既有上跨铁路立交桥改扩建施工技术

龙小伟

（中铁二十四局集团有限公司，上海 200433）

1 工程概况

G107 国道跨京广铁路立交桥建成于1990 年，曾是湖北省孝感市连接主城区的重要通道。现因G107 国道改扩建施工，需拆除旧桥再重建，以提升桥梁的通行功能。旧桥为5×20m 简支T 梁桥，全长100m，宽15m。旧桥拆除后，在原址新建2×60m 转体T 构桥梁跨越京广铁路，3 墩2 跨，长120m。

项目所在地为京广铁路下行线K1124+310 附近，该铁路为双线电气化铁路，是国家重要铁路干线，行车密度大，桥下净空≥8m。

此工程的建成，能够打通孝感东城区北上的交通“瓶颈”，极大提升周边路网的通行能力，起到贯通南北、连通东西、梳理城区北向进出城交通的作用，符合孝感城市交通发展和城市的总体规划，也是孝感城市社会经济发展的需要。

2 总体施工方案

此项目由孝感市住房和城乡建设局委托武汉武铁工程项目管理有限公司代建，计划工期20 个月。我们通过配合中国市政工程中南设计研究院多次对接武汉武铁工程项目管理有限公司后，明确采取“先拆后建”的总体思路进行施工。

（1）采用架桥机对既有铁路桥的T 梁进行拆除，盖梁及墩柱采用绳锯分段切割后利用架桥机吊装至指定位置。拆除之前需对G107 国道封闭，配合交通部门做好交通导改工作。

（2）新建两幅2×60m 转体T 构桥梁跨越京广铁路，为了在施工期间最大程度保障京广铁路线的正常运营，采用支架法现浇梁部再平转法施工。施工期间要与铁路部门密切配合。

3 拆除既有铁路桥施工要点

3.1 既有铁路桥现状

通过现场踏勘调研，既有铁路桥上部结构为预制T梁，跨径20m，横桥向布置5 榀，湿接缝宽0.76m，跨中设两道中横隔板，两端设一道端横隔板。下部结构采用桩柱式桥墩，桥墩采用3 根直径1.4m 的圆柱墩，柱顶接盖梁。钻孔灌注桩基础，直径1.5m，桩顶设地系梁连成整体。桥台采用肋板式桥台。桥梁第二联跨越京广铁路，由于该桥梁为G107 国道的一段，车流量大。

3.2 拆除施工顺序

邻近营业线拆桥（5×20m 简支T 梁桥）总体施工程序：架桥机安装就位→第1 跨桥面附属拆除（演练、破除铺装层调查结构）→桥面系破除→拆T 梁、桥墩盖梁、墩柱→架桥机拆卸完成。

正式施工前，向中国铁路武汉局集团有限公司申报桥梁拆除施工方案，方案审批后办理封锁监督计划表，严格按照审批施工计划进行施工。

3.3 拆除施工要点

3.3.1 架桥机拼装及过孔

架桥机选用JQGS280t/60m 型，具有跨步行进、自平衡过孔、操作人员劳动强度低、各支腿灵活运行、过孔稳定好等优点。架桥机拼装采用2 台25t 汽车吊在第1 联桥面进行，拼装及过孔重点做好全面安检和风险控制措施。

（1）现场安装后须经专业的检测检验机构检验合格，发放使用证、挂验收合格牌后方可投入使用。架桥机应设置避雷装置。架桥机纵向运行轨道两侧规定高度要求对应水平，保持平稳。架桥机工作前，应调整前、中、后支腿高度，使架桥机主梁纵向坡度＜1.5%。纵向行走轨道的铺设纵坡＜3%，不满足时应调整至此要求[1]。

（2）委托孝感供电车间对架桥机等设备的接地电阻进行测试，要求电阻不大于5Ω。接地采用50mm×50mm 镀锌扁钢将盖梁上的接地钢筋和前后支腿横移轨道焊接，形成接地线。

（3）架桥机在过孔过程中的前、中、后前支腿支设前，梁顶支设位置应用黄砂找平，并铺设2cm 厚钢板，以确保架桥机安全、稳定过孔。

3.3.2 上部结构分离及拆除

分离施工时，先破除桥面铺装层、调平层，主跨防撞栏杆、防撞墙可不拆除，后续直接和梁一起进行拆除。防抛网及其他附属设施拆除时采用双条麻绳把物体固定在既有老桥的防护栏杆上，确保附属设施及防抛网不会坠落到铁路线上。T 梁采用板式橡胶支座，支座上钢板与梁体不连接，不影响拆梁。拆梁采用封锁要点施工。上部结构拆除时，要特别注意以下两点。

（1）梁板拆除按先边梁后中梁的顺序进行。拆梁前对梁进行逐片检查，将梁表面清理干净，确保梁被吊起后无异物掉落。梁分离可使用压钳分离，吊离梁片前必须清除杂物。根据湿接缝、中横梁及端横梁的长度、厚度及施工机具的构造效率，配备足够数量的破碎锤及绳锯。

（2）拆梁作业须统一指挥，严格按照架桥机操作规程进行。拆梁作业在天气刮6 级以上大风时、雨雾天气、夜间禁止作业。

3.3.3 下部结构拆除

盖梁整体吊装，每根墩柱分一次进行吊装。单个墩身拆除前，先在墩身上部向下3m 位置设置抱箍，植入锚固筋，吊机通过吊钩吊在抱箍耳朵上进行吊离。墩柱遗留部分采用风镐点内凿除、点内人工运出线路，同步进行。凿除时采用维护隔离，防止人员随意走动，造成线路影响。

4 新建转体T 构桥施工要点

4.1 两幅桥梁横断面布置

新建两幅（60+60）m 转体T 构桥梁跨越京广铁路，左幅三车道，右幅四车道。

（1）以既有桥中轴线为中心，左偏8.75m 新建2×60m 转体T 构桥，桥面宽17m。下锚式接触网柱距新建桥面边缘1m，柱顶高程35.53m。左幅横断面布置：0.5m防撞墙+4m 非机动车道+0.5m 防撞墙+0.5m 路缘带+3×3.5m 机动车道+0.5m 路缘带+0.5m 防撞墙=17m。

（2）以既有桥中轴线为中心，右偏10.5m 新建2×60m 转体T 构桥，桥面宽20.5m。下锚式接触网终端柱距离桥面边缘2.5m，柱顶高程35.37m。右幅横断面布置：0.5m 防撞墙+4m 非机动车道+0.5m 防撞墙+0.5m 路缘带+4×3.5m 机动车道+0.5m 路缘带+0.5m 防撞墙=20.5m。

4.2 新建施工顺序

采用支架法现浇梁部再平转法施工，顺时针转体86°就位。主要施工流程如下。

（1）钻孔桩施工；转体下转盘施工；转体球铰安装；转体上转盘施工。

（2）主墩施工，主墩纵向中心线平行于既有铁路（后期通过转体转至本线线路中心线方向）。

（3）沿平行既有铁路方向搭设梁部现浇支架；主梁施工完毕后呈两侧悬臂状态；主梁平面转体，主墩及主梁梁中心线与本线线路中心线重合；主梁平面线形与设计线形吻合、立面线形与本阶段设计线形完全吻合后，施工混凝土，封固转盘；搭设落地支架施工边跨现浇段。

（4）合龙段施工，永久支座就位，完成体系转换；最后进行桥面工程施工。

由于是营业线施工，在进行施工方案审查后，到中国铁路武汉局集团有限公司办理营业线施工安全审批手续，提报施工监督计划。所有工作均提前3d 书面通知设备管理单位，在其派人员到场配合的情况下进行作业。

4.3 新建施工要点

4.3.1 箱梁施工

（1）支架预压。根据桥址处地形地质条件，现浇梁采用贝雷片梁式支架+碗扣式满堂支架组合式结构，桩柱式基础。

为了消除地基的不均匀沉降和支架的非弹性变形，给后续预起拱提供依据，同时为了再次验算支架的强度、刚度和稳定性，应在底侧模部分安装完成之后对其进行预压，预压重量为现浇箱梁重量的110%。根据现场场地条件结合现浇梁截面尺寸等，采用沙、沙袋、水袋组合方式进行预压，先在底板上铺满散沙，上面铺设水袋，沙袋布置在翼缘板位置，分三级预压，每阶段的预压荷载分别为设计预压重量的60%、80%、100%。

（2）箱梁混凝土施工。箱梁混凝土采用汽车泵泵送，路线走线方向左幅设置1 台汽车泵，路线走向方向右幅设置1 台汽车泵，分别布置在箱梁翼缘板两侧，8 辆混凝土运输车。混凝土分两次浇筑成型，第一次浇筑至内顶板下55cm 处，即内齿板底部位置。第二次浇筑剩余部位混凝土。

混凝土配合比应通过试验确定，混凝土养护要求保温、保湿、防晒，尽量减少收缩、温差的影响[2]。

（3）预应力工程。（60+60）m T 构预应力筋的孔道由浇筑在混凝土中的波纹状金属管构成，壁厚≥0.3mm。箱梁顶板悬臂预应力束在主梁支架现浇时张拉，腹板预应力束待T 构转体到位后落在支座上后在张拉。横向预应力均采用两端张拉方式。张拉前应对孔道进行摩阻测试。

预应力筋采用应力控制方法张拉，以伸长值进行校核。确定实际伸长值时，应包括初应力以下的推算伸长值和通过量测获得的伸长值，理论伸长值根据预应力筋的长度、截面面积、弹性模量、平均张拉力计算确定，二者差值在±6%以内。张拉结束压浆前，应清洁孔道，采用经过试配且各项性能指标符合设计要求的浆液尽早压浆。

4.3.2 T 构桥转体施工

桥长120m，包含转体段长度110m 和5m 的后浇段（2 个），转体段纵向划分为14 个节段。

以左幅为例，右幅桥梁施工与之相同。

左幅17m 桥面宽截面采用单箱单室直腹板形式；主墩下部结构采用空心墙式墩，墩梁固结；钻孔灌注桩基础；承台总高6.5m，两层，下承台高3.4m，上承台高3.1m，上层兼做转体支座的上转盘。估算转体总重量约176000kN。

选用一套HLDKA-4 型主从随动控制液压顶推系统，主要机具设备包括2 台ZLD2000 型连续顶推千斤顶、2 台ZTB25 液压泵站和电脑。转体转盘内埋设有两束牵引索，每束由19 根强度等级为1860MPa、φs15.24钢绞线组成，其安全系数大于2。

（1）转动原理。承台分为下承台和上转盘两部分，在中间增加了转动核心结构球铰。在下转盘与上转盘间布置4 道I28b 工字钢锁定，待梁体混凝土浇筑完毕后对称解除锁定。对盘绕在转盘上的牵引钢束施加牵引力，形成水平力偶使上转盘以球铰为中心带动桥梁上部结构转动就位[3]。

（2）转体施工。应在正式转体前进行试转。试转前，应提前收集如下参数：转体拽拉力、静摩擦力、动摩擦力、转体速度。试转结束，分析采集的各项数据，修正编制详细的转体实施方案，经中国铁路武汉局集团有限公司批准后，才能正式转体。本桥将顺时针方向旋转86°至成桥位置，转体就位后调整梁体线性，封固中墩处球铰结构的上、下盘。首先，转体牵引力应有一定的富余，转体牵引力计算如下：

式中：R——球铰平面半径，R=2m；G——转体总重量，G=176000kN；D——牵引力偶臂，D=14.4m；f——球铰摩擦系数，f静=0.1，f动=0.06。

启动时所需最大牵引力T=2/3×（R·G·f静）/D=1629.63kN。

转动过程中所需牵引力T=2/3×（R·G·f动）/D=977.8kN。

启动时所需最大牵引力及转动过程中所需牵引力均小于ZLD2000 型连续顶推千斤顶公称牵引力2000kN，符合要求。

其次，按设计转体角速度ω 为0.01rad/min（线速度v为1.0m/min），可以算得：

转体梁端所过弧线长LD=2π×65×86/360=97.51m；转体时间T=LD/v=98min。

牵引索控制角速度：86/98=0.88°/min。

最后，试转时，转体结构顺时针转动10°（具体度数以监控单位出具数据为准），用时11min，可以算得要点时间：T=98-11=87min。

施工需要垂直天窗时间，计划要点150min，具体时间以中国铁路武汉局集团有限公司批复的时间为准。等主梁转体到位后，在当日气温最低且稳定的时段内进行合龙段施工，合龙后按设计规定完成体系转换和支座反力调整[4]。

5 安全措施

（1）本工程上跨营业线施工的安全风险大、施工协调复杂，应该配备具有丰富营业线拆梁施工经验和路局营业线施工培训考试合格的安全员、防护员、技术人员等。

（2）对施工中使用的各类机械设备，定期、不定期地检查、维修保养，保证有足够的安全系数。所有动力、照明电路按照规定的线路进行铺设，定时检查，确保安全。

（3）可运用BIM 技术，收集现场视频监控、转速监测、应力监测、风速监测、温度监测等数据，对转体施工进行碰撞检查、三维可视化交底，在转体前将转体时可能产生的问题一一模拟预判，把问题消灭在萌芽状态，确保整个过程进度可控、安全有保障、质量一次成优[5]。

6 结语

既有上跨铁路立交桥改扩建工程施工安全风险高、难度大，而且，临近营业线和跨线施工均需要点施工，所以我们在建设过程中要充分考虑交通组织、城市环境、文明施工的要求，尤其是上跨铁路工程部分，建设标准高，技术复杂，需要我们从人力、物力、财力、机械等多方面入手，结合铁路部门批复的施工要点计划，优化安排施工计划，作好组织与协调工作，加强预控和工期的计划管理，确保工程顺利完工。