼装、焊接及混凝土浇筑，第2 跨再用架桥机进行架设。桥台完工后，要尽快将台背过渡段分层填筑完成。同时协调相邻标段，尽快完成桥台后水稳层、路面摊铺，作为架桥机及钢箱梁拼装场地。由于钢箱梁在厂内制作，可与墩台施工同步进行，第1、3 跨钢箱梁施工期间，第2 跨钢箱梁可以在台后完工的路基上进行整体焊接及架桥机拼装等工作，采用该种施工方法，有利于节约工期，投入的机械设备较少，也节约了施工成本。

综上分析后，采用方案3。

4.3.4 临时支架

临时支架施工前，需对原地面进行夯实处理，确保地基承载力符合要求。根据钢箱梁分段位置，在1、3 跨分别设置3 组临时支架，支撑位置为分别位于梁体的1/2及1/4处。临时支架由调节钢管、工字钢、槽钢、钢管立柱和基础组成。调节钢管调整标高、工字钢分配梁重、临时支架和基础起临时支撑和承重钢梁质量，在钢箱梁全部架设完成后进行拆除。临时支架基础采用钢筋混凝土条形基础，结构尺寸为10 m×4 m×0.3 m［8］。

临时支架采用φ325×10 钢管立柱，立柱间横向联系采用L14a 角钢，斜撑采用L14×10 角钢，分配梁采用双拼H400×150 H 字钢，立柱顶端布设垫板（垫板用于增大调节钢管与分配梁的接触面积）及调节钢管调节标高，临时支架构件材质均为Q235。

每个梁段接口位置均设置1 组支架。每组支架由6 根钢管立柱成长方形布置，钢管立柱之间由槽钢横撑连接，横桥向钢管立柱间距为3 m，纵桥向钢管立柱间距为4.5 m，支架搭设及位置布置示意见图5、图6。

图5 支架结构搭设示意图

图6 第1、3跨支架位置示意图

4.3.5 架桥机选择

跨兰新铁路钢箱梁桥位于半径430 m 的曲线上，横向坡度5%，纵向坡度1.5%，钢箱梁长50 m。按照上述施工条件，架桥机采用QJ300-50 A3 门式架桥机，额定起重能力300 t，可架设50 m 双线等跨及变跨箱梁，过孔速度2.3 m/min，小车纵移速度1.5 m/min。适应纵坡度≤±2.5%，横坡≤5%、曲线半径>350 m，工作环境-20～40℃，适应最大风力工作状态6 级、非工作状态10 级。

运梁采用ZY220-4 四轴运梁车运输钢箱梁。主副共八轴，自质量为20 t，最大载质量220 t，负重最慢速为3 m/min。

架运梁设备均满足现场情况，架桥机现场拼装完成后，通过当地特种设备检验所检验，出具检验报告［9］。

4.3.6 架桥机过孔

第1步：施工准备，在0#桥台后组装架桥机，组装完成后架桥机试行走、对钢箱梁进行试吊，确保架桥机稳定。线路封锁前将架桥机移动到图7 所示位置，前、后支腿及后临时支腿支垫稳固。

图7 线路封锁前架桥机工况示意图

第2步：调度命令下达后，封锁线路，接触网停电加挂地线。架桥机操作人员得到施工负责人施工开始指令后，后临时支腿悬空，架桥机开始运行30 m 后停止（见图8）。

图8 架桥机整体前行30 m

第3步：前支腿及后临时支腿支垫牢固后，后支腿前移30 m，并支垫稳固（见图9）。

图9 后支腿前移30 m

第4步：收后临时支腿，架桥机前行20 m，到达2#墩位，下降导梁支腿，并支垫稳固（见图10）。

图10 架桥机整体前移20 m，导梁支腿到位

第5步：前支腿随同架桥机进行过孔55 m，到达2#墩大里程指定位置后支垫稳固（见图11）。

图11 前支腿过孔到达2#墩

第6 步：下降后临时支腿，支垫稳固后，后支腿前移25 m 至1#墩前指定位置后，支垫稳固（见图12）。

图12 后支腿前移至1#墩

第7 步：导梁支腿及后临时支腿随架桥机前移动25 m，到达设计位置，支垫稳固，过孔完成（见图13）。

图13 桥机整体前移25 m到位

第8 步：对架桥机各部位进行检查，确保稳定后，拆除地线、恢复供电、销记，恢复铁路行车。

4.3.7 钢箱梁架设

第1 步：施工准备，线路封锁前架桥机工况见图14，利用准备时间运梁车已到1#墩位，1#天车已挂梁完成。

图14 运梁车运送钢箱梁

第2步：调度命令下达后封锁线路，接触网停电加挂地线。架桥机操作人员得到施工负责人施工开始命令后，运行1#天车及运梁车同时前进35 m，在运行过程中保证天车及运梁车的同步进行，并进行曲线调整，下落2#天车钢丝绳，挂吊钩，并进行安全检查（见图15）。

图15 1#天车及运梁车同步前进35 m

第3 步：1#、2#天车同时运行15 m，使梁到达预定位置（见图16）。

图16 1#、2#天车同步前进15 m

第4 步：1#、2#天车同时下降进行落梁，等梁就位后进行横断面的临时连接（见图17）。

图17 1#、2#天车同步落梁至墩顶临时支撑

第5步：钢箱梁就位后，对临时支座检查，梁体稳定后，1#、2#天车退回，1#天车退回到1#墩位置，2#天车退回到架桥机尾部，为第2片钢箱梁架设做施工准备；拆除地线、恢复供电、销记，恢复铁路行车（见图18）。

图18 1#、2#天车退回

5 质量与安全控制

钢箱梁桥施工质量按照下部结构、上部结构、桥面系3部分进行质量控制。下部结构中重点要控制成桩质量，从桩基中心偏差、倾斜度、钢护筒平面误差、沉渣厚度、桩身完成性、混凝土强度等方面加强管控。上部结构中要对钢箱梁生产、现场整体焊接环节加强管控，制造工艺及焊接工艺必须通过评审，焊缝经外观检查合格后方可进行无损检测，无损检测应在焊接24 h 后进行，严格按照工艺流程控制，以确保钢箱梁制造加工的质量。桥面系结构施工中，重点对桥面混凝土浇筑、预应力张拉环节进行控制。桥面混凝土标号为C50的高标号，因此要严格控制好混凝土浇筑质量及后期养护，在桥面板混凝土达到设计强度后，方能进行预应力施工，采用双端张拉，伸长量及张拉力双控，并以应力控制为主，伸长量作为校核。预应力张拉完成后，及时完成孔道压浆。

在铁路营业线范围内进行上跨桥施工，必须遵守铁路局营业线施工各项规定，严禁未设置防护、无施工计划、擅自改变施工方案等。现场管理及作业人员经过培训合格后方能上岗，每日施工前做好安全教育工作，避免违章作业及危及行车安全的问题的发生。加强大型机械管理，重点对架桥机作业环节要制定详细的安全措施，架桥机拼装结束后，必须经过验收合格后方可使用。架桥机每安装一片箱梁，纵向移位前要进行一次全面安全检查，有问题要及时处理，严禁带病作业［10］。

6 结束语

在铁路既有线上进行上跨公路桥施工时，因邻近铁路两侧桥墩桩基础、跨越铁路钢箱梁架设受铁路行车影响大，要从进度、安全、质量方面综合考虑，因地制宜，制定出经济合理、安全高效的施工方法。该处上跨铁路钢箱梁桥施工，结合现场情况，从桩基、钢箱梁架设施工方法的选择上重点进行了分析，需要重点控制的质量、安全关键点进行了总结，为同类钢箱梁桥上跨铁路施工提供了相应的施工经验。通过选用科学合理的施工方法，在安全、进度、质量、效益方面实现最大化，提供了一定的参考价值。