武汉二七长江大桥跨武九铁路立交桥施工技术与安全控制
Construction Technology and Safety Control of Wuhan 27 Yangtze River Bridge across Wujiu Railway Overpass
蒋本俊 JIANG Ben-jun
（中铁大桥局第七工程有限公司，武汉 430056）
（The 7th Engineering Co.，Ltd.，MBEC，Wuhan 430056，China）
摘要： 武汉二七长江大桥武昌岸引桥上跨武九铁路，桥式布置为（45+60+45）m三跨变高度预应力混凝土连续梁桥，连续梁S2号主墩毗邻既有线，挂篮需跨越既有线上空施工，安全风险高、施工控制难度大。针对重大安全风险，采取施工天窗封锁要点计划，制定钻孔桩塌孔、挂篮坠落、物体打击、0号块支架拆除应对措施，保证了该桥安全、优质、按期完成，确保了施工过程既有线安全运营。
Abstract: In the construction of Wuhan 27 Yangtze River Bridge Wuchang shore across Wujiu Railway, the bridge arrangement is (45 + 60 + 45) m three-span height prestressed concretegirder bridge, the continuous beam S2 main pier is adjacent to the existing railway, the hanging basket construction needs cross the existing railway, so the securityrisk is high and the construction control is difficult. For a major security risk, this paper takes construction skylight blockade point plan, formulates bored pile collapse hole, hanging basket fall against objects, 0# block bracket demolition measures to ensure safety, quality, schedule of bridge and the security operation of the existing railway in construction process.
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关键词 ： 跨铁路；营业线施工；桥梁施工；悬浇；安全；管理
Key words: crossrailway；operating railway construction；bridge construction；suspended water；security；management
中图分类号：U448.17 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0104-04
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作者简介：蒋本俊（1978-），男，福建福州人，高级工程师，2000年7月毕业于西南交通大学桥梁工程专业，获工学学士，2011年7月毕业于武汉理工大学道路与桥梁工程专业，获工学硕士，研究方向为大型桥梁施工。0引言
研究的背景和意义：
随着近年来我国道路桥梁大规模建设发展，上跨既有铁路营业线的桥梁施工案例日渐增多，一旦发生危及营业线交通的安全事故，处罚非常严厉。因此，针对上跨铁路营业线桥梁施工的共性方法规律和个性化问题开展研究，具有极为重要的现实意义。
研究的动机和目的：
上跨营业线挂篮悬浇施工作业时间长、各类施工机具多，极易发生物体打击影响行车安全；传统防护棚架对冲击荷载的类型和量化考虑不够充分。在本工程案例中，采用箱梁0号块支架采用现浇支架与墩梁固结一体式设计并分段切割、牵引吊放拆除钢管混凝土柱，挂篮采用斜拉重力式地锚原位试验方案及防坠落措施，防范物体打击冲击荷载防护棚架研究设计等新的思路和方法，以解决施工技术问题、控制安全风险。
1工程概况
1.1 桥式布置
武汉二七长江大桥上跨武九铁路立交桥梁采用（45m+60m+45m）三跨变高度预应力混凝土连续梁桥（见图1）。连续梁基础为钻孔桩，下部结构为混凝土承台及墩身，上部结构箱梁采用挂篮法悬浇施工。
1.2 既有线情况
桥梁中心与铁路的交点里程为武九线K10+936，轨顶高程+24.548m（85国家高程，下同），铁路安全限界宽5.0m、高6.7m，线路左侧铁路约5米处埋设5条铁路通信光缆，两侧路肩上各有1条信号电缆沟，内埋3条区间信号电缆。在铁路左侧距线路中心3.8m处有铁路电力贯通线。
桥梁S2号墩邻近既有线，承台距安全限界最近为9.1m，墩身高24.74m，箱梁60m主跨需跨越既有线施工，梁底距安全限界最低净空为16.4m。
1.3 主要施工方案
钻孔桩采用大扭矩全液压动力头钻机成孔、垂直导管法浇筑水下混凝土；承台基坑深度达5m且邻近既有线，采用钢板桩围堰支护施工；墩身采用翻模法施工；箱梁0号块采用落地支架现浇并临时锁定，然后安装挂篮并预压试验，对称悬浇施工。
2跨既有线施工关键技术
2.1 邻近既有线S2号墩承台基坑设计与施工
S2号墩承台基坑深度达5.2m，承台边缘距既有线安全限界最近处9.1m，地质情况为淤泥质粉质粘土、粉细砂组成，施工季节为2011年4~5月份，尚未进入长江主汛期，无地下水影响。为节约开挖空间、保护既有线路基稳定，采用钢板桩围堰的基坑支护方案。围堰采用12m长拉森Ⅳ型钢板桩，顶端设一道内支撑，以支撑钢板桩受力、控制围堰顶端水平位移，进而保证地表土体和既有线路基的稳定[2]。
2.2 S2号墩箱梁0号块支架设计
0号块支架计算工况分为0号块混凝土浇筑、墩梁固结状态，其中①0号块混凝土浇筑工况，分别对钢管混凝土柱、托架、横桥向分配梁、底模排架、外侧模爬架进行了结构计算，其中托架变形为1mm、弯曲应力41MPa，钢管混凝土柱承受竖向荷载975kN，承载力设计值为8273kN，均满足要求。②墩梁固结状态工况，计算荷载考虑：梁体重量施工偏差即一端为理论值、另一端为理论值的105%；一端挂篮坠落、坠落重量300kN，位置为6号节段与边跨合拢段相交处；另外考虑20年重现期的横向和竖向风荷载。三者组合计算最不利工况钢管混凝土柱竖向荷载为5909kN，小于承载力设计值8273kN。
2.3 S2号墩挂篮荷载试验
S2号墩靠近既有线一侧挂篮拼装后需进行原位荷载试验，采取斜拉重力式地锚原位试验方案（见图2），具体做法：①邻近既有线路基边缘就地浇筑重力式地锚，预埋拉结结构，共布置2个地锚，各设1个拉结点；②挂篮上横梁安装斜拉吊点及Ⅳ级冷拉钢筋吊带，挂篮设置抗剪装置与箱梁0号块固定；③将挂篮试验荷载换算为2个斜拉吊点拉力，布置监控量测点位，分级对挂篮进行加载和检测记录。
2.4 跨线防护棚架设计
防护棚架的设计要求能抵御除挂篮、混凝土、人员坠落之外的施工荷载，包括钢筋、散拼模板、施工机具三类，具体分析见表1。
防护棚架顶面应采用缓冲吸能材料消耗坠落物的冲击动能，同时将冲击力分配至梁柱结构直到基础。采用梁跨式结构设计防护棚架，在既有线路基两侧设置钢筋混凝土扩大基础，基础上设一排?准1.2m钢管柱，柱顶设单层带加强弦杆贝雷梁，其上布置I40型钢，防护面层为三层50mm木板+10mm钢板（见图3）。对防护面层进行计算，杉木或松木弦向冲击韧性可达37kJ·m-2[3]，不计入钢板影响计算钢筋、散拼模板、施工机具坠落缓冲能力可3.55kJ、27.8kJ、3.3kJ，均大于其动能；冲击点位于防护面层跨中时还应计算木板抗弯能力，取木材TC13等级抗弯强度设计值为13MPa[4]，三层厚50mm、宽250mm、跨径1.5m的木板可承受12.2kN的冲击力，根据动量与冲量换算公式，坠物与防护面层缓冲时间在25ms以上即可满足要求，综合考虑增加钢板的防护能力，面层设计可行。冲击力分配至I40型钢、贝雷梁、钢管柱、扩大基础并相应进行检算，均满足设计要求。