王文明/WANG Wen-ming

（中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

隨著鐵路網(wǎng)建設(shè)的不斷加密，鄰近既有運營線路施工越來越多。當今新建鐵路橋梁在跨越既有線路時，多采用轉(zhuǎn)體橋梁結(jié)構(gòu)，橋梁下部結(jié)構(gòu)、梁部施工以及轉(zhuǎn)體過程，都為既有運營線路帶來一定的安全隱患，對既有線路的安全防護是轉(zhuǎn)體橋梁施工過程的重中之重。京滬高速鐵路是世界上最為繁忙的運營線路之一，平均3min 就有一趟列車高速通過，在此情況下鄰近營業(yè)線施工風險非常大、安全隱患繁多。施工過程中除了需要對梁體澆筑和橋梁轉(zhuǎn)體進行研究攻關(guān)外，新建橋梁工程和既有京滬高鐵運營的安全防護更是屬于重中之重，稍有不慎則有可能造成嚴重施工事故。

1 工程概況

魯南高鐵菏澤至曲阜段QHTJ-1 標蓼河特大橋100#-102#墩采用（56+56）mT 構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁上跨京滬高速鐵路，交叉處京滬高鐵上行線里程為K542+816，夾角為86°。該橋梁設(shè)計長度為113.4m，轉(zhuǎn)體長度113.4m，橋梁橫斷面寬度12.6m，逆時針旋轉(zhuǎn)角度為92°，轉(zhuǎn)體重量約5 968t?，F(xiàn)澆梁體邊緣距京滬高鐵上行線路中心17.38m，距安全限界最小距離為10.89m，轉(zhuǎn)體就位后梁底距接觸網(wǎng)承力索2.1m，施工風險極高。

2 跨越高鐵轉(zhuǎn)體橋結(jié)構(gòu)形式

1）基礎(chǔ)形式 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，100#墩樁基數(shù)量9 根，樁徑1.25m，樁長10～12.5m，101#墩樁基數(shù)量12 根，樁徑1.5m，樁長9～17m。樁基型式均為柱樁。

2）承臺形式 100#墩為單層承臺，承臺尺寸為8.0m（順橋向）×10.4m（橫橋向）×2.5m（高），承臺基坑開挖深度靠近鐵路側(cè)為1.6m，遠離鐵路側(cè)為1.1m；101#墩為T 構(gòu)梁主墩承臺，承臺分上下承臺，內(nèi)裝球鉸，底層承臺尺寸為10.8m（順橋向）×12.8m（橫橋向）×3.5m（高），頂層承臺尺寸為8.2m（順橋向）×10.2m（橫橋向）×2.55m（高），承臺開挖深度靠近鐵路側(cè)為1.5m，遠離鐵路側(cè)為3.4m。

3）墩身形式 100#輔墩墩身采用圓端形實體橋墩，墩高為14.35m，101#主墩采用矩形剛壁橋墩，墩高為5.0m。

4）梁體形式（56+56）mT 構(gòu)梁采用單箱單室變截面結(jié)構(gòu)，中支點梁高6.3m，邊支點梁高3.5m，邊支座中心至梁端為0.7m。橋面寬12.6m，線路中心線距離防護墻內(nèi)側(cè)2m，軌道高度為0.754m。梁體采用順京滬高鐵線路方向懸臂施工。

3 新建轉(zhuǎn)體橋與既有線路位置關(guān)系

1）該橋在DK256+348.26 位置跨越既有京滬高鐵下行線K542+816，上部結(jié)構(gòu)為1-（56+56）mT 構(gòu)梁，與京滬高鐵路基86°斜交。轉(zhuǎn)體前現(xiàn)澆梁體邊緣距京滬高鐵上行線路中心17.38m，距安全限界最小距離為10.89m。

2）T 構(gòu)梁主墩為101#墩，邊墩為100#墩。101#墩中心距離既有京滬高鐵上行線路中心23.5m，承臺邊線距防護柵欄最小距離為5.49m；100#墩中心距離既有京滬高鐵下行線路中心27.1m，承臺邊線距防護柵欄最小距離為5.55m。

4 跨越高鐵橋梁單T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)特點

針對京滬高速鐵路運營異常繁忙的實際情況，結(jié)合單T 構(gòu)轉(zhuǎn)體橋梁結(jié)構(gòu)的施工難題和存在安全風險，本工法從營業(yè)線安全管控和轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)指導兩方面入手，全面引入信息化技術(shù)或系統(tǒng)，確保了整體施工安全和質(zhì)量。

施工過程中高度重視既有線作業(yè)安全，將以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的多項信息化監(jiān)測手段引入至鄰近既有線路施工中，分析研判施工風險，確保施工安全質(zhì)量，關(guān)鍵技術(shù)如下。

1）施工前期利用BIM+無人機傾斜攝影技術(shù)整合模擬橋梁施工及轉(zhuǎn)體全過程，實時反饋與既有京滬高鐵的模型安全距離，對新建橋梁與既有線路的位置關(guān)系進行三維模擬，并與CAD 圖紙進行對比驗證，在施工之前排查施工問題，輔助現(xiàn)場進行安全防護措施方案制定，為現(xiàn)場施工質(zhì)量管理、進度管理、安全管理等過程提供數(shù)據(jù)支持（圖1）。

圖1 BIM+GIS地形模擬

2）在京滬高鐵線路兩側(cè)安裝自動化沉降觀測裝置，每10min 自動進行線路沉降監(jiān)測并實時上傳觀測數(shù)據(jù)至相關(guān)站段，與站段形成聯(lián)動，高鐵線路沉降限值4mm，設(shè)定50%（2mm）、75%（3mm）、90%（3.6mm）三級超限報警閾值，達到超限報警值通過原因分析、暫停施工、停工等措施，整治恢復(fù)線路并制定預(yù)防措施，確保施工過程中京滬高鐵線路穩(wěn)定及運營安全。

3）既有線施工管理人員、作業(yè)人員及設(shè)備均安裝超寬帶高精度（UWB）定位系統(tǒng)，可在室內(nèi)通過信息化系統(tǒng)實時查看人員及設(shè)備行動軌跡，便于人員管理，同時作業(yè)人員遇到危險可一鍵緊急報警；主墩基坑范圍施工現(xiàn)場設(shè)立安全限界電子圍欄區(qū)域，戴有定位系統(tǒng)的人員或設(shè)備越過限界后立刻發(fā)出警報提醒，保障施工安全。

4）施工現(xiàn)場在不同施工階段均部署周界防護實時監(jiān)測系統(tǒng)，既有線柵欄兩側(cè)（下部結(jié)構(gòu)施工時）、梁面靠近線路一側(cè)（梁體施工時）設(shè)置紅外脈沖報警裝置，當施工現(xiàn)場有人員、機械設(shè)備等侵限造成紅外線脈沖中斷立即報警警示，確保施工不影響高鐵運營安全及高鐵設(shè)備安全。系統(tǒng)對報警信息進行統(tǒng)計分析，避免安全隱患發(fā)生。

5）作業(yè)場所內(nèi)安裝視頻球機，對現(xiàn)場進行360°無死角實時監(jiān)控，并將視頻接入相關(guān)站段和指揮部，視頻監(jiān)控客戶端制作成二維碼，各級檢查人員可掃描下載，實時監(jiān)控現(xiàn)場施工，遇到突發(fā)事件可在第一時間了解具體情況，啟動應(yīng)急預(yù)案，避免事故的發(fā)生和發(fā)展。

6）研發(fā)應(yīng)用列車接近報警和風速報警兩項技術(shù)，針對京滬高鐵列車密集的實際，研發(fā)列車接近報警技術(shù)，列車從鄰近車站發(fā)車，觸發(fā)現(xiàn)場報警，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的防護人員吹號角警示，有效緩解防護人員疲勞；針對鄰近京滬高鐵工點處于風口，設(shè)置風速測定儀，連接報警裝置，設(shè)定風速限制閾值，達到閾值即報警警示，現(xiàn)場立即停止吊裝等風險較高的作業(yè)，有效確保施工安全。

7）積極采用二維碼技術(shù)，防洪應(yīng)急預(yù)案、營業(yè)線施工安全手冊、進場人員及設(shè)備報驗、風險管控、技術(shù)交底、操作規(guī)程等施工資料制作成二維碼在現(xiàn)場進行公示，各級管理人員及作業(yè)人員可隨時掃描二維碼進行查看并檢查落實情況，強化了現(xiàn)場管理。

5 關(guān)鍵施工工藝

5.1 BIM模型建立

根據(jù)設(shè)計資料要求、初步制定的施工專項方案，建立蓼河特大橋100#-102#墩跨越京滬高速鐵路轉(zhuǎn)體橋梁的BIM 模型，進行圖紙審核、碰撞檢查、材料用量核對、三維可視化交底等工作，并做好施工全過程動畫模擬，為作業(yè)人員提供參考指導。同時配以GIS 技術(shù)對新建橋梁與既有運營線路在施工全過程中的位置關(guān)系進行提前模擬，提前排查施工問題，為現(xiàn)場施工質(zhì)量管理、進度管理、安全管理等過程提供數(shù)據(jù)支持。

5.2 信息化系統(tǒng)布設(shè)

1）施工前期，在現(xiàn)場安裝全方位視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控屏幕、既有線路自動沉降觀測系統(tǒng)等設(shè)備。

2）樁基、承臺等基礎(chǔ)作業(yè)時，劃分安全作業(yè)范圍，在橋墩基坑處設(shè)置安全電子圍欄，在營業(yè)線柵欄處安裝紅外脈沖報警裝置，作業(yè)人員配備UWB 定位系統(tǒng)。

3）梁部澆筑及轉(zhuǎn)體施工時，設(shè)置列車報警、風速報警監(jiān)控傳感器，梁部同樣設(shè)置紅外脈沖報警裝置。

5.3 樁基施工

1）鄰近營業(yè)線路且地層中存在溶洞，樁基施工采用沖擊鉆成孔。

2）101#墩樁基中心與京滬高鐵安全限界最小距離為12.76m，施工前應(yīng)設(shè)計好鉆機站位，防止鉆機傾覆侵限。施工過程中鉆機擺放要設(shè)置在遠離京滬高鐵一側(cè)，防止鉆機傾覆后倒向京滬高鐵側(cè)，鉆機長邊要垂直京滬高鐵，101#墩靠近線路一排樁基鉆孔時鉆機應(yīng)設(shè)置攬風繩。

3）鋼筋籠吊裝采用25t 汽車起重機完成入孔吊裝作業(yè)，起重機作業(yè)半徑12m，作業(yè)臂長17.6m，吊車面向京滬高鐵布置，施工前應(yīng)設(shè)計好起重機站位，防止傾覆侵限。

4）為減少沖擊鉆施工對路基的擾動，采用小沖程制孔，制孔時的泥漿要排放至遠離高鐵側(cè)的泥漿池。其它工藝同普通樁基相同。

5.4 墩臺施工

1）承臺采用人工配合挖掘機施工，100#承臺基坑開挖深度靠近鐵路側(cè)為1.6m，遠離鐵路側(cè)為1.1m，101#承臺開挖深度靠近鐵路側(cè)為1.5m，遠離鐵路側(cè)為3.4m?；娱_挖按照1∶0.75 進行放坡，開挖從鄰近鐵路側(cè)向遠離鐵路側(cè)進行，開挖過程設(shè)備嚴禁靠近鐵路側(cè)擺放。開挖完成后及時施工基坑防護圍擋措施，基坑開挖土方遠離柵欄堆放并及時清運?；娱_挖過程中要重點做好對既有線路的自動沉降觀測監(jiān)控。

2）101#墩主墩承臺分上下兩層，承臺分3次進行鋼筋安裝及立模澆筑，首先下承臺施工完成后安裝球鉸支架及球鉸下盤、砂箱、滑道等構(gòu)件，再安裝球鉸上盤及軸銷，然后在上轉(zhuǎn)盤內(nèi)埋設(shè)牽引索，上轉(zhuǎn)盤施工完畢后施工上層承臺。

3）100#墩模板采用大塊定型鋼模，由鋼模板廠家加工，101#墩因高度較低（5m），且為矩形剛壁墩（異型），采用木模板。模板安裝前應(yīng)同樣考慮其吊裝位置，避免設(shè)備及模板傾覆侵限。模板安裝后設(shè)置4根纜風繩，提高模板穩(wěn)定性能。

5.5 T構(gòu)連續(xù)梁懸臂澆筑施工

1）連續(xù)梁懸臂澆筑平行京滬高速鐵路施工，同常規(guī)工藝。首先搭設(shè)0#塊支架，完成T 構(gòu)0#塊施工；采用掛籃法依次完成1#-12#懸澆段的施工；完成地基處理搭設(shè)支架，先后完成邊跨現(xiàn)澆段和T 構(gòu)兩端合龍段的施工；最后按設(shè)計要求完成豎墻、遮板、欄桿等橋面附屬構(gòu)件。

2）梁部施工過程中要在靠近鐵路側(cè)的梁體邊緣設(shè)置好紅外脈沖報警裝置，避免人員、設(shè)備超出限界；梁體支架預(yù)壓、模板安裝、混凝土澆筑等關(guān)鍵工序施工過程中要同樣做好設(shè)備站位設(shè)計，避免傾覆侵限。

5.6 橋梁轉(zhuǎn)體施工

1）轉(zhuǎn)體前做好現(xiàn)場清理工作，拆除上下轉(zhuǎn)盤間的固定裝置，將梁體重量全部作用于球鉸。準備好轉(zhuǎn)體所用千斤頂、液壓泵站及主控臺等設(shè)備。

2）進行稱重平衡試驗，測試轉(zhuǎn)體部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系數(shù)等參數(shù)，按照稱重結(jié)果實現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體的配重要求，配重采用混凝土試件。

3）正式轉(zhuǎn)體前首先進行試轉(zhuǎn)，試轉(zhuǎn)角度為8°，以檢驗轉(zhuǎn)體系統(tǒng)運行功能，試轉(zhuǎn)完成后橋梁外側(cè)與京滬高鐵上行線AF線最小距離為3.14m，梁體嚴禁在試轉(zhuǎn)時入侵鐵路限界。試轉(zhuǎn)完成后在反力支座設(shè)置橫向工字鋼，并采用鋼抄手在撐腳下部進行抄墊固定，作為臨時固定裝置，防止箱梁活動。

4）試轉(zhuǎn)結(jié)束后一天進行正式轉(zhuǎn)體施工，施工過程中要及時做好線形和高程的精確控制。轉(zhuǎn)動到位后對球鉸結(jié)構(gòu)進行鎖定，采用C50 微膨脹混凝土封閉。

5）在T 構(gòu)兩側(cè)安裝橋梁支座，澆筑主梁邊墩支承墊石，墊石達到設(shè)計強度后拆除臨時支撐，張拉剩余預(yù)應(yīng)力鋼束，使主梁支承在支座上，完成受力轉(zhuǎn)換。

6 施工控制要點

1）所有信息化監(jiān)控系統(tǒng)要專人負責，實時查看，確保有效發(fā)揮信息化技術(shù)優(yōu)勢，確?，F(xiàn)場作業(yè)安全。

2）鋼筋籠在運至現(xiàn)場后用起重機吊入孔內(nèi)，吊裝時鋼筋籠一端由起重機固定，另一端安裝繩索，人工配合吊裝并輔助鋼筋籠走向，以防止傾覆或擺動造成侵限。

3）現(xiàn)場施工剩余的竹膠板、邊角料等要放入特制的盤扣支架拼裝的廢料框內(nèi)，框體四周捆扎鋼絲防護網(wǎng)，防止竹膠板及邊角料被風吹起卷入線路。

4）針對施工需要使用波紋管等輕型材料及小型工機具，采用鋼筋焊接外框內(nèi)襯竹膠板封閉進行固定并捆扎牢固，靠近線路側(cè)盤扣支架使用鋼絲防護網(wǎng)全面封閉，嚴防易漂浮物被吹入線路影響行車。

5）轉(zhuǎn)體兩組微調(diào)反力座和臨近的兩組撐腳做好防超轉(zhuǎn)措施，確保轉(zhuǎn)動位置精確。

6）轉(zhuǎn)體控制系統(tǒng)在運行前一定要經(jīng)過空載聯(lián)試，確認無問題后方可投入使用。

7 結(jié)語

魯南高速鐵路蓼河特大橋100#-102#墩跨京滬高速鐵路56+56m 單T 構(gòu)轉(zhuǎn)體橋梁施工過程中，通過開發(fā)應(yīng)用集既有線路自動沉降觀測、超寬帶高精度（UWB）定位系統(tǒng)、安全限界電子圍欄、周界防護實時監(jiān)測系統(tǒng)、列車接近報警和風速報警技術(shù)、全方位視頻監(jiān)控于一體的基于全方位信息化管控的鄰近繁忙鐵路轉(zhuǎn)體橋安全防護施工技術(shù)，確保了營業(yè)線路施工作業(yè)安全；同時利用信息化BIM 技術(shù)對轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋進行三維可視化建模、材料工程料統(tǒng)計、四維虛擬施工模擬等功能進行應(yīng)用，有效提高了工程施工質(zhì)量和速度，避免返工，提高了項目精細化管理水平。O