紧邻电气化铁路承力索预应力空心板梁拆除 关键技术研究

任桂林

摘 要：随着社会的发展和交通车流量的日益增大，原来修建的等级公路现状已不满足实际需求，因此，既有桥需要拆除改建的项目也不断增多，而上跨电气化铁路桥梁拆除施工因受铁路方面封锁要点时间限制，涉及封锁V停点、垂停点多，风险高、涉及部门多、协调工作大、方案审查严、拆除周期长、点内工序繁、时间卡控紧、安全防护要求极高等因素的影响，其施工技术要求也相对较高。针对此类工程的特殊性，本文以在建京沪高速公路改扩建新沂至淮安段上跨陇海铁路立交工程为实例，对紧邻电气化铁路承力索预应力空心板梁拆除关键技术进行简单阐述，可供类似工程参考。

关键词：上跨电气化铁路;铰缝切割;预应力空心板梁拆除

1 工程简介

现状京沪高速公路（江苏段）采用双向四车道，设计行车速度 120 km/h，路基宽28 m。既有京沪高速上跨陇海铁路分离式立交桥为4孔20 m先张法预应力混凝土空心板梁桥，第二孔跨越陇海铁路，与铁路交角约65°，单幅布置有11片中梁，2片边梁，共计13片空心板梁，中梁宽1 m重21.3 t，边梁宽1.25 m重27.5 t。现状桥梁下部结构为桩柱式桥墩，单幅盖梁横桥向长15.01 m ，盖梁宽1.4 m，盖梁高 1.4 m。本工程电气化铁路承力索距离梁底最小距离为0.5 m，回流线距离盖梁最小距离1.72 m，安全距离小风险高。详见图1既有铁路电气化设备与旧桥立面关系图。

2 施工总体规划及拆除工序流程

第一步：封闭既有京沪高速左幅施工影响段，架桥机拼装检测备案登记工作同步完成。

第二步：根据路局批复的封锁及停电计划点内施工，完成既有管线、混凝土护栏拆除，板梁铰缝切割。

第三步：采用架桥机拆除预应力空心板梁。

第四步：拆除完成，同步做好另外半幅的防护工作，保证铁路运行安全。

3 拆除控制关键要点

针对板梁距离电气化铁路承力索安全距离小风险高的前提下，采用什么型号机械机具进行铰缝切割、如何划分铰缝切割的工作面及段落，以及如何对承力索进行有效的硬隔离保护，并有效的结合好封锁点提高功效是本工程板梁拆除的关键，除此之外的吊装钢丝绳的选用、架桥机抗倾覆以及老桥结构安全的验算也至关重要。

3.1 铰缝切割机具的选择

本工程电气化铁路承力索距离梁底最小距离只有50 cm，因此对接触网的安全保护尤为重要，铰缝切割机具的选择对施工风险控制极为关键，板梁厚度为85 cm，铺装层厚度为10 cm，实际切割厚度为95 cm。现场采用以下几种方式进行施工：

（1）采用2 m直径的大盘锯：普通的盘踞切割深度远达不到95 cm，故采用直径2 m的大型盘踞，经试验发现，用此机具切割存在切割效率慢、对水的需求量较大、齿轮容易损坏、对操作手的技能需求较高等缺点，不建议使用。

（2）采用卧式绳锯机：此绳锯的特点是切割钢筋混凝土过程中，绳锯的链条处于水平状态，切割的长度较长，但存在链条的下垂度较大问题，非铁路跨可以使用，对于有接触网的铁路跨切割风险较高，不建议使用。

（3）采用立式绳锯机：本工程铁路跨铰缝切割采用立式DWS-90AX-8PG，90 kW绳锯机，此机型的特点是在切割过程中能够保持链条时刻处于收紧状态，可最大可能的避免链条下垂触碰到铁路电气化设备（承力索、接触网），从而保证铁路的行车安全。铁路跨、非铁路跨板梁铰缝切割均可使用。

3.2 铰缝切割区域划分

半幅铁路跨梁共计13片板梁，12条铰缝，共分为7段切割，分段切割结合了本段铁路区间的封锁点时间、绳锯切割的功效以及对铁路电气化设备影响做小的原则进行。

根据经验，绳锯切割板梁铰缝每米切割的时间为40 min，根据桥面板梁梁缝对应接触网的位置，以1条铰缝切割为例，拟将铁路跨板梁分为4个区域，分别为A、B1、B2、C区，铁路栅栏网、回流线、接触网用不同颜色的喷漆在桥面标记出来。

其中A、C区域栅栏網之内的区域绳锯切割时，在铁路邻近营业线施工B类计划中实施，距离梁端80 cm范围内的铰缝暂不切割以保证板梁的稳定性，待架桥机准备拆除板梁前采用直径1.4 m盘踞进行切割，并配合液压扩张器扩张梁缝。B区域的板梁铰缝切割利用铁路Ⅲ级封锁点。两条回流线之间的距离约为15.5 m，在梁端内侧80 cm处用水磨钻取直径为10 cm的小孔（板梁钢绞线位置距离梁侧为9.5 cm，不会破坏既有老桥板梁梁体结构），线路上、上下行中心线上用水磨钻取直径为5 cm的小孔;在Ⅲ级封锁点内用立式绳锯进行施工，沿着铰缝方向从小孔处分别向栅栏方向及线路中心线切割。距离线路中心线左右各0.5 m暂停切割，留在架桥机吊梁前采用垂停封锁点进行切割。每台机器切割长度为3.5 m，按照经验，绳锯切割速度为1 m/40 min，预计用时140 min，每个Ⅲ级封锁点为120 min，考虑放置停车信号牌、接触网停电耗时等，两回流线之间的铰缝可在5个Ⅲ级封锁点内完成。

铁路Ⅱ级封锁时，绳锯切割铁路中心线两侧剩余1 m的铰缝及梁端预留的80 cm铰缝。切割时，钢丝绳同步捆扎板梁，切割完成后，架桥机吊梁，运离铁路跨。

3.3 对铁路电气化设备的防护方法

铰缝切割对铁路电气化设备的承力索及回流线影响最大，绳锯切割过程中有链条断裂搭落磨损承力索及回流线的风险，直接影响行车安全。本工程承力索距离梁底最小只有50 cm，切割作业前封锁点内停电以后，采用自制保护套人工在地面上用竹竿挑至切割孔下面，并将开口卡在承力索及回流线上进行硬防护。

防护套利用连接夹片将上套管与立杆连接牢固，支撑杆加固，防止上套管左右滑动。固定绳捆绑在立杆尾部。上套管长度100 cm，在中部取宽度4 cm的小口。使用时，调节伸缩立杆，取需要的长度。人工将立杆竖直，将上套管开口位置对准需要防护的接触网位置，整个将其套住，并利用接触网自身的承载能力将套管悬挂住。利用尾部的固定绳索绑在就近的铁轨上，防止阵风将套管吹动，侵入邻近车道。当需要保护的接触网范围较大时，可制作多个保护套管，并排放置，组成长条状，保护整条接触网。当施工结束时，松开固定绳索，上提套管，使上套管开口与接触网平齐，横向移动，将保护套管移除，拆除完成。

4 板梁的拆除的关键验算

本工程半幅铁路跨共计13片板梁，拆除板梁的吊装作业除了架桥机自身的良好工况外，吊装用的钢丝绳合理选用很关键。另外为减少封锁次数，降低对铁路电气化设备影响及行车安全，除边梁一次一片外，其余采用一次吊两片的方式，相关情况如下：

4.1 钢丝绳的选用

板梁吊装拆除采用钢丝绳兜底吊方式，两片中梁及铺装层重为52.6 t，钢丝绳重187.6 kg，动荷载系数取1.2，经计算，两片中梁起吊钢丝绳选用2根42 mm规格为6*37S+FC，公称对拉强度1 670 MPa，对折后兜底钢丝绳对折后捆绑的容许拉力满足要求，计算得边梁起吊钢丝绳钢丝绳采用2根直径48 mm，规格为6*37S+FC。

4.2 架桥机过孔抗倾覆的验算

铁路跨板梁拆除后，架桥机需退回。拼装长度66 m，前支腿设置在1#盖梁上，中支腿退回前设置在第3跨梁面上，离2#盖梁8 m。当前支腿刚提升时为架桥机最不利工况。

经计算，纵向抗倾覆系数：M2/M1=2.46>1.5，满足过孔要求。

4.3 老桥盖梁承载力验算

本次依据老桥竣工资料，架桥机参数，对采用架桥机拆除老桥上跨铁路跨边梁最不利工况，采用Midas Civil有限元分析软件，以空间杆系理论为基础进行老桥桥墩盖梁、立柱整体结构分析，架桥机在盖梁端工况下盖梁计算正截面承载力以及斜截面承载力结果如下：

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）第5.1.5条的规定，桥梁构件的承载能力极限状态计算应满足：γ0Vd≤R。

根据上述包络图可得知，桥梁各构件的承载能力极限能够满足要求。

5 结束语

京沪高速公路新沂至淮安段扩建项目上跨陇海铁路立交工程，因其跨越既有陇海电气化铁路，梁体距离接触网距离近，铰缝切割空间严重受限，既有线施工天窗点控制严格，因此，施工中以下三个方面应高度重视。

（1）电气化铁路预应力空心板梁铰缝切割的机具选择十分关键，要根据铁路跨与飞铁路跨合理选择相适应的机具，总体而言，立式绳锯机适合铁路跨和非铁路跨板梁拆除，卧式绳锯机不适合铁路跨铰缝切割，尤其是铁路接触网距离梁底较小的时候。

（2）铁路跨施工要注意绳锯切割的区域划分，要根据铁路营业线施工与邻近营业线施工要求，提前标识好绳锯和范围，绳锯穿链条的孔位要設置在承力索或回流线的正上方，以减少链条在承力索或回流线上方的下垂度，从而提高安全保障。

（3）在电气化铁路施工中，要做好对铁路接触网承力索的防护措施，可在施工前联系铁路相关单位安装预绞丝，在施工过程中要充分考虑高压带电部位的安全距离。

总之，在此工程中，通过对切割机具的选用、施工区域的划分以及对既有铁路接触网承力索的防护措施3个方面的正确把控，很好地解决了在电气化铁路上方拆除空心板梁的难题，有效地保证了施工安全和工期，可为今后类似工程提供参考和借鉴。

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