桥梁工程上跨地铁高架桥的地铁保护风险分析与现场管控

桥梁工程上跨地铁高架桥的地铁保护风险分析与现场管控

卢俊光

广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510000

摘要：城市的发展已曼延至郊区，为解决市区与郊区之间的接驳，政府修建高速公路将其相连接，地铁四号线在南沙区为高架桥，上跨或下穿地铁的工程越来越多，且上跨的风险较大，本文希望通过虎门二桥工程上跨地铁高架桥施工过程中对地铁高架桥实施了安全防护措施，确保地铁结构及运营安全，为日后相类似的设计和施工提供参考。

关键词：上跨；高架桥；安全防护措施

一、项目概况

1.1工程概况

虎门二桥东涌枢纽立交工程位于南沙区东涌镇，其中主线桥、A、D、E及H四个匝道上跨已运营地铁四号线庆盛站高架桥，梁体采用悬浇箱梁、预制小箱梁或钢箱梁，基础桩采用旋挖灌注桩，桩基与地铁高架桥结构外边线之间的最小水平净距约为3m，梁底与地铁轨面之间的最小垂直净距为6.66m。

图1 总平面图

1.2地铁结构概况

虎门二桥东涌枢纽立交工程上跨地铁高架桥范围内地铁桥面宽为9.3m，采用30m或32.5m跨度的简支梁，基础桩均为嵌岩端承桩。

1.3上跨桥梁施工方案

1.3.1该工程上跨地铁四号线高架桥处主桥、D、H匝道采用挂篮悬浇箱梁施工。挂篮施工，是指浇筑较大跨径的悬臂梁桥时，采用吊篮方法，就地分段悬臂作业。它不需要架设支架和不使用大型吊机。挂篮施工较其他方法，具有结构轻、拼制简单方便、无压重等优点。

图2 挂篮悬浇施工

1.3.2该工程E匝道采用架桥机架设施工，跨地铁高架桥的盖梁采用贝雷架吊装架设。架桥机架设就是将预制好的梁片通过架桥机放置到预制好的桥墩上去

图3 架桥机架设施工

1.3.3该工程A匝道采用预制钢箱梁顶推施工。指的是梁体在桥头逐段拼装，用千斤顶纵向顶推，使梁体通过各墩顶的临时滑动支座面就位的施工方法。

图4 钢箱梁顶推施工

二、项目施工前对地铁结构风险分析

2.1施工机械产生的风险及分析

2.1.1由于该工程基础桩距离地铁高架桥结构外侧最小水平净距约为3m，且根据《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ/T202_2013）要求，在距离地铁既有结构外边线20m范围内不得进行爆破、冲、震等震动较大的施工作业。因此该工程基础桩均采用旋挖桩施工。

2.1.2由于该工程上跨范围内地铁高架桥梁底至地面最小垂直净距约为3m，且地铁高架桥下方为非市政道路，因此禁止一切施工机械从地铁高架桥下方穿过，防止施工机械行驶过程中碰撞地铁高架桥。

2.2桥墩及上跨梁施工产生的风险及分析

根据施工单位提交的工期计划，5个上跨梁施工完成需要大约一年的时间，为解决桥梁各工况高空施工杂物掉落至地铁轨道的风险，在上跨处及5米范围内设置安全防护棚。为确保安全防护棚设置可靠合理，须对其稳定性进行验算。

图5 安全防护棚

2.2.1基本参数

钢材采用Q235材料，对于小于16mm时，[τ] =125MPa，[σ]=215MPa。平台上取2kN/m2的活载。风荷载取广州十年一遇基本风速V10=22.1m/s，地铁运营过程中最大车速为80公里/小时，根据伯努力方程， 平台设计计算采用midas结构设计软件及手算两种方式。

2.2.2平台支架形式

跨地铁四号线支架采用φ630×10mm，钢管作为立柱，纵向间距为6m，横向间距为10.9m，平联均采用[20a型钢，剪刀撑采用[20a型钢。钢管顶部一层为HN400×200纵梁，沿钢管桩轴心线布置，横梁顶设置3m一品框架，框架采用工28、框架侧向联系为工16、剪刀撑为[16型钢，框架顶搭设间距为1.5m的工16型钢。

2.2.3抗风验算

通过软件计算结果如下：

结果汇总表

根据计算汇总结果，侧向最大位移为4.4cm，组合最大应力值为183.7MPa<215 mpa，结构位移应力均满足规范要求。

三、项目施工过程的管控措施

3.1施工前的管控

工前在交底会议中明确，施工技术方案基本可行，但须复核安全防护棚的承载力和稳定性是否满足要求，细化防护棚的搭设及拆除方案，将施工计划提交运营总部，制定专项安全生产应急预案，建立联动机制。在该工程施工前应对地铁结构进行工前工后普查及第三方监测。地铁结构监测专项方案须送地铁运营部门审查，同意后根据方案内容对地铁结构进行监测布点，采集初始数据，将数据上传至地铁应急平台系统。过程中严格按照方案实施，并接受地铁相关工作人员的监督与检查。会后，对方按照会议要求已逐步落实。

3.2桩基础施工阶段的管控

3.2.1桩基础施工前，须由第三方监测单位对相应地铁线路范围开展监测工作，且数据必须上传至地铁应急平台系统。施工过程中，检查监测频率及数据是否正常。

3.2.2由于桩基础距离地铁结构外边线只有3m，要求地铁侧基础桩须采用旋挖机施工，且桩机就位、钻孔、钢筋笼吊装、浇筑混凝土等须由技术员及安全员在场监督指导情况下方可实施。

3.2.3大型施工机械不得从地铁高架桥下方（原市政道路除外）行走。

3.3桥梁梁体施工的管控

3.3.1上跨地铁高架桥梁体施工是该工程对地铁结构影响最大的风险时期，我司采取多种方式对该工程上跨桥梁施工过程进行现场管控，即巡检员定期日常巡检、技术员不定期项目巡检、与地铁集团公司多个部门联合巡检、在节点工序前召开交底会、参加关键工序施工方案专家评审会议等。

3.3.2多次联合地铁集团地保办、运营等相关部门组织业主、监理、施工等参建单位召开专题会议，提醒对方必须严格按照复函及历届会议纪要内容进行施工，做到“先防护，后施工，勤监测”，制定桥梁上跨地铁专项安全应急预案，落实现场抢险工具配置，建立联动机制，互换联系方式，在特定的时间段可以通过微信将相关信息反馈给我司、运营等相关人员。

3.3.3由于社会专家对地铁保护方面相对欠缺，参加关键工序施工方案专家评审会议是必要的。事前须详细了解施工方案，提出地铁保护方面相关意见。

3.3.4地铁高架桥10m范围内的桥梁施工前，须提前将桥梁施工方法、位置、日期告知运营桥隧技术员，如采用吊装的方式进行施工，须在运营结束后方可施工。施工过程中必须有技术员、安全员在场指导施工，并接受地铁相关工作人员的监督与检查。

3.3.5位于地铁高架桥正上方的桥梁须待安全防护棚施工完成后方可施工。安全防护棚的施工分三个阶段，分别为基础、立柱及棚架搭设施工。其中基础施工完成后，须对其进行预加载，加载时间不少于7天，为防止上部结构加载过程中发生下沉使其倾斜，威胁地铁结构安全。位于地铁高架桥梁两侧10米范围内，且高于其的所有施工须在地铁停运后方可施工，若存在焊接等带电工作，须待地铁停运且停电后才可施工。

3.3.6原则上塔吊吊臂工作范围不得入侵地铁高架桥10米范围。

3.3.7安全防护棚上部结构整体吊装前，组织相关单位在施工现场对防护棚架进行验收，同意后方可进行下步作业。

图7 贝雷架吊装施工图 图8 防护棚施工完成图

四、地铁高架桥监测数据分析总结

目前该工程地铁侧桩基础及安全防护棚基础已全部施工完成，上跨地铁高架桥盖梁施工完成，上跨地铁高架桥梁梁体即将进行施工。根据最新地铁监测数据显示，地铁高架桥下沉为2.81mm，下沉量在规范允许范围内。事实证明，整个施工过程中所采取的施工工艺、循序安排、过程处理及地铁保护方案均满足地铁结构保护规范要求，地铁高架桥处于安全稳定状态。

五、总结分析

在整个施工监管过程中，有如下几点经验可供类似与上跨地铁高架桥梁工程作为借鉴和参考：

1、采取多种方式对施工现场进行检查，不定时提醒对方注意地铁结构及运营安全。

2、须做好事前管控措施，在开工前及关键工序前须组织相关参建单位召开专题会议，提醒对方须做好防护措施，保证地铁结构及运营安全。

3、参加关键工序施工方案专家评审会，提出地铁保护方面相关意见。

4、由于该工程位于郊区，交通不方便，为有效掌握该工程动态施工，建立微信工作群，建立联动机制，在特定的时间段可以通过微信反馈相关信息。

5、为防止上跨地铁高架桥梁施工过程中对地铁结构及运营产生影响，上跨前须在地铁高架桥处搭设安全防护棚。

6、关键工序前后专人检查现场实施情况，了解施工进度及地铁保护措施落实情况。

7、施工过程中必须密切留意地铁隧道自动监测数据，防止施工过程中地铁高架桥结构位移超出规范控制值。

参考文献：

[1]鞠世健、米晋生，2016年度地铁工程技术与典型案例分析汇编

[2]《公路桥涵施工技术规范》 JTG T F50-2011

[3]城市轨道交通结构安全保护技术规范 CJJ/T 202-2013