跨越式涉路工程安全評(píng)價(jià)技術(shù)研究

李正中，邳慧然，王偉廣，肖慶一

(1.天津市交通科學(xué)研究院 天津市 300074； 2.天津市交通運(yùn)輸工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站 天津市 300384；3.河北工業(yè)大學(xué) 土木與交通學(xué)院 天津市 300401)

跨越式涉路工程是指公路、鐵路、企業(yè)生產(chǎn)輸送廊道、石油燃?xì)夤艿?、電力通訊廣播線路、水利渡槽等從公路以及公路結(jié)構(gòu)物上部架空通過(guò)的建設(shè)工程。在既有公路上進(jìn)行跨越式涉路施工，會(huì)對(duì)既有公路的路基和邊坡穩(wěn)定性、公路排水系統(tǒng)造成影響，施工過(guò)程有可能引發(fā)交通擁擠和交通事故，跨線橋的不合理設(shè)計(jì)還會(huì)導(dǎo)致該路段成為交通事故黑點(diǎn)，同時(shí)涉路工程的存在還會(huì)對(duì)公路的改擴(kuò)建造成影響。在涉路施工前對(duì)設(shè)計(jì)和施工方案進(jìn)行安全評(píng)價(jià)分析，從事故預(yù)防的角度出發(fā)，一方面可以對(duì)前期的設(shè)計(jì)施工方案中涉及的相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)范條文落實(shí)情況加以判斷和分析；另一方面可以評(píng)估相關(guān)涉路工程對(duì)公路運(yùn)營(yíng)可能造成的不良影響，并提出有效措施，將影響降至最低。因此對(duì)涉路施工進(jìn)行安全評(píng)價(jià)分析對(duì)保障公路運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。

1 跨越式涉路工程分類

跨越式涉路工程按照跨越工程主體可分為兩類：管線跨越和結(jié)構(gòu)物跨越。管線跨越可分為電力線跨越、通訊廣播線跨越和輸油輸氣管道跨越；結(jié)構(gòu)物跨越可分為公路跨越、鐵路跨越和企業(yè)生產(chǎn)輸送廊道跨越。

對(duì)跨越式涉路工程進(jìn)行科學(xué)合理的分類可以減少安全評(píng)價(jià)工作的交叉重疊，提高安全評(píng)價(jià)的針對(duì)性和正確性。將結(jié)合楊北公路改建工程津薊高速跨線橋上跨津薊高速工程實(shí)例，對(duì)公路跨越式涉路工程展開(kāi)安全評(píng)價(jià)要點(diǎn)分析。

2 公路跨越式涉路工程評(píng)價(jià)要點(diǎn)

公路跨越式涉路工程主要是指新建橋梁跨越現(xiàn)有公路，其安全評(píng)價(jià)內(nèi)容有：跨越的合法性，設(shè)計(jì)、施工、交通組織和應(yīng)急預(yù)案的安全性以及施工過(guò)程對(duì)現(xiàn)有公路結(jié)構(gòu)的影響。

2.1 跨越的合法性

跨越的合法性主要考慮新建結(jié)構(gòu)是否侵入了既有公路的建筑限界。跨線橋的梁底、橋臺(tái)、橋墩等任何部分均不得侵入公路建筑限界。公路建筑限界規(guī)定詳見(jiàn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)。

2.2 設(shè)計(jì)、施工、交通組織和應(yīng)急預(yù)案的安全性

2.2.1設(shè)計(jì)的安全性

設(shè)計(jì)的安全性主要考慮跨線橋的跨越位置、跨徑布置、交叉角度、視距、凈空等安全，具體規(guī)定如下：

(1)跨線橋的跨越位置宜選在兩者線形均為直線的路段，或平、縱線形技術(shù)指標(biāo)高且通視良好的路段，不應(yīng)設(shè)置在橋梁、隧道200m范圍內(nèi)。

(2)跨線橋的跨徑與布孔應(yīng)留有足夠的側(cè)向余寬，應(yīng)滿足公路視距和交通發(fā)展規(guī)劃的要求。

(3)跨線橋與公路交叉應(yīng)以垂直交叉為宜。

(4) 跨線橋的垂直凈空應(yīng)符合公路建筑限界的規(guī)定，并且滿足公路路面養(yǎng)護(hù)的需要(高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路凈空不應(yīng)小于5.5m)，跨線橋橋墩到行車道邊緣的水平距離應(yīng)滿足路側(cè)凈區(qū)的要求。

2.2.2施工的安全性

跨線橋梁的施工評(píng)估主要考慮各施工步驟中采用的施工工藝對(duì)公路結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)的影響。橋梁的施工工藝主要有：轉(zhuǎn)體施工、箱梁頂推、掛籃施工、架橋機(jī)架設(shè)、支架現(xiàn)澆等。

(1)轉(zhuǎn)體施工、箱梁頂推及掛籃施工對(duì)公路運(yùn)行影響較小，評(píng)估過(guò)程中需對(duì)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)、頂推結(jié)構(gòu)及掛籃結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，確保行車安全。

(2)架橋機(jī)架設(shè)過(guò)程中，為確保安全箱梁下方嚴(yán)禁通車，需組織交通利用另外半幅車道借道通行。

(3)支架現(xiàn)澆施工，在支架搭設(shè)過(guò)程中，需要借道通行，同時(shí)由于支架的搭設(shè)，原有路面的通行空間需壓縮。 支架結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，保障公路通行安全。

2.2.3交通組織的安全性

橋梁上跨公路施工期間對(duì)現(xiàn)有公路的交通運(yùn)營(yíng)存在較大影響。為保障現(xiàn)有公路行車安全，需根據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》制定詳細(xì)的交通組織方案。對(duì)交通組織的評(píng)估主要考慮該方案的通行能力及安全性。

2.2.4應(yīng)急預(yù)案的安全性

應(yīng)急預(yù)案的評(píng)估主要考慮兩方面，第一是施工過(guò)程本身的應(yīng)急預(yù)案，主要為確保施工的安全及減少損失；第二是對(duì)通行道路的應(yīng)急預(yù)案，主要是為了預(yù)防施工造成的交通擁堵，需提供切實(shí)可行的交通分流方案，以盡快疏導(dǎo)擁堵，恢復(fù)公路的暢通。

2.3 施工過(guò)程對(duì)公路結(jié)構(gòu)的影響

跨線橋建設(shè)的同時(shí)，樁基礎(chǔ)的施工和荷載會(huì)造成周圍土體的位移和應(yīng)力變化，對(duì)周圍土體及構(gòu)造物產(chǎn)生不可忽視的擾動(dòng)。根據(jù)橋墩位置距公路水平距離的不同，跨線橋承臺(tái)及樁體施工過(guò)程給被跨公路路面及土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性帶來(lái)不同程度影響。

3 楊北公路改建工程津薊高速跨線橋上跨津薊高速工程安全評(píng)價(jià)實(shí)例

3.1 工程概況

天津楊北公路進(jìn)行拓寬改建，需在現(xiàn)狀津薊跨線橋東側(cè)新拓建一幅橋梁，橋梁總長(zhǎng)406.06m，共3聯(lián)18跨，新建橋橋面全寬13m，橫斷面布置由東至西依次為：1.5m(人行道)+11m(橋面)+0.5m(防裝護(hù)欄)，新橋與舊橋中間設(shè)2m凈距。津薊高速為雙向四車道高等級(jí)公路，路基寬度28m，中央分隔帶有預(yù)埋管線，橋梁交叉點(diǎn)處構(gòu)造物為既有津薊高速跨線橋舊橋。

3.2 安全評(píng)價(jià)分析

為確保項(xiàng)目施工過(guò)程中高速公路的運(yùn)營(yíng)安全，主要從跨越的合法性，設(shè)計(jì)、施工、交通組織和應(yīng)急預(yù)案的安全性以及施工過(guò)程對(duì)公路結(jié)構(gòu)的影響三個(gè)方面進(jìn)行安全評(píng)價(jià)分析，從技術(shù)角度評(píng)價(jià)該施工方案是否具有可實(shí)施性，分析施工措施是否對(duì)高速公路主要結(jié)構(gòu)、附屬設(shè)施以及環(huán)境的影響，并對(duì)津薊高速現(xiàn)狀及規(guī)劃的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.1跨越的合法性

新建跨線橋橋下凈空5.8m，除10#墩位于中央分隔帶內(nèi)，其余墩柱均位于隔離網(wǎng)外側(cè)?？缇€橋的梁底、橋臺(tái)、橋墩等任何部分未侵入高速公路建筑限界。

3.2.2設(shè)計(jì)、施工、交通組織和應(yīng)急預(yù)案的安全性

3.2.2.1設(shè)計(jì)的安全性

設(shè)計(jì)的安全性主要考慮跨線橋的跨越位置、跨徑布置、交叉角度、視距、凈空等安全。

跨線橋的跨越位置為兩者線形均為直線的路段，與津薊高速交叉角度為51°?？缇€橋的跨徑布置為三聯(lián)18跨，第一聯(lián)(0#～7#)及第三聯(lián)(13#～18#)跨徑20m，第二聯(lián)9#～11#兩跨橋梁結(jié)構(gòu)上跨津薊高速，跨徑為2×35m，10#墩位于津薊高速中央分隔帶內(nèi)，9#和11#號(hào)墩位于高速隔離網(wǎng)外側(cè)，9#～11#兩跨平面示意圖詳見(jiàn)圖1。跨線橋的跨越位置、跨徑布置及交叉角度均合理，滿足高速公路的視距及凈空要求。津薊高速遠(yuǎn)期規(guī)劃為雙向八車道，路基寬度42m，津薊跨線橋9#、11#承臺(tái)外緣距規(guī)劃路基邊緣3.55m，能夠保證新建橋橋墩承臺(tái)在規(guī)劃高速公路下坡角以外，為高速公路遠(yuǎn)期規(guī)劃預(yù)留足夠空間。

圖1 津薊跨線橋上跨高速公路9#～11#兩跨平面示意圖

3.2.2.2施工的安全性

跨線橋10#墩位于津薊高速中央分隔帶內(nèi)，在施工時(shí)需要拆除施工范圍內(nèi)的10片波型護(hù)欄，占用上下行超車道，施工區(qū)域用護(hù)欄板圍護(hù)好，在施工期間有專人負(fù)責(zé)交通疏導(dǎo)，非施工車輛禁止進(jìn)入施工區(qū)域。

(1)下部結(jié)構(gòu)施工

位于津薊高速中央隔離帶處的系梁結(jié)構(gòu)施工與其它位置施工不同，為確保工程質(zhì)量和施工安全，需對(duì)基坑周圍添加防護(hù)措施?；娱_(kāi)挖前，基坑四周滿布8m鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)尺寸為：長(zhǎng)13.62m，寬6m。

圖2 津薊跨線橋10#基坑開(kāi)挖示意圖

支護(hù)完成后，擬采用小型機(jī)械開(kāi)挖配以人工修整的施工方案開(kāi)挖基坑。開(kāi)挖過(guò)程中避免超挖，隨時(shí)測(cè)量基底標(biāo)高及平面位置。挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上20cm后，改用人工修整，挖至基底并找平?；娱_(kāi)挖時(shí)，應(yīng)安排專人對(duì)支護(hù)樁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，隨著開(kāi)挖深度增大，觀測(cè)支護(hù)樁是否異常；挖掘設(shè)備應(yīng)避免觸碰支護(hù)樁。

(2)現(xiàn)澆箱梁施工

現(xiàn)澆箱梁支架采用滿堂式碗扣支架，搭設(shè)滿堂支架，在津薊高速位置預(yù)留通道確保高速公路的正常運(yùn)行。碗扣支架上搭設(shè)縱橫方木，箱梁底模板及側(cè)模板采用厚1.5cm的高強(qiáng)度竹膠板，箱室內(nèi)模采用木模板。箱梁混凝土澆注采用二次澆注法，第一次澆注至腹板與翼緣板連接處，第二次澆注頂板，待箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。箱梁結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

圖3 津薊跨線橋箱梁結(jié)構(gòu)形式

(3)跨路段支撐體系

門洞支撐采用鋼管柱(Φ600、壁厚16mm)，鋼管柱底部設(shè)置條形基礎(chǔ)，主線橋條形基礎(chǔ)寬0.9m、高0.9m、長(zhǎng)16.7m，條形基礎(chǔ)頂部預(yù)埋螺栓，螺栓采用Φ25鋼筋，預(yù)埋深度350mm，外露200mm。門洞支架搭設(shè)橋梁凈高5m，示意圖如圖4、圖5所示。

圖4 津薊跨線橋門洞支撐體系立面圖

圖5 津薊跨線橋門洞支撐體系側(cè)面圖

3.2.2.3交通組織的安全性

為保證津薊高速中央分隔帶樁基及下部結(jié)構(gòu)施工期間道路正常運(yùn)營(yíng)，施工前封閉雙向超車道，并對(duì)津薊高速公路施工影響范圍進(jìn)行導(dǎo)行，在施工區(qū)域前后200m范圍內(nèi)使用水碼隔離。新建橋墩前后100m為施工區(qū)域，采用擋板封閉，封閉寬度10.5m(兩側(cè)超車道寬度3.75+中央分隔帶為3m)。施工區(qū)域按照《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》設(shè)置施工警示標(biāo)志牌，以保證施工方案的通行能力及安全性滿足高速公路安全運(yùn)營(yíng)的要求。

3.2.2.4應(yīng)急預(yù)案的安全性

施工方案中包含了高處作業(yè)、冬雨季及夜間施工、現(xiàn)場(chǎng)交通安全管理、安全風(fēng)險(xiǎn)管理等幾方面的保障措施，并分析了施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)重點(diǎn)部位，提出了重大風(fēng)險(xiǎn)源的安全控制措施。

對(duì)于占用高速公路行車道搭設(shè)門洞施工、現(xiàn)澆混凝土施工等重大風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行事故因子分析，并提出了合理可行的保障措施和應(yīng)急處置辦法。

3.3 施工過(guò)程對(duì)高速公路結(jié)構(gòu)的影響

基坑開(kāi)挖對(duì)高速公路路基穩(wěn)定性存在一定影響。為避免基坑施工時(shí)對(duì)津薊高速路面的危害，在路面和基坑圍護(hù)上布設(shè)沉降和位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用來(lái)檢查路面和基坑的安全。沉降和位移觀測(cè)每天一次，如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)頻率。如果累計(jì)觀察路面沉降或位移達(dá)到監(jiān)測(cè)報(bào)警值，則采取應(yīng)急措施：立即停止施工，對(duì)路面進(jìn)行雙液注漿加固處理后再進(jìn)行施工。

現(xiàn)澆箱梁施工支撐體系分跨路段和非跨路段，在跨高速公路處采用門洞式支撐體系。箱梁支架底地基、門洞的基礎(chǔ)均為原高速公路路面結(jié)構(gòu)層，施工過(guò)程對(duì)原高速公路路面有一定影響。經(jīng)驗(yàn)算，路面承載力滿足施工要求，可不做處理直接搭設(shè)支架。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)跨越式涉路工程進(jìn)行了系統(tǒng)研究，根據(jù)跨越主體的不同，對(duì)跨越式涉路工程進(jìn)行分類。結(jié)合楊北公路改建工程津薊高速跨線橋上跨津薊高速工程實(shí)例，提出公路跨越式涉路工程安全評(píng)價(jià)分析應(yīng)包括三個(gè)方面內(nèi)容：

(1)跨越的合法性；

(2)設(shè)計(jì)、施工、交通組織和應(yīng)急預(yù)案的安全性；

(3)施工過(guò)程對(duì)公路結(jié)構(gòu)的影響。

對(duì)涉路工程進(jìn)行安全評(píng)價(jià)分析，可以規(guī)范基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之間的關(guān)系，減少涉路工程對(duì)既有公路結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全的影響，為公眾出行、公共安全提供了重要保障。