李亮賓，胡富平，申鐵軍，李逢源

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

本項(xiàng)目為45 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁跨線橋上跨晉城至長(zhǎng)治高速公路，采用分離式交叉架設(shè)，T梁跨線橋T梁共5片，單獨(dú)預(yù)制，簡(jiǎn)支安裝。45 m T梁?jiǎn)纹炷翞?6.75 m3，自重173.55 t。根據(jù)該橋橋型方案和總體施工規(guī)劃，結(jié)合自有設(shè)備狀況，經(jīng)反復(fù)比選，橋梁上部T梁架設(shè)采用公路架橋機(jī)架梁的施工方案。其中對(duì)上跨晉城至長(zhǎng)治高速公路全部安排在白天車流密度較小時(shí)架設(shè)，其安全防護(hù)措施結(jié)合考慮對(duì)晉城至長(zhǎng)治高速公路公路的影響降低到最小并確保高速行車安全確定的。

1 跨線橋架設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 兩側(cè)邊坡開挖施工安全風(fēng)險(xiǎn)

上跨晉城至長(zhǎng)治高速公路施工時(shí)需進(jìn)行邊坡開挖施工，橋梁的橋墩位于高速公路兩側(cè)一級(jí)邊坡上，高速公路在橋址處為挖方路塹，按設(shè)計(jì)橋梁施工時(shí)需對(duì)高速公路兩側(cè)邊坡進(jìn)行開挖，地面線至開挖線約為7 m。本項(xiàng)就其發(fā)生概率來(lái)講比較小，但損失程度比較大，對(duì)公路影響較大。

1.2 防護(hù)棚架基礎(chǔ)施工安全風(fēng)險(xiǎn)

防護(hù)棚架基礎(chǔ)地基處治是否合理，地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)就其發(fā)生概率來(lái)講比較小，但損失程度比較大，對(duì)公路影響較大。

1.3 防護(hù)棚架搭設(shè)施工安全風(fēng)險(xiǎn)

防護(hù)棚架為T梁架設(shè)和橋梁施工最關(guān)鍵的步驟。防護(hù)棚架設(shè)置位置、本身結(jié)構(gòu)安全、防護(hù)棚架頂排水設(shè)計(jì)以及防護(hù)棚架長(zhǎng)時(shí)期存在。防護(hù)棚架搭設(shè)以及拆除過(guò)程中施工工序以及對(duì)另半幅的正常行車的影響，應(yīng)做好充足的準(zhǔn)備和完善的交通導(dǎo)改措施，否則會(huì)導(dǎo)致高速交通堵塞，嚴(yán)重情況下對(duì)高速公路上的行車將會(huì)造成安全隱患。本項(xiàng)就其發(fā)生概率來(lái)講比較低，但損失程度較高，對(duì)高速公路的安全有一定的影響。

1.4 架橋機(jī)自身安全性能

架橋機(jī)應(yīng)是一種結(jié)構(gòu)安全、性能優(yōu)良、運(yùn)行工作范圍廣、操作方便的鋼結(jié)構(gòu)軌道式預(yù)制梁吊裝架設(shè)設(shè)備。

2 防護(hù)技術(shù)分析

2.1 邊坡開挖防護(hù)

邊坡開挖時(shí)為防止坡面滑落物落入高速公路路基范圍內(nèi)影響高速公路行車安全，特設(shè)置邊坡開挖防護(hù)墻，防護(hù)墻的基礎(chǔ)設(shè)置在高速公路碎落臺(tái)部位。防護(hù)墻高度為500 cm，防護(hù)墻用3 mm厚鋼板組成，鋼板固定在Φ400 mm×5 mm鋼管柱上，柱間距為450 cm，兩端為，為增加鋼板的剛度，在其背面縱橫向設(shè)置了加勁肋。鋼柱固定在混凝土條形基礎(chǔ)上，鋼柱下的條形基礎(chǔ)局部加設(shè)了50 cm×50 cm錨固墩，條形基礎(chǔ)位于高速公路碎落臺(tái)上，內(nèi)側(cè)形狀隨高速公路邊坡形式，為增加基礎(chǔ)穩(wěn)定性，在每根鋼柱左右側(cè)加設(shè)風(fēng)纜繩(規(guī)格為26 mm)。

(1)防護(hù)墻設(shè)置的目的

為防止開挖高速公路邊坡時(shí)零星土塊掉入到高速公路路面上來(lái)，設(shè)置防護(hù)墻，水平向受力主要是風(fēng)力，豎向力就是鋼柱及鋼板的自重，考慮到橋梁施工期間為夏秋季節(jié)，因此考慮風(fēng)力時(shí)，取50年一遇作為計(jì)算風(fēng)力的標(biāo)準(zhǔn)，取受水平力最大的鋼柱進(jìn)行計(jì)算，受水平力最大的鋼柱為緊鄰最邊上的那一根鋼柱，其承擔(dān)的順高速公路方向鋼板的迎風(fēng)面積寬度為4.5 m，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2014)計(jì)算，見表1。

表1 防護(hù)墻水平向受風(fēng)力計(jì)算表

(2)防護(hù)墻抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算

防護(hù)墻受水平力為50年一遇風(fēng)力，防護(hù)墻自重及風(fēng)纜繩拉力，在這三個(gè)力作用下檢算防護(hù)墻的傾覆穩(wěn)定性。由上述表格計(jì)算可知，防護(hù)墻所受50年一遇最大風(fēng)力為F=32.0 kN，結(jié)構(gòu)的自重(包括條形基礎(chǔ)、錨固墩、鋼柱及鋼板的重量)為G=48.2 kN，26 mm鋼絲繩在考慮的安全系數(shù)下所能提供的拉力為L(zhǎng)=48.6 kN?？箖A覆計(jì)算受力圖式為

傾覆彎矩Mq=32×3.0=96 kN·m

抗傾覆彎矩Mk=48.2×0.25+48.6×cos45°×4=149.5 kN·m

抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K=Mk/Mq=1.6>1.2

防護(hù)墻的抗傾覆滿足要求。

(3)防護(hù)墻抗滑穩(wěn)定性計(jì)算

由前面計(jì)算可知，滑動(dòng)力就是五十年一遇風(fēng)力Fh=32 kN，抗滑動(dòng)的力有基礎(chǔ)跟地面的摩擦力、風(fēng)纜繩的拉力，F(xiàn)k=0.25×48.2+48.6×cos45°=46.4 kN。

抗滑穩(wěn)定系數(shù)Kc=Fk/Fh=1.5>1.2。故防護(hù)墻的抗滑滿足要求。

(4)防護(hù)墻基底承載力計(jì)算

基底以上豎向力為結(jié)構(gòu)的自重、兩側(cè)風(fēng)纜繩的豎向分力合計(jì)為

N=48.2+2×48.6×cos45°=116.9 kN，基底面積S=4.75×0.5=2.375 m2。

基底應(yīng)力ó=N /S=49.2 kPa。兩側(cè)邊坡為黃土，黃土的承載力在120 kPa以上，故基底承載力滿足要求。

由以上計(jì)算可知，防護(hù)墻的抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性與基底承載力均滿足要求，該防護(hù)墻能滿足施工開挖對(duì)晉城至長(zhǎng)治高速公路防護(hù)的要求。

2.2 防護(hù)棚架基礎(chǔ)安全防護(hù)

在進(jìn)行焊接和橋面施工前，為了有效防止高空落物對(duì)晉城至長(zhǎng)治高速公路交通造成的影響，在交叉處T梁下方沿著晉城至長(zhǎng)治高速公路分左右幅各設(shè)置一道防護(hù)棚架。防護(hù)棚架支架基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)形式。條形基礎(chǔ)采用C30混凝土，基礎(chǔ)底配置Φ16鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距@150 mm。條形基礎(chǔ)上部采用法蘭盤與φ400 mm×5 mm無(wú)縫鋼管柱連接。

(1)A0條形基礎(chǔ)長(zhǎng)22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在高速水穩(wěn)層上，先剔除高速瀝青混凝土面層，再植入Φ20地錨鋼筋，長(zhǎng)度80 cm，植入深度40 cm，間距@1 000 mm。

(2)A1條形基礎(chǔ)長(zhǎng)22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在長(zhǎng)24.0 m、高1.0 m寬2 m的C20擴(kuò)大基礎(chǔ)上。

(3)A2條形基礎(chǔ)長(zhǎng)22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在高速水穩(wěn)層上，先剔除高速瀝青混凝土面層，再植入Φ20地錨鋼筋，長(zhǎng)度80 cm，植入深度40 cm，間距@1 000 mm。

(4)A3條形基礎(chǔ)長(zhǎng)22.0 m，寬1.0 m，高1.0 m，設(shè)置在高速水穩(wěn)層上，先剔除高速瀝青混凝土面層，再植入Φ20地錨鋼筋，長(zhǎng)度80 cm，植入深度40 cm，間距@1 000 mm。

2.3 防護(hù)棚架架體安全防護(hù)

(1)防護(hù)棚凈高5.5 m，長(zhǎng)22 m，即在橋?qū)?2 m外各伸出5.0 m；防護(hù)棚采用直徑400 mm×5 mm鋼管來(lái)搭設(shè)兩側(cè)支撐，間距3 m，并用100 mm×100 mm×8 mm的等邊角鋼作為斜撐連接固定。

(2)立柱頂部順高速路方向鋪設(shè)兩根I45b工字鋼，其上橫高速路方向間隔300 cm鋪設(shè)一根I45b工字鋼做橫梁，橫梁上順高速公路方向間隔90 cm鋪設(shè)一根I20b工字鋼，工字鋼上滿鋪15 mm厚膠木板，膠木板上鋪設(shè)3 mm厚薄鐵皮。搭設(shè)支撐時(shí)在防護(hù)棚頂面設(shè)置向晉城至長(zhǎng)治高速公路外側(cè)傾斜的坡度，以便集中向外側(cè)排水，在匯水處設(shè)置積水管道，將棚頂積水引流至高速外邊溝或急流槽中。

(3)為確保晉城至長(zhǎng)治高速公路安全，在防護(hù)棚兩端設(shè)置防拋網(wǎng)，防拋網(wǎng)采用3 m高密目鋼絲網(wǎng)，用φ48鋼管作為橫豎肋，鋼管底部與順晉城至長(zhǎng)治高速公路方向I45b工字鋼連接牢固。

(4)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)源，防護(hù)棚架要考慮的安全風(fēng)險(xiǎn)因素主要有以下幾種：防護(hù)棚架的本身安全問(wèn)題；防護(hù)棚架對(duì)高速公路視距和限高的影響；防護(hù)棚架是否設(shè)有防拋措施；防護(hù)棚架架設(shè)和拆除階段的安保措施和保障機(jī)動(dòng)車輛通行的安全措施；防護(hù)棚架對(duì)高速公路凈空的影響，本項(xiàng)目跨線橋上跨晉城至長(zhǎng)治高速公路，交叉角度為90°，采用分離式立體交叉，梁底距公路路面最小凈空高度為6.0 m，停車視距滿足《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中設(shè)計(jì)速度為80 km/h時(shí)停車視距為160 m的要求。防護(hù)棚架設(shè)置方案合理。

2.4 架橋機(jī)自身安全防護(hù)

本項(xiàng)目架橋機(jī)采用LBQJ200/60型雙軌導(dǎo)梁式結(jié)構(gòu)，該機(jī)設(shè)計(jì)合理，具有組裝方便、剛度大、穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)，主要特點(diǎn)是：采用免預(yù)制梁配重、前導(dǎo)梁伸縮輔助過(guò)孔。既可以增加前內(nèi)導(dǎo)梁，又可以預(yù)制梁配重平衡過(guò)孔，該架橋機(jī)是一種結(jié)構(gòu)安全、性能優(yōu)良、運(yùn)行工作范圍廣、操作方便的鋼結(jié)構(gòu)軌道式預(yù)制梁吊裝架設(shè)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)小半徑彎橋、滿足大坡度、隧道口橋梁以及斜橋架設(shè)的要求。適應(yīng)于各種公路橋梁的架設(shè)，其配套的柴油機(jī)運(yùn)梁平車具有安全性能好、運(yùn)輸速度快、受場(chǎng)地的限制比較少的特點(diǎn)，是運(yùn)輸、架設(shè)預(yù)制梁最佳配套設(shè)備。完全可以滿足跨度60 m內(nèi)(起重量200T)各種大型預(yù)制梁的架設(shè)。

(1)架橋機(jī)由液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、主導(dǎo)梁架、行走系統(tǒng)、縱向軌道、聯(lián)系橫梁、橫向軌道、起重天車等八部分組成。

(2)DF50/200Ⅲ型輪軌式雙導(dǎo)梁三角桁架架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)，見表2。

表2 LBQJ200/60型雙軌導(dǎo)梁式架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)表

3 總體安全評(píng)估

45 m T梁跨線橋上跨晉城至長(zhǎng)治高速公路，設(shè)置方案合理，防護(hù)棚架已對(duì)晉城至長(zhǎng)治高速公路公路車輛正常通行的影響已降到最小。為施工防護(hù)安全措施，應(yīng)滿足《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》(JTG F90-2015)、《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D81-2017)中有關(guān)規(guī)定，即能保證施工正常進(jìn)行，又能滿足高速公路運(yùn)營(yíng)的安全防護(hù)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)安全風(fēng)險(xiǎn)分析，K15+381晉城至長(zhǎng)治高速公路跨線橋上跨G55晉城至長(zhǎng)治高速公路公路施工期風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)屬Ⅰ、Ⅱ級(jí)低中度可接受，對(duì)晉城至長(zhǎng)治高速公路公路的運(yùn)營(yíng)安全不構(gòu)成嚴(yán)重影響。運(yùn)營(yíng)階段風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)屬Ⅰ、Ⅱ級(jí)低中度可接受，風(fēng)險(xiǎn)可控。制定科學(xué)、成熟、有效的防護(hù)措施，充分考慮橋梁施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，最大限度地降低工程施工對(duì)高速公路運(yùn)行秩序、運(yùn)營(yíng)安全帶來(lái)的不利影響。施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)防護(hù)防護(hù)棚架進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保施工安全。