跨铁路营业线预制梁架设施工技术与对比

当前随着铁路建设事业的发展，铁路运营里程逐年增加，而新建铁路、公路、市政道路、轨道交通等与铁路营业线交叉时，可采用上跨或下穿方式通过。对于采用上跨方式的，一般采用桥梁跨越方式。可能用到的桥梁种类较多，有预制梁、现浇梁、顶推桥、转体桥及门式墩形式跨越等。^[1]采用预制梁的形式上跨铁路营业线时，一般采用架桥机或起重机架梁。铁路管理部门基于对铁路营业线安全考虑，在条件允许的前提下，一般优先选择架桥机架梁方式。不具备架桥机架梁条件时，可以考虑采用起重机架梁方式。上跨铁路营业线架梁必须在铁路部门给定的封锁“要点”时间内，做好铁路防护，并严格按照审批的施工方案组织施工。

1.起重机架梁关键技术与实例

1.1关键技术

采用起重机架梁时，需要结合待架梁体的位置、重量、高度以及铁路营业线设备情况、现场环境条件等综合考虑进行设备选型，必须保证起重机站位的地基承载力、足够的吊装安全系数、设备状态良好等。起重机架梁有单机吊装架梁、双机抬吊梁架、三机协作吊装架梁等。

起重机架梁的主要工作：桥梁下部结构施工；铁路营业线设施、设备采取改移或防护措施；起重机选型、起重机站位处的基础处理；跨线架梁施工方案审批及要点施工审批、与设备管理单位签订安全协议；设备进场后必须经检验符合要求，各种证照齐全，状态良好，现场组拼完成后必须经试吊符合要求；人员交底及培训，包括架梁施工及营业线等相关内容；起重机吊梁前，应进行吊臂空载试转，以检查确认起重机臂杆伸出长度、起重臂的仰角、吊钩位置范围、起重吊装方位、幅度变化等，符合整机稳定要求和架梁操作要求后等待铁路部门给点时间进行架梁施工^[2]。

（1）起重参数计算

主要有起重量、起重高度、起重半径、起重机臂杆长度计算等内容。

1）起重量计算^[2]

①单机吊装起重量

                                             Q≥Q1＋Q2                                 （1-1）

②双机抬吊起重量

                                      （Q主＋Q副）K≥Q1＋Q2                  （1-2）

式（2-1）、式（2-2）中：Q代表起重机起重量（t），Q1代表吊装构件重量（t），Q2代表索具、构件的加固及临时脚手架等的重量（t），K为起重机的降低系数，一般取0.8。

2）起重高度计算^[2]

                                          H≥h1＋h2＋h3＋h4                        （1-3）

式（1-3）中：H为吊机的起重高度（m），h1为桥梁墩顶支座的标高（m），h2为梁底至支座顶的安装间隙（m），一般取0.2－0.5m，h3为绑扎点至构件吊起后底面的距离（m），h4为自绑扎点至吊钩面的距离（m），见图1所示。

3）起重半径计算[2]

                                                       R=F＋Lcosα                （1-4）

式（1-4）中：R为起重半径（m），F为起重机回转中心至起重臂杆铰接点的水平距离（m）；L为所选起重机的臂杆长度（m）；为起重臂的仰角（α）。

4）起重机臂杆长度计算[2]

                                                     L≥(H＋hα-hb)/sinα       （1-5）

式（1-5）中：L为起重机的臂杆长度（m）；H为起升高度，从停机面算至吊钩底部高度（m）；ha为起重臂头至起升高度的距离（m）；hb为起重臂底铰至停机面的高度（m）；为起重臂的仰角（α），一般取70°—77°。

按照以上公式计算出L和R值，结合拟选起重机性能表复核起重量Q及起重高度H，如果能满足待架梁体的吊装要求，即可根据R值确定起重机的站位^[2]。

综上，采用起重机架梁时，对起重机站位、起重机臂杆伸出长度（L）、起重臂的仰角（α）、起重半径（R）、吊点位置及待架梁片停放位置等在施工方案中做出明确规定，并在实施过程中严格执行^[3]。

（2）安全系数计算

结合拟选起重机及具体工况，可计算额定起重量，再根据待架梁体的实际重量计算出起重机架梁的安全系数。即额定起重量应满足所架梁体实际质量的要求，并应有足够的安全系数[3]。一般情况下，跨线架梁的安全系数不得低于1.4。

对于捆梁和起重所用的钢丝绳等的安全系数，应进行检算并符合相关规定。在架梁前对起重设备、滑轮组、钢丝绳、吊钩和捆梁钢丝绳等进行全面的检查^[3]，确保符合架梁施工要求。

（3）基础处理

结合施工时的机械与梁体等综合工况，计算需要的地基承载力。地基承载力不满足要求时，可对原地面清理后进行压实、回填碎石等，必要时可浇筑一定厚度的混凝土，必须确保承载力满足吊装要求。

（4）架梁的时间安排

必须在保证铁路营业线正常运输的前提下，合理利用天窗时间安排施工，每次架梁的时间不超过天窗的时间。拟定施工方案时合理安排架梁工序及时间安排，并做好架梁前的准备工作及施工工序衔接。

（5）现场防护措施

按规定做好施工防护措施，落实现场防护人员及防护标识就位、做好驻站、确保沟通顺畅，确保铁路营业线的安全。

（6）附属工程施工

能随正式要点时间施工的内容，合理利用要点时间组织实施；不能在要点时间内完成的，可以单独要点组织施工或在铁路部门的监护下合理利用列车间隔，进行附属工程施工。

（7）起重机架梁特点

1）施工现场需要有较平坦的起重机站位及存梁位置，必要时需修临时道口；

2）作业工况必须按审批的施工方案执行，起重机就位后进行吊装试验，以检验相关参数及与拟定工况是否相符；

3）起重机、钢丝绳等的安全系数必须符合吊装要求；

4）对架梁有影响的铁路设备设施，由设备管理单位提前进行改移或采取措施保护；

5）跨线架梁作业必须严格按铁路部门给定的时间组织施工。

1.2工程实例

1.2.1单机吊装架梁实例某市政道路主线高架桥中的一跨跨越既有铁路，由四片单箱双室组合箱梁组成，跨度40m，梁体编号G1-G4，每片钢箱吊装重量约为88.68t。桥梁平面位置及桥梁横截断面示意见图2。

架梁施工方案：跨铁路营业线架梁施工时在封锁要点时间内组织实施，起重机在铁路南侧吊装3片钢梁（G2、G3、G4），在铁路北侧吊装1片钢梁（G1）。架梁施工顺序为：基础处理→搭设G1、G2梁底临时支架→起重机就位、吊装G2梁→起重机移位、搭设G3梁底临时支架→起重机就位、吊装G3梁→起重机移位、搭设G4梁底临时支架→起重机就位、吊装G4梁→起重机转场到G1吊装位置、吊装G1梁→梁间横隔板吊装及梁顶面施工→附属工程施工。

钢箱梁吊装：第一次要点吊装G2、G3；第二次要点吊装G4、G1。钢箱梁吊装平、立面见图3。

梁体标高、轴线调整：梁体吊装时人工与机械配合，确保标高与轴线满足规范及质量验收标准要求。钢箱梁横向联梁吊装：联系梁采用50t起重机吊装，在铁路营业线正上方部分在封锁要点时间内，分两次进行吊装施工。其余按邻近营业线管理办法实施。具体要点作业时间分配如表1所示。

1.2.2双机抬吊架梁实例

某高速公路桥梁全长155m，与铁路营业线斜交，其中第3跨35m梁上跨铁路营业线，分左右两幅共计10片箱梁，桥面全宽33.636m。梁体重量中梁120t，边梁130t。

施工方案：桥位处为路堑区域，铁路营业线位置较周围地面低7.5m左右，根据起重机架梁以及运梁需要，提前进行降方处理。在铁路营业线上新建桥两侧设两处临时道口。架梁前对起重机站位及运输通道进行处理。给点前起重机在预定位置提前做好准备，在支腿底部用枕木等支垫好，并进行试验确保各项指标符合要求。

跨线桥梁纵断面图、横断面如图4所示。跨线待架梁、平交道口及起重机站位平面示意见图5。

正式给点前，将待架箱梁按架梁顺序运至铁路外侧等候。给点后开行到临时道口，梁体吊起梁体并稳定后，运梁车经另一侧道口撤离，返回存梁场。

总体架梁顺序：为先左幅，后右幅，每幅架梁顺序为3-3梁（中梁）、3-2梁（次边梁）、3-4梁（次边梁）、3-1梁（边梁）、3-5梁（边梁），分两次要点架设施工完成。

要点计划安排：每次要点架设5片梁。要点时间安排及作业内容见表2，施工工艺流程见图6。

2.架桥机架梁关键技术与实例

2.1关键技术

采用架桥机架梁时，需要结合待架梁体的尺寸、重量等进行设备选型，确保安全系数、设备状态良好等。

（1）架桥机的类型

公路桥、市政道路桥梁等的预制梁一般采用T梁或者箱梁，架设完成后进行梁缝及横隔板施工将梁面形成整体，这类桥梁一般采用公路架桥机架设。

对于铁路预制梁而言，有T梁、箱梁两种类型。T梁架桥机有：单梁式架桥机、双梁式架桥机、重型铺轨架梁一体机、拼装式架桥机等；箱梁架桥机有：定点起吊导梁式架桥机、过孔用导梁式架桥机、无导梁一跨式架桥机、无导梁步履式架桥机、并置箱梁步履式架桥机、运架一体机等^[3]。

（2）架桥机选型

结合待架梁体的跨度、重量、墩身的位置等进行选择，需确保架桥机的吊装安全系数符合跨线架梁的要求，同时综合考虑运梁设备与架桥机的配合。

（3）架梁时间安排

采用架桥机跨铁路营业线架梁必须在铁路部门给定的封锁时间内组织施工，以确保铁路营业线安全。在制定方案时，要结合架梁的工序安排，合理分配各工序的作业时间，确保按时完成任务。

（4）现场防护及附属施工

严格按规定做好防护措施及防护人员的落实。在要点施工期间，结合梁体吊装的间隙，在确保安全的前提下，及时进行相关附属工程施工。

（5）架桥机架梁特点

1）须有组装架桥机的场地及运梁通道；

2）选择合适的架桥机及吊装索具等，安全系数必须满足施工要求；

3）架桥机组装完成后需进行现场验收，符合要求方可进行架梁作业；

4）架梁施工对铁路营业线设施设备是否有影响，提前采取措施进行保护或者改移；

5）架桥机架梁安全性比采用起重机架梁的安全性高；

6）跨铁路营业线架梁必须在“要点”时间内组织施工。

2.2工程实例

某高速公路分离式立交桥，该桥第18跨上跨铁路营业线，该位置为单线铁路，跨度为35m。箱梁设计重量：边梁126.5t，中梁118.5t。

新建桥中心线与铁路营业线中心线斜交，角度为35°，墩柱边缘距营业线中心最小距离为7.4m（右幅17号墩柱），梁底距线路轨面高度左幅10.41m，右幅10.85m，满足铁路建筑限界要求。既有铁路为非电气化铁路、干线。跨线桥与铁路营业线平面如图7，跨线桥横断面如图8所示。

设备选型：LBQJ160t-40m架桥机1台、160t运梁车2套等。LBQJ160/40架桥机由主梁、起吊平车、前中后支腿、边梁挂架、液压系统、电控系统和运梁平车等组成^[4]。

施工方案：先架左线桥，再架右线桥。架梁顺序：左线184→18-3→18-1→18-2，右线181→18-2→18-4→18-3。

要点安排：架桥机过孔及架梁施工为Ⅱ级封锁，施工计划见表3，施工工艺流程图见图9。

3.对比分析

从造价、工期、安全、质量以及对铁路营业线的影响等方面对采用架桥机架梁与起重机架梁对比分析如下。

（1）造价

起重机架梁与架桥机架梁：都含设备进出场费、组装与拆卸费、台班费等，对于起重机架梁还涉及基础处理费等。对于架梁数量较多的工程，采用架桥机架梁更有优越性。

（2）工期

起重机架梁：确定采用该方案架梁后，可提前进行站位基础处理及设备组装及试吊等；架梁完成后，拆卸及撤场不影响后续施工。

架桥机架梁：需要设备组装的场地，组装完成后需进行验收合格方可架梁作业；架桥机组装可能占用关键线路时间。

（3）安全

起重机架梁：安全风险相对较高，不确定性偏高；受影响的因素较多，比如基础处理、吊车自身性能及条件、施工环境与气象条件等。

架桥机架梁：在具备架桥机架梁条件时，为优选方案；架桥机组装完成后经试验合格并经验收允许后，严格按方案、步骤进行架梁作业。

（4）质量

预制梁架设的质量控制主要在吊装质量及就位质量等，两种架梁方式在采取有效措施的情况下都可以保证质量。

（5）对铁路营业线的影响

跨铁路营业线预制梁架设施工，对铁路营业线的影响是几个方面中最重要的影响因素，确保铁路设备及行车安全是重中之重。一般情况下，架梁施工均采用“要点”施工的方案，即在天窗时间或者铁路部门批准的封闭时间内组织施工。

起重机架梁与架桥机架梁比较分析见表4。

4.结束语

综上所述，上跨铁路营业线预制梁架设施工方案比选时，如在两种方案都可以使用的情况下，从安全角度考虑优先选择架桥机架梁方式。如铁路部门对架梁方式不作限定，可综合考虑安全、造价、工期、质量以及对铁路营业线的影响等因素，选择最优的架梁方案。^[5]

（作者单位：中铁六局集团有限公司）

参考文献：

[1]古兰玉.跨铁路营业线桥梁施工技术与施工方案比选方法研究[D].北京.清华大学,2017.

[2]周水兴等.路桥施工计算手册.北京.人民交通出版社,2005.

[3]李瑞俊.铁路桥涵工程施工技术(中册).北京.中国铁道出版社,2014.

[4]公路架桥机施工方案幻灯片.ppt全文.文档投标网.互联网文档资源.http://max.book118.com/html/2012/0221/1121846.shtm.2015-5-4

[5]古兰玉.层次分析法在跨线桥施工方案比选中的应用[J].国防交通工程与技术,2018,16(02):10-15.