新建公路（道路）上跨高速铁路立交桥桥式结构和施工方法比选研究

唐绍贵

【摘 要】公路（城市道路）上跨高速铁路立交桥宜采用整体结构，尽量采用养护工作量小的混凝土梁结构。在施工方法的选择上，预制架设、纵向顶推、转体施工方法对高速列车运营影响小，安全风险亦较小，能较好地适用于公路上跨高铁立交桥的建设，且在架梁、顶推、转体过程中，由于作业时间较短，一般利用高铁的“天窗”时段。对于上跨在建高速铁路的立交桥梁施工，还可以因地制宜选用支架现浇法和悬臂浇筑法施工。

【关键词】高速铁路；公铁立交桥；施工方法

随着高速铁路大面积运营和地方经济发展，新建等级公路（城市主干道路）上跨高速铁路的立交桥，将成为涉铁公路（市政）工程的主要内容。高速铁路具有速度快、行车密度大等特点，结合高速铁路运营特点，研究上跨高速铁路立交桥的桥式结构和施工方法，确保高速铁路运营安全。

1.桥梁跨度和桥式结构

1.1桥梁跨度

跨线立交的桥墩一般要求路堑地段设在侧沟外侧，路堤地段不应侵占路基边坡，且应确保排水系统的畅通和路基边坡的稳定性。桥墩设置除满足限界要求外，尚应考虑桥墩及其基础施工影响范围，对于上跨高速铁路立交桥，如果正交通过，主孔桥墩边至相邻线路中心的距离，一般应不小于15m，因此，主孔桥梁跨径L=15×2+线间距+桥墩纵向尺寸，一般应不小于40m。

1.2桥式结构

1.2.1不得采用装配式空心板及组合式T梁结构

上海市城市道路和公路设计指导意见（试行）规定：高速公路、一级公路、城市快速路、城市主干路和专用重车线路上的大中桥应采用行车舒适、耐久性好、养护方便的结构型式，优先选用连续结构体系，一般不得采用预制装配式空心板结构。

组合式简支T梁采用分片预制架设，跨越能力较大，施工简便，但由于横隔梁数量较多，桥位现浇的湿接缝圬工量大，如出现问题，将造成混凝土块体下坠，对高速铁路运营危害较大，另外，T梁的横向连接是薄弱环节，容易出现结构病害。

1.2.2可采用组合式简支小箱梁

组合式简支小箱梁与T梁相比，由于横隔板数目少，现浇湿接缝工作量小，通过在箱梁内预埋不锈钢板作为湿接缝底模，减小了对高铁运营的干扰。在中横隔板能避开高铁线路上方的情况下可以采用。

1.2.3采用整体结构

鉴综电〔2010〕455号要求：必须新建上跨立交桥时，在设计上桥面要形成整体。

因此，对于上跨高速铁路的立交桥桥式结构，要求整体性好，即使采用简支结构，也应采用连续桥面。跨区间线路立交桥梁宜优先采用箱梁，当采用多片式箱梁时，应加强桥面板的连接，使其具有较好的整体性。

1.2.4尽量采用养护工作量小的混凝土梁结构

钢结构、钢混结合梁等，养护工作量较大，拱桥及斜拉桥等结构，吊杆和拉索易锈蚀失效，造成结构承载能力降低，均应谨慎采用；尽量选择混凝土梁结构，对于大跨度桥梁，可采用变截面连续梁和连续刚构等。

2.上跨既有高速铁路立交桥施工中的主要安全风险

2.1施工对高铁运营的影响

（1）距既有高铁较近的桥梁基础开挖可能影响到既有高铁的基础设施。

（2）施工过程中使用的机械设备可能会倾覆等侵入既有高铁限界。

（3）跨线上部结构施工过程中可能会有垮塌、桥上施工机械翻落、物件坠落或液体（水、油）下流等威胁列车安全。

2.2高速列车行驶对施工的影响

前述可知，施工影响范围至少需在线路中心5.8m以外。

对于跨高铁桥梁施工方案时，应考虑尽量减少在高铁上空及附近的作业时间，不在线路间设置结构；施工作业与线路间应有一定的安全距离，施工防护结构检算应充分考虑高速列车通过所产生的气动力作用。

3.公路上跨铁路立交桥常用施工方法介绍

3.1预制架设法

预制架设施工是在工厂或现场专门辟出桥梁的制作场地，集中制作预应力混凝土或钢梁。通过场内或场外运输至吊装工地，根据现场的不同情况采用相应的起重机械和吊装工艺，将梁按设计的顺序吊放安装至墩柱的支座上，最后根据设计要求，形成简支梁或经过力系转换形成连续梁。

预制架设常采用起重机和架桥机等设备架设预制梁体。采用起重机架设，要求的吊装设备比较简单，但起吊能力有限，且占用施工场地，如图3-1，一般适用于架设中、小跨度梁。

采用架桥机架设梁体，可不受桥下净空限制，对桥下铁路干扰小，但所需架桥设备较复杂。一般也用于中、小跨度梁的架设。如图3-2。

因此，预制架设法适用于跨铁路的中、小跨度梁。

3.2悬臂灌筑法

悬臂灌筑法又称挂篮法（如图3-3）。在墩柱两侧常采用托架支撑，灌筑一定长度的梁段，称为起步长度。以此节段为起点，通过挂篮的前移，对称地向两侧跨中逐段灌筑混凝土，并施加预应力，如此循环作业，每个节段一般2～6m。我国已建成的大跨度预应力混凝土连续体系桥梁，大多数都采用这种方法施工。如钱塘江二桥、虎门大桥副航道桥混凝土刚构桥等的施工中采用了悬臂灌筑法。

悬臂灌筑法施工的优点是：

（1）修建过程中，不需要繁重费工的支架工程；

（2）梁的跨度可做得较大；

（3）工序简单，施工设备少；

（4）施工时可以采用多工作面施工，缩短总工期。

其缺点是：在线路上方作业时间较长，需要设置防护棚。防护棚的施工与线路运营相互干扰，存在不确定的安全风险。

3.3顶推法

顶推法是沿桥轴线方向的墩台后开辟预制场地，通过水平液压千斤顶施力，借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置，将预制梁逐段向对岸顶推，就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工，如图3-4。根据顶推装置布置不同，可有单点顶推与多点顶推。集中设在一处的为单点顶推，将总的顶推力分散到多个桥墩上的为多点顶推。

顶推法的优点是：

（1）适用于中等跨径、等截面、多跨连续梁桥施工；

（2）适于施工场地狭小，桥下空间不能利用的施工现场；

（3）混凝土的浇筑和顶进工作面始终不变，适于工厂化生产。

（4）当孔径小于50～60m时可不设临时支墩，对既有线干扰小。

（5）跨线作业时间较短（顶推速度可以大于10m/h）。

其缺点是：

（1）不适应变截面桥梁等桥型施工；

（2）通常全桥只能有两个工作面，不能多孔同时施工；

（3）对于大跨度桥梁施工时，要设置临时墩，对既有线造成干扰，线内作业较多，存在较大安全风险。国内采用顶推法施工的部分跨铁路桥梁见表3-1。

3.4 转体施工

桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作（浇注或拼接）成形后，通过转体就位的一种施工方法。它可以将在障碍物上空的作业转化为岸上或近地面的作业。根据桥梁结构的转动方向，它可分为竖向转体施工法、水平转体施工法（简称竖转法和平转法）以及平转与竖转相结合的方法，其中以平转法应用最多。如图3-5。

图3-5 黑龙江绥芬河新华街斜拉桥转体施工中

竖转法主要用于肋式拱桥中，当跨径增大以后，拱肋过长，竖向塔架过高，转动也不易控制，因此一般只在中小跨径中应用。

采用平转法施工的桥梁除斜拉桥外，还有T构桥、钢桁梁桥、预应力连续梁桥、连续刚构桥和拱桥。

大量跨线桥的施工非常适合采用转体施工技术，同时转体桥梁也在朝着大吨位、大跨度的方向发展、具有广泛的应用前景。

其优点是：

（1）适合连续梁、连续刚构桥、斜拉桥和拱桥桥型施工。

（2）可在跨中或梁端合龙.施工跨越能力大，对既有线干扰小。跨线作业时间短 （对于高铁，可利用0～4小时的天窗时间转体到位），安全风险小。

（3）转体施工法用桥梁结构本身做成转动体系，充分利用结构本身及结构用钢作施工设备，大大减少了钢管等周转性材料的投入。

（4）改变了施工环境和施工条件，施工安全得到了保证。

（5）施工简单快速，有利于加快工程进度，缩短施工周期。

其缺点是：

（1）施工中钢筋混凝土球铰（上、下转盘）的加工支座、磨合等工艺都很繁琐复杂，精度控制对于土建施工而言难度较大。

（2）转体施工结构为了减轻质量、增大跨度，尽量采用轻型结构或劲性骨架，这样很容易使得结构的稳定性降低，所以转体阶段容易出现结构失稳的现象，必须予以关注。

（3）转体阶段结构容易出现裂缝，给结构埋下了安全隐患。

（4）设计较复杂，施工费用相对较高。

国内采用转体法施工的部分跨铁路桥梁见表3-2。

3.5整体支架浇筑法

该方法包括满堂支架施工和组合支架施工。整体支架浇筑法因为需要在桥下满布膺架或者搭设大量临时支墩再在其上方搭设支架，阻碍或对高速铁路行车有很大影响，对于上跨高铁既有线的桥梁不宜采用，可用于上跨新建铁路的桥梁。如图3-6～图3-7。

4.施工方法比选

跨越高速铁路各种施工方案优缺点对比如表4-1。

跨高铁立交桥设计的首要出发点是要保证铁路的正常安全运营，而合理的施工方法是实现这一点的关键所在。在选择跨越高速铁路的桥梁施工方案时，应尽量减少在高速铁路上空及附近的作业时间及工作量，尽量不在线路内设置结构物。

根据以上分析，对于上跨既有高速铁路的立交桥梁施工，整体支架浇筑法和悬臂浇筑法施工对既有线列车运营有较大影响，存在较高的安全风险，故一般仅用于上跨在建高铁的立交桥施工。

预制架设、纵向顶推、转体施工方法对高速列车运营影响小，安全风险亦较小，能较好地适用于上跨高铁立交桥的建设，且在架梁、顶推、转体过程中，由于作业时间较短，一般利用高铁的“天窗”时段。对于上跨在建高速铁路的立交桥梁施工，上述几种施工方法也可因地制宜选用。

5.结论

综合前述分析，上跨既有高速铁路桥梁不同桥式结构及施工方案建议如下：

（1）不得采用装配式空心板及T梁结构，尽量采用混凝土梁。

（2）跨度L≤50m时，采用整体箱梁或组合式箱梁。采用等截面连续梁，整体结构，纵向顶推法施工。对于40m左右中小跨径，也可采用组合式箱梁，施工方法推荐采用预制架设法，待吊装完毕后施工桥面接缝，形成整体桥面。

（3）跨度L>50m，适合采用连续梁、连续刚构、钢-混结合梁、斜拉桥等结构。可因地制宜选用纵向顶推法、水平转体法施工。纵向顶推法适用于等截面钢结构、连续梁，且以不需要设置临时支墩为宜，以减少对既有线的干扰；水平转体法可适用于各种常用的桥型，具有跨越能力大，对既有线干扰小、跨线作业时间短等优点，是跨越高速铁路桥梁比较安全的施工方法。

对于上跨在建高速铁路立交桥的桥式结构及施工方法，考虑到后期运营对高速铁路安全的影响，按照以上推荐的桥式结构选用，施工方法根据具体桥式结构特点因地制宜采用。

参考文献：

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