下穿铁路桥受限空间内箱梁架设技术研究

刘志鑫

(中土集团福州勘察设计研究院有限公司 福建福州 350013)

1 引言

随着我国桥梁工程技术的不断发展和进步，各类高、精、尖技术被应用到桥梁设计和施工中，在桥梁工程建设上取得了令世界瞩目的成绩[1]。常规的桥梁工程施工技术也得到了大范围推广应用，当面对特殊场区和复杂的环境条件时，场地规划布置、设备选型、灵活有效的施工方案设计能够及时解决施工中遇到的具体问题。本文以工程实例，分析研究下穿铁路桥受限空间内箱梁制架的技术问题。

2 工程概况

三明市国道205台江连接线起于台江大桥西侧桥头，由东往西依次下穿南三龙铁路、上跨三明长安路、上跨鹰厦铁路，左侧紧邻蕉溪，穿过蕉溪坂，终点与国道205平交。该道路等级为城市主干路，设计速度60 km/h，道路为左右分离式，双向四车道，全长2.615 km，跨铁路段线路纵坡4.95%。

台江连接线下穿南三龙铁路三明南站大桥(孔跨布置为8－21 m刚构桥)，连接线在铁路影响范围内设计为桥梁形式，平面布置见图1。其中左幅0＃台～2＃墩设计为先简支后连续的2×30 m小箱梁，2＃墩 ～5＃墩为1－(34.5＋55＋34.5)m 连续梁，从南三龙铁路三明南站大桥第3孔下穿过，铁路桥梁底距公路桥桥面的净高为5.18 m。右幅0＃台～2＃墩设计为先简支后连续的2×25 m小箱梁，2＃墩～5＃墩为1－(40＋55＋40)m连续梁，从南三龙铁路三明南站大桥第2孔下穿过，铁路桥梁底距公路桥桥面的净高为5.42 m。以右幅桥为例，下穿南三龙铁路部分桥型见图2。

图1 下穿南三龙铁路桥部分平面

图2 右幅桥型布置(单位：cm)

3 公路桥梁与铁路桥空间位置关系

下穿南三龙铁路部分第1联采用2×25 m装配式预应力混凝土连续小箱梁，梁高1.4 m，梁间距3.075 m，其中内梁预制宽度2.4 m、边梁预制宽度2.85 m，翼缘板中间湿接缝宽度0.675 m。横向布置3片梁，桥宽9.45 m，公路桥边缘距南三龙铁路既有桥墩最小距离为3.126 m。公路桥梁与铁路位置关系见图3。

图3 公路桥梁与铁路位置关系(单位：cm)

4 箱梁制架可行性分析

该项目设计初期桥址区内南三龙铁路、长安路、工业路为在建项目，多项目同时施工。原市区干道交通不可中断，而由于受地形、桥址区规划、经济合理性、工程建设进度、跨铁路线优选预制梁等条件限制，在桥梁上部结构选择时不宜采用多种梁型。最终设计上跨长安路采用连续箱梁，下穿南三龙铁路、上跨鹰厦铁路部分采用先简支后连续预应力混凝土箱梁[2]，在梁部结构上基本做到了统一。

本桥共有连续梁2联，采用支架法现浇施工。有箱梁68片，其中30 m箱梁53片、25 m箱梁15片，采用后张法预制。梁场布置在11＃桥台后路基段。5＃墩～11＃号台箱梁54片，全部采用架桥机架设。南三龙铁路桥下箱梁14片，其中右幅为6片25 m箱梁、左幅为8片30 m箱梁。箱梁从梁场运出经右幅桥面(大里程往小里程方向)通过。全部完成右幅箱梁架设后，左幅桥从0＃台开始正向架设。至此需要解决的主要问题就是南三龙铁路桥下14片箱梁的架设问题。

5 箱梁架设方案比选

箱梁施工可采用原位现浇或预制架设方式[3]，施工方案选择主要受工期、成本、技术难度、周边环境等影响。该项目预制箱梁架设除了需解决箱梁运输、提升、纵横向移动外[4]，还要重点考虑铁路桥下有限空间内作业以及施工过程对既有铁路安全的影响。

(1)原位现浇

桥位地面压实、硬化并搭设支架，在支架上安装模板浇筑箱梁混凝土[5]。该方案相当于设置了14个制梁台座，临时措施投入很大；模板安装、混凝土浇筑等均需要吊车或其它起重设备配合且受空间限制，机械台班增加，作业效率低；两跨箱梁先简支后连续，后浇箱梁预应力张拉空间小[6]，需要修改设计图；关键是施工地点处于既有铁路桥下，汽车吊吊装存在极大安全风险，现浇施工过程均需在铁路封锁天窗内作业，工期影响大、协调难度高。

(2)架桥机架设

架桥机架设箱梁效率高、安全稳定[7]，应是首选方案。本桥选用JQ160－40A3架桥机架设其它箱梁，最高作业效率为35 min完成一片中梁架设。但因该架桥机高7.6 m，在南三龙铁路桥下无法作业，联系多个厂家咨询，常规型号架桥机高度无法满足要求。订制新的架桥机，其设计、加工由专业厂家完成，设备使用性能和施工安全性均可得到保障[8]。该方案可行性高，在铁路影响范围内作业效率也较高，正常架设尾部喂梁、天车提梁、驮梁行走、落梁就位即可完成[9]。但异型架桥机应用范围小，加工订制一次性投入大、成本高。

(3)吊车吊装

采用两台130 t以上吊车配合吊装箱梁。箱梁从梁场炮车运送至2＃～3＃墩间，首先用吊车吊放在右侧桥下路面炮车上，转运至1＃～2＃墩左侧后进行吊装作业。由于此时大里程端上部结构已施工，吊车只能停放于1＃～2＃墩间左侧作业，受空间限制，左右幅最小有效距离约为4 m，经计算在吊装时吊臂没有足够的安全作业空间。

(4)人字扒杆吊装

人字扒杆法是采用立在墩台上的两副人字扒杆配合运梁设备悬吊横移的架梁方法[10]。本项目30 m箱梁边梁自重约95 t，采用人字扒杆吊装设备，虽然整体设备投资少、重量轻[11]，但准备时间长、占地面积大、影响范围大、两端需要做锚固设施、吊杆安装需用吊车配合，且吊装高度受限，全过程需申请铁路封锁天窗作业，整体上费时费力。

(5)龙门吊吊装

采用吊机在0＃台～3＃墩处组装两台跨墩龙门吊，预制场内箱梁采用炮车运梁到龙门吊下方后控制龙门吊纵横向移动架设[12]。龙门吊整体设备安装场地经由轨道外移后可脱离空间限制，且吊装过程通过遥控控制，在铁路影响范围内作业效率能够保证，跨墩龙门吊在0＃台～2＃墩吊装箱梁没有问题。但在2＃墩处(南三龙铁路框架桥边)连续梁桥面距离铁路框架桥净高5.42 m(右幅)，考虑龙门吊主梁、天车、下滑车及吊装安全高度等问题，龙门吊工作高度受限，无法在2＃～3＃墩间接吊炮车运送的箱梁，龙门吊支腿需要定制，且需要同时考虑箱梁转运吊装问题。

6 架设方案选择

6.1 方案构想

通过对箱梁架设方案的对比分析，若选择原位现浇或异型架桥机均为无奈之举。在进行多次现场调查后，结合线路纵坡4.95%提出从0＃台向2＃墩方向采用定制跨墩龙门吊吊装方案的构想。

6.2 方案可行性分析

6.2.1 空间条件

通过对下穿铁路桥下空间内各方向、多角度有效距离重新精测且在确保2＃墩位置有足够的安全吊装高度基础上，邀请厂家设计人员现场查勘后在极限空间内设计适合尺寸的龙门吊并通过安全检算(见图4)。

图4 龙门吊相关参数(单位：mm)

6.2.2 设备安装、架设方案

结合现场地形实际情况整修0＃台后路基平台，从0＃台后路基平台至2＃墩位两侧布设轨道、组装跨墩龙门吊，采用吊机＋炮车将箱梁转运至0＃台路基平台，然后跨墩龙门吊架设箱梁。

6.2.3 涉铁影响

龙门吊铁路桥下架设梁箱过程申请铁路封锁天窗时间进行施工。箱梁转运及龙门吊组装可在营业线邻近位置作业，所造成的涉铁影响均在施工组织计划内。

6.2.4 投入成本

龙门吊主梁为通用设备，采用标准节设计，跨度根据现场条件通过定制非标节确定，其余支腿、天车等均可以通用。相较于异型架桥机应用范围小的不足，定制龙门吊应用范围基本与常规型号一样，一次性投入成本不大。

6.2.5 其他条件

(1)现场环境满足转运便道及路基平台场地建设。

(2)箱梁转运及吊装施工均可采用常规作业，施工效率高。

(3)龙门吊轨道布设及安拆过程均可采用交叉作业，对项目工期影响甚微。

(4)右幅箱梁架设完毕后，龙门吊转至左幅并通过主梁标准节调整龙门吊跨度，设备转场快，箱梁架设步骤相似。

6.3 确定架设方案

综合分析后最终确定箱梁架设方案为:右幅南三龙铁路桥下箱梁架设时，首先通过炮车将预制箱梁从梁场运至3＃～4＃墩之间，采用2台130 t汽车吊将25 m箱梁卸至桥下；然后用炮车将箱梁转运至右幅0＃台后路基上；最后通过跨墩龙门吊架设0＃台～2＃墩箱梁。

龙门吊转场至左幅后，左幅箱梁通过已经架设完成的右幅桥面转运至左幅0＃台位置，再采用龙门吊进行箱梁架设。

7 结束语

本文以项目实例为背景，通过对特殊条件下箱梁的制架方案研究，特别是结合现场环境选取适宜的架设方案，有效地减少涉铁影响、提高施工进度，最终以较低的成本解决了下穿铁路桥受限空间内箱梁施工的实际问题，取得了良好的经济效益和社会效益。通过该工程的实施，可为在受限空间内桥梁制架方案施工设计积累宝贵经验。