刘驰达 张涵 张云龙 王英凡 卢元昊

摘要：本文针对公路工程上跨高速铁路在复杂条件与风险下的风险控制，对于保障公路上跨的建设的顺利进行，推动公路上跨建设技术进步具有重大意义。

关键词：风险分类风险评估相似材料施工方法措施研究

高速铁路具有速度快、行车密度大的特点，为确保高速铁路列车行车安全运行，新建道路与高速铁路交叉时，应按“铁路优先上跨公路”的原则进行。但由于地形地貌和线路平、纵断面的限制，城镇发展、社会经济等造成上述条件不具备时，实际工程中仍然有道路上跨高速铁路的情况。因此为了确保高速铁路运营安全，有效控制道路建设投资，需对上跨高速铁路立交设计及防护措施进行重点研究。且公路上跨高速铁路投资量大，施工周期相对较长，涉及到的环节比较复杂进而导致在实际开展施工的过程中，会受到多种不确定因素影响而存在施工风险。

一、上跨高速铁路风险及其评估

（一）上跨高速铁路风险

高速公路交通意外事故影响高速铁路施工人员及设备的安全风险;高速铁路临近高速公路的桥墩及基础施工影响高速公路路基结构稳定的安全风险;高速铁路梁部施工发生垮塌或坠落的安全风险;交通安全防护缺陷导致车辆及乘坐人受到伤害的风险。

（二）评估

上跨高速铁路可分为对普通路段和隧道段的跨越。为防止施工路段的建设对下方既有高速铁路产生较大影响，应在正式施工前建立模型对结构受力，岩土受力以及材料选取的一系列问题进行模拟分析，做好风险评估以制定应对措施与施工方法。

普通路段可使用架桥方式进行公路的建设，主要考虑的风险为桥梁支柱对于地面的挤压导致的沉降，施工前要对地层结构性质、种类进行实地勘探评估，之后建立模型分析建设后的支柱对地面的压力是否会在建设后一段时间内导致地面有较大幅度的沉降影响公路与下方高速铁路的安全，同时可选取合适的建设方法进行预演，将风险降至最小。

对于隧道段需要从隧道上方进行跨越，可使用MIDAS-NX软件对施工部分进行实况模拟（即完全按照实际地形进行建立模型）分析施工引起的既有铁路隧道结构变形及应力变化。尤其下方隧道在施工后的绝大部分位移是由上方公路路堑的挖掘造成的，可通过这种方式提前对路堑的开挖地点和方式进行规划，规避对下方隧道通行及安全的影响。

除了进行三维建模之外，还可以选取材料建造缩小比例的实物模型，以此观测选取不同材料作为施工建设材料对于路面以及既有高速铁路的影响。对所得数值进行计算得出沉降程度并综合考虑对下方高速铁路影响，作为依照来进行建设材料的选择。

除此之外也应对建设工地的布置对周边地形情况的影响进行模拟分析，防止在山地高坡等地理位置进行建设时造成意外情况。

二、针对上跨铁路介绍两种施工方法：

（一）转体施工法

桥梁转体施工工艺的工作原理，就像挖掘机铲臂随意旋转一样，在桥台（单孔桥）或桥墩（多孔桥）上分别预制一个转动轴心，以转动轴心为界把桥梁分为上、下两部分，上部整体旋转，下部为固定墩台、基础，这样可根据现场实际情况，上部构造可在路堤上或河岸上预制，旋转角度也可以根据施工情况随意旋转。

桥梁转体施工工艺适用于跨径较大的单孔或多孔钢筋混凝土桥梁施工。尤其适用于跨越深谷、水深流急和公铁立交、风景胜地、自然保护区等施工受限制的现场，而在公路上跨高速铁路更是极为受用。由于桥梁转体施工是靠结构自身旋转就位，不用吊装设备，并可节省大量支架木材或钢材。采用混凝土轴心转体施工，转体工艺简便易行，转体重量全部由桥墩（或桥台）球面混凝土轴心承受，承载力大，转动安全、平衡、可靠。

转体施工的受力分析目的是保证结构的平衡，以防倾覆;保证受力在容许值内，以防结构破坏;保证锚固体系的可靠性。转体过程历时较短，少则几十分钟多不超过一天，所以主要考虑施工荷载。在大风地区按常见的风力考虑，通常不考虑地震荷载和台风影响，这主要从工期选择来保证。此外，转体结构的变形控制、合拢构造与体系转换也是转体施工应考虑的重要问题。

没有一种方法可以称之为完美，转体施工法同样也有着自己的缺点。转体施工法需要有足够成熟的桥梁技术，半桥梁在实行对接时，需要计算好距离和卡口，一处出错将会导致整个工程毁于一旦。转体施工法需要进行充分的受力分析，对压力、应力、重力的分析精准到分毫，对可能出现的风险评估到自己掌控的范围内。

（二）顶推施工方法

顶推施工方法的雏形来自早期钢桥的拖拉法、导梁拖拉法、纵向连接拖拉法等。在早期施工机具比较原始的情况下，上述方法最大限度地利用了有限的设备，并为后来的顶推施工方法提供了很大的参考价值。

具体的顶推法施工工序如下：预制场准备工作→制作模板与安装钢导梁→顶推设备安装→预制节段→张拉预应力筋→顶推预制节段→管道压浆（循环第四至第七步骤）→顶推就位→放松临时预应力筋及拆除辅助设备→张拉后期预应力筋→管道压浆→落梁与更换支座→桥面工程→验收。

随着国内顶推技术的不断发展，该技术趋于成熟且具有以下特点：

（1）顶推法施工具有占地少、不需要支架、质量稳定、施工安全和成本低廉的特点，尤其在中等桥跨桥梁施工中非常具有竞争力。

（2）由于顶推法施工中连续梁重复经过桥墩或者临时墩。施工控制内力为最大负弯矩。计算和实践表明，当顶推跨径大于50m时，顶推桥梁弯矩包络图急剧增加，导致所需预应力钢筋成倍增加。所以当顶推桥跨大于50m，顶推施工的难度就会显著增加。

（3）适用范围在不断扩大，随着顶推法施工的不断完善和发展，顶推法的适用范围也在不断扩大。就梁体结构类型而言，顶推法不仅适用于连续梁，还开始应用于连续刚构、拱桥、斜拉桥和悬索桥。就梁体形式而言，顶推法不仅适用于等高直线梁，还适用于变高度梁、曲线梁和斜梁桥。就梁体制作方式而言，顶推法施工既可以逐段浇筑，也可以逐段拼装。

根据顶推法施工工序、工艺与特点，提出了以下三点风险控制措施：

（1）由于钢箱梁顶推施工和落梁施工风险概率较高，因此，在钢箱梁顶推过程中，要安装应变计等检测仪器進行实时监测，保证顶推过程的安全性;在落梁施工前，确保临时墩的稳定性;在落梁过程中，为防止梁发生倾覆事故，需要设置防落梁挡块，并且要多次检测临时墩的承载力变化;同时，避免在大风等恶劣天气下施工。

（2）为防止发生基桩塌孔等安全事故，在基桩与桥墩施工过程中，要使用相应配套设备及时对基桩桩位、垂直度、沉渣厚度、钢筋笼绑扎、混凝土质量等相关技术指标进行检测;另外，对起吊设备等施工机械器具进行全面检查、维修和定期保养，以免在作业过程中出现故障，发生安全事故。

（3）在主梁的焊接与拼装施工过程中，要严格把控焊接精度。除了对每个焊接完成的焊缝进行对焊和角焊的无损检测以外，还要在顶推过程中，对接缝部位进行随时检测，防止因焊缝质量问题导致在钢箱梁双向顶推施工过程中拼装处出现断裂而发生落梁事故。

三、结论

高速公路上跨高速铁路的施工与运营中，研究上跨风险性主要因素，研究施工过程中采用何种工法可以有效保证上跨高速铁路的安全是本文的主要内容。

参考文献

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项目名称：公路工程上跨高速铁路风险评估与措施研究

项目编号：ZD2020010008