图1 主桥总体布置图(cm)
邹本波
(中铁三局集团有限公司， 太原030001)
摘 要：沪昆客运专线长沙枢纽联络线有两座主跨为(32+80+112)m非对称槽形梁独塔斜拉桥，桥梁上跨武广高速铁路，采用水平转体施工，转体重量为14 500 t，桥梁主墩承台边缘与武广高速铁路路基段最近侧线路中心距13.4 m，安全防护难度大。针对临近运营高速铁路的路、桥复杂环境条件，首次对临近高速铁路的构筑物建立了全方位安全防护体系，分别从基础施工、主塔施工、槽形梁浇筑等方面的安全防护技术进行了研究，有效确保武广高速铁路不受任何外部施工环境影响，保证高速铁路运营安全。
关键词：高速铁路;非对称槽形梁;独塔斜拉桥;既有线;安全防护
沪昆客运专线长沙枢纽西北上行联络线和南西联络线2处需要上跨武广高速铁路。为了尽可能减小施工和日后养护对既有武广高速铁路运营安全的影响，主跨结构设计采用(32+80+112)m的非对称独塔双索面斜拉桥，水平转体跨越武广高速铁路。桥基础采用12根直径2.2 m的钢筋混凝土钻孔桩，上承台为圆形共厚6.5 m;桥塔在2个方向均采用近似为倒“Y”型结构，南西、西北联络线桥塔在梁顶面以上塔高52.8 m，南西联络线塔总高73.925 m，西北上行联络线塔总高65.425 m，塔柱设计采用C55钢筋混凝土，似矩形空心截面;主梁采用预应力混凝土槽形梁结构形式，道砟桥面，梁全长224 m，转体长度196 m，转体角度为21°。主桥总体布置如图1所示。
图1 主桥总体布置图(cm)
结合现场施工条件，为确保武广高速铁路运营安全，采用平行武广线路方向整体预制梁体，塔梁同步水平转体的施工方案。钻孔桩施工完成后立模浇筑下承台，按照设计施工转盘及上承台，临时固结球铰后，施工桥塔的下塔柱，再施工塔梁固结区及上塔柱。同时沿武广高速铁路一侧搭支架施工槽形梁(80+4)m的边跨和112 m主跨，挂索并第一次调整索力。(32－6)m辅助跨在桥位处同时支架现浇。在武广高速铁路天窗时间0:00～4:00塔梁(边跨和主跨)转体到位后，固结上下承台球铰，随即择时浇筑2 m边跨合龙段，然后进行桥面轨道设施施工，完成二期恒载后调整成桥索力。
3.1 安全防护思路
主桥结构施工期间对线路安全，列车运营安全，自身安全监控、防护都及其重要。针对临近运营高速铁路线路、桥梁的复杂环境条件，首次对临近高速铁路建构筑物的施工建立了集多级安全防护控制网、全方位安全防护监控体系于一体的高速铁路营业线施工“防火墙”，确保了武广高速铁路不受外部跨线桥施工的影响，保证了高速铁路运营安全。
3.2 多级安全防护网概述
对于西北联络线主塔墩坐落在既有武广高速铁路二级边坡上，二级平台上的土包需要全部开挖，在不影响营业铁路既有设备稳定，施工期间任何物品不得侵入武广高速铁路限界要求的前提下，西北上行主塔墩范围设置4道防护，第1道为封闭栅栏;第2道为3.5 m高全封闭钢栅栏，利用既有混凝土挡墙为基础生根;第3道为安全防护网;同时增设第4道天窗时段开挖防护安全线，如图2所示。
3.3 3.5m高全封闭钢栅栏
3.3.1 结构形式
图2 四级安全防护网示意图(m)
高速列车以350 km/h行驶过程中，产生的气动力(可以为气动压力，也可以为气动吸力)和风荷载作用于安全防护网。为了能抵抗高速列车行驶过程中引起的气动力和风荷载，全封闭防护钢栅栏应运而生，设置于第2层安全防护网。
新栅栏围护采用全密闭防护形式，防护结构基础的边线距离武广铁路水沟外侧边线0.5 m，防护结构净高3.5 m，其中基础高度1.0 m，栅栏高度2.5 m，武广铁路轨面以上栅栏高度约2.5 m。栅栏基础采用C20混凝土全长布置，高1.0 m，宽1.2 m。栅栏设计考虑了高速列车行驶产生的气动压力和风力的叠加，经过计算，全密闭栅栏的面板采用薄钢板，在靠近桥墩施工侧的钢板上焊接2∠63×40×6 mm不等边角钢制作的竖肋，竖肋之间采用同规格不等边角钢制作的横肋加固。栅栏竖肋与混凝土基础采用三角满焊焊接，焊缝厚度8 mm，连接钢板采用预埋的M25螺杆和配套的螺帽与基础连接。如图3所示，施工完成后，在钢板上涂装防锈漆，并在靠近武广铁路侧涂装绿色漆。
图3 全封闭钢栅栏前视和侧视图(m)
3.3.2 设计计算
(1)气动力和风荷载参数取值研究
高速行驶通过的列车引起的气动力包括气动压力和气动吸力，TB 10621－2009《高速铁路设计规范(试行)》中规定:由1个5 m长的移动面荷载+q和1个5 m长的移动面荷载－q组成。气动力根据建筑物或构件的类型，可以分为水平气动力和垂直气动力，水平气动力的作用高度为轨顶以上5 m范围。本防护结构属于露天结构，净高3.5 m，其中轨面以上高度2.5 m，栅栏上部2.5 m高度范围内承受水平气动力，防护结构距离武广铁路最近中心线7.5 m，考虑施工现场的环境变化，按7.0 m计算。根据TB 10621－2009《高速铁路设计规范(试行)》规范7.2.19可知，水平气动力qh=0.3 kPa。
依据TB 10002.1－2005《铁路桥涵设计基本规范》，作用在构件上的风荷载为W=k1k2k3W0，其中，k1=1.3，k2=k3=1.0，W0=500 Pa，则W=0.65 kPa。风荷载与气动压力按最不利情况叠加，即风荷载作用方向与气动压力方向一致，且作用面为防护栅栏的全高。防护栅栏面所受的总面荷载最大为0.95 kPa。
(2)计算结果
全封闭钢栅栏计算工况如图4、表1所示。
图4 全封闭钢栅计算工况
表1 计算结果表(2种工况计算结果基本一致)
实践证明:全封闭钢栅栏的结构设计合理，钢栅栏能够抵抗高速列车行驶过程中产生的气动力和风荷载，可以有效阻挡在施工过程中物体坠落侵入武广铁路界内。
4.1 边坡安全防护技术
4.1.1 开挖施工安全防护措施
根据现场实际情况拟采取分段分层台阶式开挖方案。采用挖掘机配自卸汽车，从远离武广客运专线的开挖边由高到低一层一层往下开挖，每层开挖深度控制在2～3 m。首先将施工场地全部平整，开挖形式始终与武广铁路保持一定的距离和坡度，保证所有机械设备倾斜情况不至于侧翻或坠落到武广铁路线上。
开挖过程中采取双人防护控制，在保证一机一防护的前提下，在机械开挖的前方另专设1人监控，防止机械超越预定的开挖范围。
4.1.2 夜间施工安全防护措施
夜间土方开挖施工时首先保证夜间照明，开挖前要对当晚预估的开挖范围进行交底计算，根据计算的范围提前将开挖线范围用彩灯全部围挡起来(彩灯的设置必须符合既有武广信号要求，不得给动车司机产生误导)，夜间防护人员必须配备警示与照明设备起到对夜间施工机械和人员警示作用。
4.2 桩基础施工防护技术
4.2.1 桩基础施工原则
施工顺序由远及近，即先施工远离武广铁路侧桩基，再施工临近武广铁路桩基。临近武广铁路接触网15 m范围内的桩基均利用天窗时间进行施工。
4.2.2 施工机械的选择
从安全角度考虑，为减小临近武广客运专线施工风险，靠近武广铁路的桩基础采用气举式反循环凿岩钻机，远离武广铁路一侧的桩基础采用三一重工SR360旋挖钻机施工，对客运专线路基影响较小。
4.2.3 桩基础施工防护
桩基础施工时采用气举式反循环钻机施工，同时保证钻机倾覆范围不得侵入武广铁路内，远离武广铁路侧桩基础施工完成时，在已浇筑完成的桩基础内预埋地锚钢筋，以便施工靠近武广铁路侧桩基础时利用地锚钢筋将钻机固定，保证不向武广铁路侧倾覆。
4.3 主塔施工安全防护技术
4.3.1 下塔柱施工安全防护技术
下塔柱施工之前，首先在靠近武广铁路一侧做钢丝网安全防护，以确保西北上行联络线特大桥和南西联络线特大桥施工期间既有武广高速铁路行车安全。在下承台上焊接或预埋钢板做为防护网片的基座，双拼20工字钢，竖向每3 m采用14号槽钢设一道水平肋筋，连接在两侧的钢管支架体系相应位置，使钢丝网与支架体系牢固连接。
4.3.2 中上塔柱施工安全防护技术
塔柱第1、第2段施工完毕后，对拼装好的液压爬模各层平台外侧全部采用密目钢丝网封闭防护，液压爬模提升前，其上部先进行钢筋绑扎，采用角钢焊接骨架并挂设密目钢丝网进行安全防护。爬模各层满铺脚手板可靠固定，在平台内外边缘还设有30 cm高的踢脚板，每层平台紧贴其下部挂设密目安全网。
4.4 槽形梁浇筑安全防护技术
采用支架法整体现浇完成，梁、塔同步施工方法。在梁体整体施工过程中如何防止小型材料或垃圾等坠落，支架与模板的安装与拆除是本作业程序安全防护的重点。总体安全防护措施如下:槽形梁靠近武广铁路一侧的密目防护网由下而上分二层，第一层钢管立柱靠近武广铁路一侧搭设1.2 m高隔离护栏;第二层梁在临近武广高速铁路侧以高出梁体120 cm，按4.2 m设置全封闭隔离密目防护钢丝网，在临近施工场地侧搭设1.2 m高密目防护网，两侧防护网下设0.5 m竹胶板做踢脚板、下面铺密布木板。
目前，两座大桥顺利实现了成功转体、合龙，总结如下:
(1)针对不同施工阶段所采用的安全防护技术，经过实践验证，对同类临近既有高速铁路线的安全防护施工具有一定的借鉴意义。
(2)施工建立了集多级安全防护控制网、全方面安全防护监控体系于一体的高速铁路营业线施工“防火墙”，确保了武广高速铁路不受任何外部施工环境的影响，保证了高速铁路运营安全，取得了显著的经济和社会效益。
(3)为抵抗高速列车行驶过程中引起的气动力和风荷载，设计了“全封闭防护钢栅栏”结构，结合工程安全防护特点，对多种工况下的结构强度、刚度进行分析，确保了“全封闭防护钢栅栏”结构的安全性。
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Safety Protection Technology of Asymmetric Channel Beam Cable－stayed Bridge Crossing High-speed Railway
ZOU Benbo
(China Railway No.3 Engineering Group Co.，Ltd.，Taiyuan 030001，China)
Abstract：There are two channel beam single pylon cable-stayed bridges with the main span of(32+80+112)m located on Changsha terminal connecting line of Shanghai-Changsha passenger dedicated railway，overpassing Wuhan-Guangzhou high-speed railway.The horizontal rotating construction technology with the swivel erection weight of 14 500 tons is adopted，the distance between the edge of main pier bearing platform of bridge and the center line of the nearest side of subgrade section of Wuhan-Guangzhou high-speed railway is 13.4 m，there is great difficulty in safety protection.Aiming at the complex environmental conditions close to the operating high-speed railway，all-around safety protection system is firstly established for the structures nearby，and study on safety protection techniques for foundation construction，main tower construction and channel beam pouring，etc.is performed to ensure the operation safety of Beijing-Guangzhou high-speed railway，free of any external construction impact.
Key words：high-speed railway;asymmetric channel beam;cable-stayed bridge with single pylon;existing railway; safety protection
中图分类号：TU714.2
文献标志码：B
文章编号：1674—8247(2015)03—0050—04
收稿日期：2015-01-14
作者简介：邹本波(1964-)，男，高级工程师。