转体连续梁上跨京九铁路施工安全防护综合技术优化应用

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津 300162）

1 工程概况

对于一些不方便直接施工的地区，连续梁转体桥的优势非常突出，可以通过转体施工避开复杂地貌，从而可以顺利的开展工程施工。这种连续梁转体桥在我国西南地区应用的比较普遍，伴随着我国交通网纵横线的全面开展，连续梁转体桥这种施工方式的优越性体现的越来越明显，也应用的越来越广泛，对于促进我国交通事业的快速平稳发展至关重要。在整个连续梁转体桥的施工过程中，除了必须严格遵守施工的流程之外，安全防护措施必须到位。

但是在这个过程中，安全防护措施必须严格设计，从而保障整个施工过程中的施工安全。赣州到深圳的连续梁转体桥就是一个典型的施工，由于跨过京九铁路，所以只能选择连续梁转体桥施工。箱梁顶板宽12.6m，底板宽7.0m，顶板厚度48cm，腹板厚度105cm～85cm～60cm～50cm，底板厚度由根部150cm 渐变至跨中50cm。该连续梁转体桥跨越既有京九铁路施工里程为DK345+313.840～DK345+559.540，桥梁施工的地貌相对位置图如图1所示。

图1 转体连续梁与京九铁路平面相对位置图

从图中可以清楚的看到，新建的连续梁转体桥的施工会受到运营中的京九铁路的影响，所以连续梁转体桥的施工不能直接横跨京九铁路开展，为了充分保障施工过程中的安全性，施工过程是沿着运营的京九铁路两侧同时开展，然后再通过一定的措施进行合拢施工，从而保障工程施工进度的同时不影响京九铁路的正常运营。

下面重点针对邻近营业线施工项目中的防护棚架和铁路两侧承台基坑开展安全防护研究。

2 防护棚架安全防护

项目中跨合龙段采用挂篮浇筑施工，为了保证中跨合龙段施工期间既有京九线行车安全，需要设置防护棚架，棚架净跨为7m、轨顶至棚底净高为8m，横向宽度为6m，棚架的布置如下图。

图2 连续梁转体桥防护棚架

根据连续梁转体桥施工过程中的安全防护等级和运营过程中的京九铁路的实际情况，结合系统的安全防护计算，项目选择了100×50×70cm尺寸大小的混凝土基础来搭建连续梁转体桥防护棚架。立柱采用φ300mm钢管，下端与基础预埋螺栓连接。防护棚顶板及立柱上部3m所有设施涂特种耐高压防电胶。防护棚为非承重式棚架，采用与铁路正交方式搭设，防护棚顶部距离施工挂篮底部的间距满足施工要求。

2.1 竹胶板计算

对于防护棚家的防护来说，竹胶板的计算首先是排在第一位的，因为只有计算准确竹胶板的尺寸，后续的工作才能开展。由于项目过程中充分考虑了安全风险，所以项目过程中的钢板的厚度最终选择了3毫米，而木头之间的距离通过安全计算最终选择了60厘米。钢板承受自重及高空坠物荷载。组合应力（MPa）的计算如式1所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

2.2 方木计算

纵向方木（10×10cm）承受由钢板传来的荷载。方木横向间距0.6m，跨度按1.5m计算。组合应力（MPa）的计算如式2所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

剪应力（MPa）的计算如式3所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

2.3 横梁（工25a）计算

同样的横梁的计算对于防护棚架的安全防护也至关重要，所以这部分计算也必须要系统的开展。跨度按7m计算。组合应力（MPa）的计算如式4所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

剪应力（MPa）的计算如式5所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

挠度（mm）的计算如式6所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

2.4 柱顶纵梁（2工25a）计算

纵梁跨度3m，承受由横梁、方木、竹胶板传来的自重及高空坠物荷载。跨度按3m计算。

组合应力（MPa）的计算如式7所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

剪应力（MPa）的计算如式8所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

2.5 钢管柱的强度计算

钢管柱规格为φ300×6mm，承受横梁传来的竖向压力及风荷载引起的水平力。

组合应力（MPa）的计算如式9所示，从计算结果看满足项目的安全防护要求。

2.6 立柱基础检算

而对于项目过程中的立柱基础检算，施工过程中通过计算最终选择了以两侧的立柱基础为研究对象，然后对研究对象开展了系统详细的检算。假定荷载在混凝土基础中按45度角向下扩散，则扩散到地基持力尺寸为1.3m×1.0m。

2.7 棚架抗倾覆稳定检算

计算在风荷载作用下防护棚架的倾覆稳定系数，基本风压取0.9kN/m2，防护棚架连同混凝土基础总自重约为280kN。

3 承台基坑安全优化计算

转体连续梁施工里程为DK345+313.840-DK345+559.540，其中的39号墩柱和40号墩柱位于运营中的京九铁路两侧，这两个承台基坑的安全优化计算对于整个项目的安全防护优化计算至关重要，如果这部分工作做不好，那么转体施工的安全性就得不到保障，桩径1.25m、桩长9.5m，桩间距1.75m。排桩布置图如图3所示。

图3 运营京九铁路两侧承台基坑排桩布置图

3.1 基坑抗倾覆性验算

对无支撑的排桩，支护的实际插入坑底深度t，应满足t≥1.2t′。

t′——按力的平衡条件，即Ea-Ep=0求得的最小插入坑底深度；

Ka、Kp——分别为主动和被动土压力系数；

h——基坑深度

γ——土体重度（kN/m3），为简化计，γ取20kN/m3）。

Ka取0.333，Kp取3.00。

t′=2.375m

t=4.75m＞1.2t′；满足基坑抗倾覆性要求。

3.2 基坑底部的隆起验算

转动力矩：

稳定力矩：

抗隆起安全系数K为：

上式中的τf1 具有明确的物理意义，从安全防护优化计算的角度看，这个参数值得是平均抗剪强度，相应的τf2 ——BC段的平均抗剪强度

将τf1 、τf2 代入，并近似取x=h/2得：

K==1.55≥1.0～1.5，

所以基坑是安全的，不会隆起。

其中：H——排桩的深度，为9.5m，

h——基坑最大开挖深度，为4.75m，

t——排桩有效计算插入坑底深度，为4.75m，

Ka——主动土压力系数，为0.333，

——土体重度（kN/m3），为简化计，γ取20kN/m3。

q——地面荷载，取0，

c——土的粘聚力，取10KPa

4 结语

本文详细论述了连续梁转体上跨京九铁路邻近营业线施工项目中的防护棚架和铁路两侧承台基坑，以跨京九铁路的转体桥工程为研究对象，详细论述了施工过程中的安全防护方案的设计和优化，对其中的技术细节进行了系统的阐述，可以作为后续类似桥梁施工过程中的防护措施的依据。其中对于安全防护优化计算中的防护棚架棚架部分，具体细分为竹胶板安全防护优化计算、方木安全防护优化计算、横梁（工25a）安全防护优化计算、柱顶纵梁（2工25a）安全防护优化计算、钢管柱的强度安全防护优化计算、立柱基础安全防护优化计算和棚架抗倾覆稳定安全防护优化计算这七部分，每一部分都详细论述了其中的施工过程中的安全防护优化计算的详细过程。而对于铁路两侧承台基坑的安全防护优化计算方面，细分为基坑抗倾覆性验算和基坑底部的隆起验算这两部分内容，重点分析了转动力矩、稳定力矩和抗隆起安全系数这三个安全参数的计算过程，每一部分都详细论述了其中的施工过程中的安全防护优化计算的详细过程。