铁路框架桥上跨高速公路匝道施工安全性影响因素

吴 应 天

(甘肃省交通科学研究院有限公司,甘肃 兰州 730000)

由于受既有公路、地质条件的限制,使得铁路建设跨越既有公路现象越来越多。铁路跨越公路施工时，如何既保证铁路工程施工安全，又使既有公路安全，确保既有公路正常运营是施工中必须解决的关键问题。

本文结合铁路框架桥跨越高速公路的实际情况，在保证高速公路车辆安全运营的基础上，介绍了该铁路框架桥跨越高速公路施工对公路及其附属设施的安全性，颇值同类工程施工时借鉴。

1 工程概况

某新建铁路框架桥在G30连霍高速公路某入口匝道(距收费站660 m处)上跨匝道。高速公路匝道与铁路法线斜交角度为10°，该桥由两个独立箱体组成。采用分孔施工的方法进行施工。

2 框架桥上跨高速公路出入口匝道工程对公路质量和安全的影响分析

为明确铁路框架桥施工对匝道的不良影响，现将框架桥上跨高速公路出入口匝道施工对匝道、公路及其附属设施质量和安全的影响因素分述如下。

2.1 框架桥上跨G30连霍高速公路出入口匝道对匝道质量的影响

1)框架桥结构稳定性对匝道质量的影响。由于框架桥与匝道立体交叉，框架桥不仅承受火车和汽车的交叉静、动荷载，且承受地基反力及环境荷载等作用，其受力非常复杂。若框架桥地基处理不好，在上述最不利荷载组合作用下，框架桥不仅可能会产生整体下沉、抖动、转动等，还有可能产生结构局部变形等。

2)框架桥结构承载力对匝道质量的影响。由于火车和汽车荷载的双向作用，框架桥不仅受力异常复杂，而且随着近年来公路上重型车辆的增加，框架桥承受的荷载远远大于其设计荷载。若框架桥设计承载力不足，易造成框架桥过早损坏，进而影响到匝道的质量与安全。

3)基坑开挖对匝道质量的影响。a.公路路基的土体在开挖前处于应力平衡状态，由于人为的开挖，基坑两侧的土体因临空会出现应力释放现象，致使基坑两侧的土体松动，有可能造成开挖处路基轻微坍塌。b.基坑开挖较深，在汽车荷载作用下，若支护不当，则有可能造成公路路基塌陷。c.雨季施工时，若不做好防雨及排水措施，将会使基坑遭受雨水浸泡，从而影响公路路基的稳定性。

4)基坑回填对匝道质量的影响。a.在基坑回填时，基坑两侧的土体处于临空状态，路基土体中的孔隙水会因夯实机械产生的振动流失，造成土体结构破坏，影响公路路基的稳定性。b.由于基坑空间相对较小，大型压实机械对回填土分层压实时效果一般无法达到理想的碾压效果，所以有可能会存在局部漏夯和压实度不易达到规范要求的情况，从而在恢复通车后导致基坑回填处路基产生沉降。c.在新、老路基搭接处，由于新、老路基材料的性能与力学性能差异较大，两者无法在第一时间内形成受力共同体，因此在车辆荷载及土体永久固结作用下，新、老搭接处周围会产生不均匀变形，从而导致该处路基产生较大的不均匀沉降和横向裂缝。

5)线路恢复对匝道质量的影响。a.新路面与原路面和框架桥底板与公路路面搭接处，由于材料和压实密度不同的原因，造成搭接处路面不平整，加大了车辆对路面的冲击力。如果处治不合理，容易产生施工缝。在雨季时，雨水沿施工缝较易进入表面层，滞留于沥青混凝土的空隙中。在车辆的反复作用下，动水压力易使沥青从粒料表面逐渐剥落下来，面层将产生网裂、变形和坑洞等破坏，随着时间的推移，将会造成路面大面积破损。b.路基若压实密度不符合规范要求，在永久固结沉降以及渗水作用下将产生局部沉降，进而导致路面产生沉陷、松散、龟裂和不平整。c.由于受框架桥底板顶部标高和净空的影响，道路恢复后可能导致匝道纵断面线形不符合公路规范的要求，从而降低公路的服务功能，有可能造成交通事故的发生。

6)排水系统对匝道质量的影响。高速公路匝道的排水系统较为完善，该工程施工后必将破坏原有的排水功能，若不对公路原有的排水设施进行改造，那么有可能导致公路部分的排水功能失效，造成雨水渗入路基土体或冲刷路基边坡，引起公路路基沉降，进而加速路面破坏。

2.2 框架桥施工对匝道安全的影响

1)G30高速公路武威出入口匝道为武威市出入高速的主要通道，车流量较大。框架桥施工期间，入口匝道封闭，再加之基坑开挖的影响，出口匝道只能确保两个车道通行，因此会降低高速公路的服务功能，从而造成大面积的堵车。

2)施工时若围护设施、警示标志和交通疏导等不当，则有可能影响公路上行驶车辆的安全。

3)夜间施工的灯光、钢筋焊接时的弧光可能会对行驶车辆的安全造成影响。

4)若不对铁路桥梁跨越公路处进行防抛物的防护，铁路桥上的道砟或其他杂物掉落后，可能危及公路上的通行车辆及人员的安全。

3 对策及建议

总体上应根据施工点的具体情况，结合运用公路的相关规范进行计算和设计。施工上严格遵循施工规范，并采取合理的施工工艺、施工程序和安全措施，科学地组织人力、物力，确保该工程在保证质量和安全的前提下顺利完成。

3.1 保障匝道及公路附属设施质量的对策及建议

1)框架桥设计的对策及建议。

由于框架桥受力复杂，因此建议根据最不利荷载验算框架桥的强度、刚度、稳定性及其地基承载力。

2)基坑开挖质量的对策及建议。

a.基坑开挖前宜在公路路面设置观测点，开挖时，公路路面如有坍塌、沉降、裂缝等情况时，应立即停止施工，并采取有效的补救措施。

b.路面开挖要尽量将路面的破坏降到最小限度。开挖时，不应直接采用机械破坏路面进行开挖，宜用切割机对沥青混凝土路面进行切割后再开挖。

c.基坑开挖过程中，为确保匝道路基的稳定性，应对通行侧路基加钢板桩支撑，支撑情况视土质情况而定。

3)基坑回填质量的对策及建议。

a.基坑回填前，必须将基坑中的积水、淤泥、杂物清除干净。回填土含水量、压实度、每层填土厚度等应按照JTG D30—2004公路路基设计规范要求执行。同时，对机械局部漏夯的位置，应采取人工补夯，确保路基质量达到规范要求。而且，路基回填施工因阴雨天气停止施工时，应做好已填路基防雨措施，不得使路基浸湿。

b.在路基顶层宜设置补强层，以减少新老路基的横向裂缝。

c.填料的选择应符合公路相关规范要求，受基坑回填面积限制，路堤压实度很难满足相关规范要求，必将给公路的正常运营造成极大的安全隐患，建议用素混凝土作为填料，以减小路面沉降发生的可能性。

4)线路恢复质量的对策及建议。

a.公路面结构层应按照JTG F40—2004公路沥青路面施工技术规范的要求迅速进行恢复。同时，老路面的基层和面层宜按台阶分层铣刨，铣刨时应减少对已有结构的扰动，局部松动处应进行补强处理；尤其框架桥底板与路面搭接处要进行特殊处理，防止因刚度不同而造成路面结构的破坏。

b.为了使公路相交后纵断面线形平缓、圆滑、视觉连续。应改善交叉处的公路纵断面线形，在改善公路线形时，路基的压实度必须符合公路规范的相关规定，从而确保行驶车辆的安全。

5)线排水系统的对策及建议。

框架桥施工完毕后，要完善匝道排水系统，尤其要加强框架桥与匝道交叉处的排水功能，交叉处路面不得有积水。

6)雨季施工质量的对策及建议。

雨季施工时，要做好防雨及排水措施，以防基坑内雨水渗入公路路基内。并且应在基坑两侧路面设置围堰，防止雨水流入沟槽。

3.2 保障匝道及公路附属设施安全的对策及建议

1)临时封闭区两头应进行围护，围护设施宜采用高度不低于1.8 m、厚度不薄于2 mm的镀锌铁皮波形板(蓝色)遮挡围护，内侧用角钢支撑固定。外墙标明工程相关内容，同时配设标识牌。现场的标志要醒目，施工现场围挡应设置安全警示灯，夜间向车辆和行人发出警示，确保行人和车辆的安全通行。

2)应做好交通安全管制，夜间设红色警示灯提醒。在距施工现场两端规定距离内设立警示牌、导向牌等，并设立行车慢行提示岗，由专人负责执行，保证车辆和行人安全通行。

3)施工完毕后，要对公路周围地貌及植被及时恢复。整个施工过程中，拆除的废料应运至指定的堆料场，不得随意丢弃。对于施工中的扬尘等，应进行不定时洒水除尘。

4)框架桥排水系统应自成体系排除，不得直接排至高速公路匝道的建筑限界范围内。并在框架桥上设置防抛网，保证过往车辆和行人安全通行。