涉铁立交桥建设中安全管理研究

罗 冬

（江西赣榕地方铁路开发建设有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

随着城市交通网络建设步伐的不断加快，新建或既有道路改造与铁路营业线交集趋于密集。对于上跨铁路营业线的桥梁建设项目，在建设过程中如何实现“有序可控”，在确保不影响既有铁路营业线运营的前提下，实现安全、保质、保量地完成建设工作成为研究热点。冉腾飞[1]为消减涉铁施工可能出现的风险源，对涉铁转体桥梁施工阶段的安全评价进行了研究。柯向喜[2]分析了涉铁工程经营管理过程中存在的问题，对涉铁工程管理机制展开了探索与研究。王晓靖[3]对涉铁城市立交桥改造工程的设计、施工特点进行了分析。俞峰[4]基于涉铁施工管理的特殊需求和目前管理现状分析，对全方位管理、规范化管理方案进行了研究。阮强等[5]就如何建立涉铁工程安全风险控制管理及各环节监管履职体系建设进行了探索。该文以南昌市九洲高架洪都立交改建工程为例，从设计、施工层面探讨涉铁立交建设的安全管理工作。

1 工程背景

九洲高架和洪都大道是南昌市一环线的重要组成部分，共同承担了截流放射性交通、服务中心城区快速通行的交通功能。九洲高架跨越井冈山大道后止于京九铁路东侧，与洪都大道形成“L”形立交节点，但二者转换的立交桥一期工程只有3 条匝道，通行能力不足，交通拥堵问题日益严峻。为此，南昌市启动了九洲高架东延工程，其中对“L”形立交桥的拓宽扩容工作是其重要控制性工程。

如图1 所示，拓宽立交桥上跨既有京九铁路新溪框架桥，主跨采用42 m 预制小箱梁上跨京九铁路，两侧引桥为现浇预应力混凝土小箱梁。为缓解该立交节点建设过程中的交通压力，在九洲高架跳水台处匝道内侧设立钢便桥作为涉铁工程未实施前的导改道路。该工程道路中心线与铁路斜交，夹角约66°，新建桥墩距离既有铁路中心线最小距离仅7.96 m，距离既有铁路栅栏最小距离仅4.04 m。

图1 上跨京九铁路立交改扩建工程

2 从设计层面保证结构安全

2.1 设计方案

根据铁路建设工程安全风险管理要求，设计单位编制风险评估实施细则，通过风险识别、风险评价、风险控制等降低和减少灾害及风险损失，按照规避风险原则合理选择设计方案。

九洲高架立交桥不仅上跨京九铁路新溪框架桥，且桥址处于中心城区，桥下是井冈山大道和江铃立交，如图2 所示。沿线各类管线密集、纵横交错，管线迁改对基础施工影响大，限制条件多，建设难度大。根据设计文件，立交桥主跨优先考虑转体施工方案，但受场地条件限制，主跨无法采用转体施工方案，经过专家评审会议，决定采用预制42 m 小箱梁方案，两侧引桥则采用现浇箱梁方案。主桥、引桥与老桥上部结构主体结构不连接，跨缝设置桥面混凝土铺装采用UHPC，内部设置U 形不锈钢板及横向跨缝钢筋加强。主引桥交接墩均为既有桥墩，引桥桥墩主要为方柱式、偏心方柱、花瓶式实体墩3种。

图2 主跨纵断面（m）

2.2 结构安全复核

为确保结构的安全，必须对既有桥墩和新建桥梁上部结构进行复核计算。设计单位采用桥梁博士v4.2、Midas Civil 2021 两款软件对桥梁结构进行仿真分析，设计荷载采用1.3 倍城市-A 级。主梁材料采用C50 混凝土，公称直径15.2 mm 的预应力钢绞线，桥墩采用C35 混凝土，根据规范进行荷载组合。主梁部分仿真计算结果如图3所示，持久状况承载能力极限状态下主梁的最大弯矩、剪力值均处于包络图内，说明在持久状况承载能力极限状态下，结构弯、剪承载力均符合规范要求，在其他条件下，主梁、桥墩结构验算均符合规范要求，设计方案合理，保证了结构本身的安全。

图3 主梁部分验算结果（桥梁博士）

2.3 监测方案设计

为准确了解桥梁施工期间对京九铁路框架桥的影响，及时发现可能存在的危险，并采取相应措施，将不利影响减至最小，根据有关规范要求并结合该工程特点、现场情况及业主要求，该工程现场监测的主要内容见表1。

表1 测点布置统计

根据设计要求，桥梁沉降观测点可利用在混凝土结构上植入钢钉设置，也可以利用植筋方式在相应位置上设置变形观测点，但由于现场桥梁施工需要使用大型设备，为了预防大型设备作业时损坏既有桥墩，故该项目宜采用沉降贴纸莱卡铟钢尺贴标，如图4 所示。为在新溪框架桥每个墙身、墩柱及顶板上布设裂缝监测点，使之能够充分控制监测对象的变形状态。

图4 传感器布设

3 从施工层面进行安全管控

3.1 安全风险源分析

对涉铁桥梁施工阶段进行安全风险分析是保证铁路运营安全的重要保障，应充分研究施工过程中的风险源，并加以识别和干预，方可在施工中得到有效控制，减小对铁路运营安全的影响。针对桥梁施工对既有铁路的影响分析，需要采取安全防护措施的主要范围有邻近营业线的钻孔桩施工、放坡开挖施工、墩柱和梁体模板、混凝土施工、大型设备等。表2 归类了可能存在的安全隐患。

表2 施工风险源

3.2 规范施工设备操作

从表2 可知，直接或间接涉及大型机械的风险源较多，故规范施工设备的操作显得尤为重要。合理高效的设备操作不仅可以确保施工进度，保障施工人员的生命安全，还能最大程度地降低施工机械侵入铁路限界，保证营业线安全。首先，大型机械操作人员（吊车、钻机、挖掘机、汽车泵）等需进行岗前培训，考试合格后方可上岗。其次，在现场作业时，必须严格按照操作规程进行，在进行有侵入铁路限界的操作时，应提前做好预案，如图5 为汽车吊操作空间示意，不得随意变更操作方式，避免因操作不当引发事故。同时，设备操作人员要时刻保持专注，杜绝操作中的马虎大意，确保每个动作精准有序。另外，设备的日常检查和维护也是保证操作顺利的关键，定期对设备进行维护，及时发现并解决潜在问题，避免在施工过程中出现设备故障。

图5 承台钢筋、模板吊装站位布置（m）

3.3 自动化监测系统

由于现场施工环境较为复杂，为保证人员安全，现场采用了自动化水准观测系统。根据现场实际情况及受影响范围，共布设12 个垂直位移监测点。垂直位移监测主要采用液压式静力水准仪对各监测对象进行监测，采用液压式静力水准仪LY211A 可在无需操作人员干预的条件下，实现自动观测、记录、处理、存储、报表编制、预警预报等功能，具有稳定性好、抗干扰能力强、受外界温度环境影响小、体积小、防潮防水等性能，设备工作电压为12~36 V，可在-25～75 ℃温度下正常工作，监测精度能达到±0.1 mm。

图6所示的是基于静力水准仪的自动化观测系统。该系统主要由静力水准仪和静力水准管路组成。静力水准仪包括主体容器、连通管、传感器等部件。静力水准仪是利用连通液的原理进行沉降观测，多支通用连通管连接在一起的储液面总是在同一水平面上，通过测量不同储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。

图6 基于静力水准仪的自动化观测系统

通过数据分析，评定施工对既有京九铁路设施结构的影响，及时判断既有铁路设施的结构安全，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，避免事故的发生。

4 结语

在涉铁桥梁设计阶段应充分考虑结构稳定、荷载承受能力和防护措施，从结构本身保证安全。施工阶段要严格执行设计方案，确保材料质量和施工工艺符合标准要求，同时需要对潜在的风险进行分析，并采取正确有效的规避措施。只有在设计和施工的每一个环节都严守安全原则，才能实现涉铁工程的安全管控目标。