跨线桥梁施工技术与施工方案研究

李成俊

（贵州省交通建设咨询监理有限公司,贵州 遵义 563100）

0 引言

随着我国经济的不断发展，在既有线路的基础上建立跨越式桥梁的工程不断涌现，通常交叉常见的方式有平面相交、下穿通过、上跨越，这对跨线桥梁的施工方案和施工技术提出了更高的要求。对此，许多专家学者进行了大量研究，其中白雪[1]借用有限元软件Midas/GTS 建立关于桩基基础施工阶段、承台墩柱施工阶段和上部结构施工阶段的三维数值模型来研究对既有高铁箱涵结构的影响，提出相关控制措施；申国朝[2]通过软件模拟结合实际跨线桥建立模型对桥梁加宽部分的受力和整体结构静力进行分析验证，结构表明桥梁整体各个部分的受力都符合相关要求；张蕾[3]等人对某跨线桥进行静动载试验，试验结果表明该跨线桥梁具有一定的安全储备，整体桥梁刚度符合设计要求，能够满足日常的运行安全需求。

该文参考现有研究基础上[4-8]，运用理论知识和层次分析法结合实际工程案例对跨线桥梁中常见两种梁体形式跨线转体桥和跨线顶推桥施工过程中的关键施工工艺及流程进行分析对比，希望能够对跨线桥梁工程提供一定的参考价值。

1 工程概况

某高速公路桥，第16 跨为上跨既有铁路营业线，铁路线为单线铁路，铁路一侧具有较大的空地方便施工，跨度36 m，箱梁的边梁重为118.5 t，中梁重为106.5 t，既有铁路营业线和新建桥梁中心线以交叉角35 °横跨上方，梁底距离线路轨面高度左幅为10.48 m，右幅为11.05 m，墩柱边缘距离既有铁路中心的最小距离为7.5 m，符合铁路限界要求，跨线桥横断面如图1 所示。

图1 跨铁路横断面布置图

2 分析垮线桥梁施工技术

顶推跨线、转体跨线适用在新建桥梁的纵向或者在既有铁路顺向的两侧或者一侧有较大施工空地时，当新建桥纵向上有存在某些建筑物或者其他结构物影响时，此时推荐采用转体跨线施工的方法；当新建桥的两侧有其他结构物影响时，此时推荐采用顶推跨线施工的方法；如果新建桥和既有铁路营业线周围施工条件较好，可以采用顶推法和转体法施工，通过选择综合指标比较好的跨越方式。顶推跨线施工工艺比较复杂，需要分阶段分要点进行顶推到位后才可以落梁施工，需要消耗较大的成本和较长的时间。转体跨线施工方法由于需要的施工时间比较短，施工工艺比较简单，是目前比较常用且对既有铁路营业影响最小的施工方式之一。

2.1 跨线主体桥分析

2.1.1 原理

桥梁转体施工主要部件由上转盘、下转盘、球铰、转体牵引系统等组成[8]。需要先在既有铁路线外侧空旷场地把桥梁下部结构、桥梁转体系统、桥梁预制等前期准备工作完成，对营业线路进行管控，最后才能进行转体安装。转体施工工艺流程如图2 所示。

图2 转体施工工艺流程头

2.1.2 主梁施工

通常可以采用直接法现浇、悬臂拼装法和挂篮法悬臂浇筑等方法，同时综合考虑主梁自身工况和施工环境进行选择，剩下的合龙段施工必须在转体完成后进行。

2.1.3 转体施工

在向相关部门审批同意之后，在规定的时间段内进行转体调试和转体施工，按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50—2011）中对转体牵引力的计算，可以根据计算公式（1）：

式中，T——转体的牵引力（kN）；G——转体的总重量（kN）；r——球铰平面的半径（m）；D——牵引力偶臂（m）；f——摩擦力，通常按经验取值f静=0.1，f动=0.06。

2.1.4 施工要点

转体桥成功的关键点在于施工精度和施工质量的精确把控。转体桥的施工迅速对正在营运的线路影响较小；转体系统需要的组件比较简单，需要的牵引力也比较小；可参考挂篮悬浇法对既有铁路线上方的桥体进行合龙。

2.2 跨线顶推桥

2.2.1 原理

顶推桥施工的主要部件由临时墩、主墩和临时墩顶滑移装置、主梁预埋后锚机和前后导梁、侧位纠偏顶推系统、侧位纠偏和限位装置、顶落梁设备等[9-10]。采用支架法现浇或者选择拼装法朝新建桥中心线在既有线路外侧进行梁体施工和安装，主要是通过主墩和临时墩分阶段按照规范操作把梁体向前顶推，顶推到位后进行正式支座的安装直到完工。顶推桥施工工艺流程如图3所示。

图3 顶推桥施工工艺流程图

2.2.2 顶推桥主梁施工

支架体系、临时墩前提准备、预制的下部结构可以同时进行施工，按照施工方案对临时墩滑移装置进行安装，然后把顶推设备、前后导梁、牵拉后锚等预埋件和主梁施工同步进行，主梁预制部分完成后安钢绞线、千斤顶等。

2.2.3 顶推施工

顶推施工阶段主要包括在既有路线安全距离区域外把千斤顶放在操作平台上，同时在千斤顶和墩身之间安装防护设备和承力垫，借用钢绞索、后锚、前后导梁及千斤顶分次将主梁拖拉到指定位置后进行支座安装和梁体固定。

2.2.4 施工要点

在新建桥中心线，既有铁路线外层进行桥体预制；主墩、临时墩、梁体支架体系可以同期进行施工；跨线顶推施工分次分要点在规定时间内进行施工；顶推期间需对既有铁路线路进行保护，由于顶多要点较多，施工需要较长时间。

3 分析施工方案

跨线桥施工方案评估主要从造价、工期、质量、安全、环境和对既有线路的影响等方面进行分析。

3.1 施工方案影响因素

跨线转体桥与跨线顶推桥施工影响因素对比分析详见表1。

表1 跨线转体桥与跨线顶推桥施工影响因素分析表

3.2 层次分析法比选方案

从具体项目出发，首先要明确评价的目标，再根据相关的方案来制定评价准则，最后将评价目标、评价准则和既定的方案综合起来建立。

3.2.1 层次结构模型

层次结构模型图，如图4 所示。

图4 层次结构方案模型

3.2.2 两两比较影响因素

（1）从准则层分析，两两比较影响因素结构如表2所示。

表2 影响因素两两比较结果

（2）从方案层分析，针对影响因素的比对结果如下：①从在对既有线路运营的影响方面分析，跨线转体方法比跨线顶推方法影响较小，所以跨线转体方法得5 分（对既有线路运营影响小的得分）；②从在工期方面分析，跨线转体方法比跨线顶推方法需要的时间少，所以跨线转体方法得5 分（施工期用时少的得分）；③从造价方面分析，跨线转体方法比跨线顶推方法需要的费用低，所以跨线转体方法得2 分（施工费用低者得分）；④从环境方面分析，跨线转体方法比跨线顶推方法更加适应环境，占用面积少，占用时间短，跨线转体方法得5 分（对环境影响小的得分）。

4 结论

为研究跨线桥梁施工技术和施工方案，运用理论知识和层次分析法结合实际工程案例对跨线桥梁中常见两种梁体形式跨线转体桥和跨线顶推桥施工过程中的关键施工技术、施工安排、施工工艺流程进行分析对比，并在实际工程案例的基础上运用层次分析法建模、计算来对工程概况、施工方案、方案有效性进行论述，从造价、工期、质量、安全、环境和对现有路线的影响等纬度对施工方案进行分析研究。研究结果表明：跨线桥梁形式有很多种，在设计阶段要结合既有营业路线和新建路线的交叉角度、地理环境、地质结构、施工技术等方面综合考虑，不同的施工跨越方式对应不同的施工方案和施工工艺。施工方案的确定是整个工程设计中最重要的环节，要充分考虑不同工序、不同因素对工程施工的影响，只有合理、科学、规范地对施工方案进行比选，才能确保既有线路的安全和施工安全。