隋渤海
（中铁十四局集团建筑工程有限公司，山东 济南 250014）
[摘要]预应力混凝土连续梁桥广泛应用于跨河流、山谷、公路、铁路的桥梁设计中。上跨铁路构造物一般跨度较大，施工工艺较为复杂；电气化铁路接触网电压高达2. 75万V，施工时安全风险高，根据跨铁路既有线施工安全管理规定的要求，必须设置具有防高空坠物及防电绝缘的防护装置。以高月塘大桥为工程实例，详细介绍了墩顶临时固结方案设计与施工，以及防护方案比选，包括移动吊挂式防护平台方案设计与施工工艺。
[关键词]桥梁工程；预应力混凝土；既有铁路；连续梁；防护平台；施工技术 -
[中图分类号]U445.4 [文章编号]1002-8498(2016)11-0046-04
1 工程概况
湘潭市东二环高月塘大桥为上跨沪昆正线（上下行双线）、湘潭东站牵引线、安全线及联络线5条铁路而设，沪昆铁路及湘潭东牵引线为电气化铁路，列车通行频繁，安全风险大。此桥全长776. 9m，设计桥宽36m，分左、右两幅，单幅桥宽17. 5m。主桥为(42 +70 +42)m连续梁形式，单箱双室结构，箱宽10. 5m，两侧悬臂翼缘板宽3.5m，与沪昆线斜夹角850，其中主跨为70m段预应力连续箱梁如图1所示。
2 总体方案简述
高月塘大桥主跨预应力钢筋混凝土连续梁采用菱形挂篮悬灌施工技术，0号块采用落地式钢管支架现浇工艺；墩顶设计为橡胶支座，刚度不足、稳定性能差，墩顶利用0号块支架结合墩顶预留钢筋进行临时固结；既有铁路采用在菱形挂篮下方挂移动吊挂式防护棚进行防护。落地式支架及菱形挂篮较为常见，下面着重对墩顶临时固结工艺和移动吊挂式防护棚进行详细论述。
3 墩顶临时固结
3.1 临时固结体系设计
临时固结分为两个体系，第1个为原有设计的墩顶临时固结，第2个为利用0号块落地式钢管支架临时固结，两个固结体系一起受力，起到固结双保险作用。
3.2墩顶临时固结施工
墩顶临时固结采用C50混凝土浇筑，在墩顶系梁内分4排预埋长度为4. 7m的ф32精轧螺纹钢筋416根，精轧螺纹钢筋锚固至浇筑的0号块中横梁内（见图2）。
3.3钢管混凝土柱临时固结
钢管混凝土柱式临时固结是在每个T构位置的左、右各设置1排钢管柱，每排3根，柱体中心设在距墩柱中心顺桥向4m位置。柱体下设端承桩基础，桩径1. 5m，套用桥台桩基施工图，桩基基底嵌入中风化岩层2.5倍的桩径，根据实际地质情况确定桩长为15m。钢管柱支撑采用直径1.0m、壁厚2cm的钢管，钢管柱内浇筑C30混凝土。桩与柱之间采用28根ф22钢筋连接，柱顶与0号块采用同样的连接方式，浇筑连续梁混凝土之前先浇筑管柱内混凝土，并预埋好28根ф22连接钢筋，预留长度为75cm，在浇筑0号块悬浇段时将钢管柱预埋钢筋浇筑至底板及腹板内（见图3）。
3.4钢管混凝土柱临时固结计算分析
对钢管混凝土柱临时固结体系进行受力分析：受力分析按最大扭矩进行检算，假设一端8号块连同挂篮掉落，8号块自重125. 6t，挂篮、防护平台及活动荷载按90t计算，不平衡荷载为2 156kN。0~8号块悬浇梁段总重2 610. 6t。墩柱中心距F1，F2的距离L0=4. 0m，墩柱中心至7号块边缘距离L1=30m，墩柱中心至8号块中心位置距离L2=32m。
3.4.1临时支撑反力计算
受力如图4所示。计算公式根据弯矩和合力的方程联合求解，求出F1，F2支点反力。
式中：F1，F2为支点反力；Q为0~7号块荷载；N为不平衡荷载。
方程代人数值联合求解得F1=5 507kN，F2=22 755kN，数值均>0，未出现拉应力，满足要求。
3.4.2 钢管混凝土柱轴心抗压强度计算
受压端共有3根钢管混凝土柱，中间单根按承受一半作用力来计算。钢管混凝土柱直径1. 0m，钢管采用Q235材质，壁厚2mm，柱长12m，钢管外径1020mm，钢管内满灌C30混凝土，混凝土截面积
3.4.3计算临时固结不出现拉应力时的最大弯矩
参照受力简化图示，计算公式根据弯矩和合力的方程联合求解。
计算得出不平衡荷载N=3729kN，则不平衡荷载在≤3729kN时，另一侧钢管混凝土柱未出现拉应力，可不设配重。由于桥面施工过程中不平衡荷载数值约为2156kN，远远小于3729kN，因此此处未考虑另一侧钢管混凝土柱轴心抗拉强度。
4 防护方案比选
4.1 防护棚选型
固定式整体防护棚工程量大，使用材料多，成本较高；安装、拆除工期长，对既有铁路影响大，安全风险高；移动吊挂式防护棚使用材料少，成本低，安装与拆除均不在正线上方，对既有铁路影响小，安全风险低等。经综合比较采用移动吊挂式防护棚。
4.2移动吊挂式防护平台方案设计与施工
主桥上跨沪昆上下行线、湘潭东站联络线等5条铁路既有线以及3条铁路电气化线路，铁路施工安全风险大，铁路既有线防护采用移动吊挂式防护棚，单个重约11t，吊挂式防护棚固定在底模横梁上，与挂篮一起行走移动，以防止施工过程中小型物件发生意外从高空坠落时冲击铁路，危及铁路运输安全（见图5）。
4.2.1防护平台构造
本防护平台的设计初衷是为了在施工跨线过程中起到防水（不向下漏水）、防坠（坠落物）、防电（外侧绝缘）作用，以防施工过程中小型物件（如短钢筋、模板等，单个物体自重不得超过70kg）发生意外从高空坠落时冲击铁路，防止施工用水及自然降水流到高压接触网上，危及铁路运输和施工人员安全。
4.2.2防护平台底部构造
防护平台底部为桁架结构。桁架边框骨架采用100mm×50mm方钢管，纵向骨架采用100mm×50mm方钢管，布设20道，上方铺设3mm厚钢板，横向骨架采用50mm×50mm方钢管，布设11道，纵向骨架与横向骨架错层处加设L40与纵向骨架焊接起来，用来支撑上方钢板。横向骨架下方布设防电绝缘板，绝缘板一定要铺满，用螺栓固定在横向骨架上，接头部位及螺栓连接处均采用环氧树脂密封处理。
4.2.3 防护平台四周构造
防护平台四周均设围栏，采用ф3. 0mm架管做立柱和斜撑，位于挂篮后侧围栏设置为1. 2m，其余三面围栏设置为2. 5m，围栏内侧铺设3mm厚钢板，围栏外侧满布绝缘板，与底部绝缘板紧密连接形成整体。平台内侧钢板刷涂防水防锈漆，防止雨水和施工用水向平台下排放。平台外侧的防电绝缘板拼接处也采用环氧树脂密封处理，绝缘板外表面可刷涂油漆进行外观美化处理（见图6）。
4.2.4 防护平台吊挂系统
平台吊挂系统采用前后2140c作为平台的主横梁，主横梁下部与桁架纵向方管焊接，横梁上部设吊点装置，每道主横梁设置7个吊点，连接销座与主横梁焊接牢固，连接部位采用吊带及圆形销，吊带下方连接在主横梁销座上，吊带上方从挂篮底横梁工字钢拼接口处穿入，用连接销固定，连接销下方垫2块预留矩形孔的2cm厚钢板。防护平台通过前、后2道主横梁吊装在挂篮底模的前下横梁和后下横梁上，与挂篮同步移动。
4.2.5 防护平台接地及排水
该防护平台虽然外侧设有防电绝缘板，为防止雨雪天气高压接触网发生放电事故，仍需在挂篮上设置接地线，接地线使用截面积> 200mm2的电缆沿已施工桥面铺装，与主墩预埋的接地端连接，接地电阻必须< 10Ω。防护平台四周需设置导流槽，在防水层最底角设置集水槽和排水导管，将积水沿连续梁下方排出铁路外，防止积水形成水流与接触网连通（见图7）。
4.3 防护平台安装与拆除
4.3.1 防护平台安装
防护平台必须等连续梁1号梁段悬臂浇筑完成后，预留出安装空间方可进行吊装。安装之前需要对铁路限界内的设施进行防护，电气化接触网线路等设施需请铁路部门做好绝缘包裹处理。
防护平台本身体积较大，一次性预制移运很不方便，因此将平台分成7个板式结构，在场外进行加工，加工完成后吊运至连续梁1号梁段下方位置，1号梁段下方位置需先搭设防护平台拼装台架，台架根据地形条件灵活设计，一般采用槽钢焊接制作成型，可承受防护平台自重，以方便安装拼接防护平台，台架到地面距离以方便处理底部防电绝缘板为宜。
台架搭设完成以后，将预制好的7块平台底板吊运至台架上，进行拼装及主横梁安装，拼装完成后，再安装围栏及防电绝缘板，做好防水防电处理，待铁路部门批准了封锁“天窗点”后进行安装。
防护平台可采用卷扬机、塔式起重机、手拉葫芦等配合进行安装，本工况下连续梁底模距加工好的平台高度约为12m，高度不是很大，因此防护平台安装时，采用2台塔式起重机配合手拉葫芦进行操作。首先，将塔式起重机钢丝绳连接至平台主横梁上，然后采用8组手拉葫芦接长，将挂篮横梁与平台主横梁连接。安装起吊时，令工人提升手拉葫芦，塔式起重机一起配合提升，做好位置及倾斜度的调整，待防护平台上升到设计位置后，用吊带及连接销将其固定在挂篮底模横梁上。
安装完成的防护平台与铁路电气化线路必须保证3. 0m的安全距离。排水时千万不可将水随意排放，一定要保证排水水流与铁路电气化线路的安全距离。
4.3.2防护平台拆除
防护平台随着挂篮移动到悬臂现浇段倒数第2梁段时，为防止两侧防护平台在空间内冲突，需拆除一侧的防护平台，留着另一侧的防护平台，继续跟着挂篮底模前移，直至中跨合龙段完成以后与底模一起拆除。
拆除防护平台之前应首先对防护平台下方的铁路设施做好保护措施，防止在降落防护平台时对铁路设施造成破坏，拆除防护棚时，采用4台卷扬机配合进行起落、调整。首先固定好卷扬机，安装定向滑轮，使钢丝绳穿过滑轮，方便进行作业角度的调整，然后将4台卷扬机的钢丝绳分别固定至防护平台2根主横梁上，拆除防护平台与挂篮底模的吊带，之后开始缓缓降落防护棚。降落过程中注意观察各位置是否产生擦剐，通过控制4台卷扬机钢丝绳的下放长度来调整防护棚降落过程中的移动轨迹。中跨合龙段处防护平台拆除时，可采用2台吊车与卷扬机配合进行拆卸。
5 结语
在上跨既有线铁路施工中，连续梁采用墩顶临时固结技术增加了墩顶的刚度和稳定性，大大降低了安全风险。采用移动吊挂式防护平台降低了防护费用，较整体式防护棚减少了工程施工对铁路营运线路的干扰，降低了安装、拆除期间的安全风险，保证了施工过程中既有线铁路的安全，同时显著提高了工程进度，形成了一套适用于同类型上跨既有线铁路桥梁施工防护的先进综合施工技术，具有极高的推广价值。
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