南疆百里风区桥梁防风施工技术
林兵
（中铁二局股份有限公司，四局成春610032）
【摘要】结合工程中风区桥梁所处的实际环境，详细介绍了设置防风设施的必要性，包括正常施工所需周期（不考 虑大风影响），实际有效施工周期（考虑大风影响），正常施工所需周期与实际有效施工周期比较（考虑大风影响），以及加大授人缩短施工周期的不确定性：操讨了桥梁施工防风指导原则：深人分析了桥梁施工防风方案比选，包括总体方案，高墩施工防风方案（墩高20m以上），中蟠缴台施工总体防风方案（20m以内）.并对风区防风设施方案进行了总结.
[关键词】桥梁工程；铁路桥梁；防风；施工技术
[中围分类号]U445.4
【文献标识码]A [文章编号]1002-8498(2012）05-0065-05
Wind-resistant ConstructionTechnology ofBridge in 100km Wind Area of South Xinjiang
Lin Bing
( China Railuay Erju Co. Lad. Chengds Sichaan 610032 China)
Abstract; Combined with the real environment where the bridge is in wind area the author introduces thenecessity for setting wind-resistant facilities in detail including normal construetion period ( withoutconsidering the effect of gale) practical effective construction period ( considering the effet of gale ) parison between normal construction period and practical efeetive construetion period ( considering theguiding principle of wind-resistant construetion in bridge construction. The author deeply analyzes the s pd o s g n (aa po aparison and seleetion of wind-resistant scheme in bridge construction including overall scheme wind-ap u s pn ( ao q ad o d u u ae ipier construction( pier height below 20m) and summarizes the scheme of wind-resistant fscilities in windarca.
Key words ;bridges;railroad bridges wind-resistant; construction
大风口区.本次改建线路位于既有线风区上游，风南疆吐库二线铁路S1标段线路穿越著名的南速更大，风力更强劲，大风问题更为突出.瞬间风还有远远>40m/s的，且随着高度的增加，风速在不南疆线吐库二线自兰新铁路吐鲁番车站出站在77-83m/s）.这些设计参数指标通过咨询吐鲁 断加大，头道河特大桥56.1m高处的百年一遇风速历年气象资料和进驻施工现场施工近1年来的大风天数统计资料均得到了有效验证.
1工程概况
疆百里风区，常年大风不断的三十里风口也在其力达18级（瞬时极端风速为58.7m/s），定时最大风中.施工所处风区大风频繁，风力强劲、风速变化速为40m/s，主导风向N10°-50°W，破坏力极强刷烈.既有南疆铁路经常遭受大风危害，出现多次（根据乌普木齐铁路局科研所最新监测，定时风速大风吹翻篷车的灾害事故，甚至有客车被吹翻的情况.抗风问题是该段线路面临的重要问题.
后，沿吐善托盆地西北边缘绕行，自东至西先后穿番气象局及乌鲁木齐铁路局科研所，根据其积累的越4个风口区，其中3个泉、小草湖、克尔碱均属特
的历年气象资料表明，大风风口地区一年四季大风 吐鲁番气象局及乌鲁木齐铁路局科研所积累不断，每年春、秋两季均为风害期，冬、夏两季中6~
13级大风也较为频繁.1年之中，出现8级以上大风天气的天数占全年总天数的百分比：最大为50.7%，最小为33.9%，平均为43.13%.
2风区桥梁概况
座，其中特大桥3座，大桥4座；其主要桥梁的桥墩 S1标段DK0000-DK44900共计桥梁7数量和高度如表1所示.
桥梁工程桥墩统计
桥名 桥增数量/个 平均高度/m增果勒大析 头道河特大桥 17 8 17.20 36.70恢泉特大析 18 19 32. 25三个泉特大桥 珍族泉1号大桥 25. 13 26. 60珍珠泉2号大桥 4 18.00
从整个标段的桥墩统计数据可以看出，风区桥梁施工的主要工程量均集中于上述特大桥、大桥之中，桥墩平均高度为25.98m，桥墩高度均超过10m.根据桥墩的施工周期，高度10m以上的桥墩在施工期间受到大风影响的几率很大，并且就全标段桥墩面言，干扰的范围是大面积、广泛的，而不是局部地 段或个别桥墩所面临的问题.
3设置防风设施的必要性
要保证工期目标实现就必须设置防风设施.工期目标：于2009年6月30日前完成线下工程施 工，达到标段铺架的总体要求.为达到这一目标，利用风速较低的时间进行施工是必要的，同时也是切实可行的.
3.1正常施工所需周期（不考虑大风影响）
他施工单位在新疆地区冬季施工的实例，从质量控 根据投标施工组织设计总体安排，以及结合其制和投资效率两个方面分析，新疆地区不宜进行冬季施工，因此在未考虑大风影响的前提下，按照正常投人，桥梁工程特大桥、大桥阶段性工期安排的正常施工周期如下：①头道河特大桥正常施工 306d；②铁泉特大桥正常施工337d：③三个泉特大桥正常施工337d；④其他大桥正常施工337d.上述施工周期已除去冬季时间（2008-12-01-2009-03-15).
3.2实际有效施工周期（考虑大风影响）
根据历年气象资料，1998-2006年百里风区8级以上大风情况汇总表反映出，9年来每年大风天数少则126d，多则185d，年平均8级以上大风天数达157d.平均占全年天数的43%.再根据该所
2007年全年大风情况统计，全年大风天数170d，扣除冬季期间大风天数24d（3月份天数计50%），从3月（天数计50%）至11月底，每月大风天数少则60.23%.从2008年8月1日起，截至2009年6月 10d，多则25d，共计156d，每天出现大风的极率为30日，扣除冬季时间105d，共计天数为228d，按可能出现大风的概率预计有效施工时间为90.67d.
3.3正常施工所需周期与实际有效施工周期比较 （考虑大风影响）
通过正常所需施工周期（不考虑大风影响）与实际有效施工周期（考虑大风影响）的比较，工期缺口较大，对按期完成生产任务的目标产生严重的影响.在正常的投人下，常规施工工期下只能完成生产任务百分比，如表2所示.
Table 2 Percentage of produetion task with
conventional construetion period桥梁名称 正常施工 天数/d 实际有效施工 天数/d 完成生产任务 百分比/%头道河特大桥 306 112 36.6三个泉特大桥 铁泉特大桥 337 337 112 112 33.2 33.2其他大桥 337 128 38.0
3.4加大投人缩短施工周期的不确定性
施工单位在实际有效的施工时间内加大投人，缩短施工周期的方法存在较大的不确定性.根据桥梁工程的投标报价及实际成本综合分析，桥梁工程投标报价混凝土平均单价为420元/m，面实际发生成本混凝土平均单价为560元/m”，桥梁工程 施工已经发生巨大亏损，无法承担继续加大投人所发生的增加费用.
综上所述，面对特殊地区大风的影响面实际有效施工天数减少的实际情况，为确保工期，完成总 体施工工期的目标，在大风天气下采取设置防风设施进行桥梁施工是非常必要的.
4桥梁施工防风指导原则
以“防为主，避为辅，统筹兼顾”的原则，原则上6-10级大风采取主动防风措施，10级以上大风采 取避让措施，停止施工.
1）积极与吐鲁番气象部门联系，提前掌握大风天气情况，避免盲目应对或措手不及.
2）不同的大风等级，对防风设施的要求不尽相同，在10级以上大风天气的情况下防风设施只是保 证施工所用的模板不被大风吹走、变形，人员能够安全邀，允许防风设施有一定的变形与破坏；在6~10级大风天气的情况下，防风设施保证有效减小风力，满足防风设施防护侧内安全施工的要求.
3）防风设施的各个构件摊销及倒用.根据目前工期安排，工期非常紧，为确保按期完成，标段内桥梁需同时施工，各桥墩台模型均需配备，另外各墩上的防风设施经过多次倒用，不同程度地存在变 形破坏等，因此原则上每单桥单墩配备一套防风设施.
5桥梁施工防风方案比选
5.1总体方案
防风指导原则，积极主动与吐鲁番气象局取得联 根据桥梁工程所处施工环境特点及桥梁施工系，随时掌握大风天气变化情况，以确定采取既定措施和方案进行防风.
桥梁施工设置主动防风措施，针对不同的墩防风方案（墩高20m以上，即方案一）：②中矮墩台 高，制订了两种防风设施的应对方案：①高墩施工施工总体防风方案（墩高20m以内，即方案二）.此两种方案是在墩身施工过程中，在迎风面侧设置临时挡风结构，确保风力直接作用于模板的等级低于 6级.
模板及临时挡风结构的提升设备采用汽车式起重机或塔式起重机，墩高30m以下采用汽车式起重机施工，墩高30m以上采用短臂塔式起重机施工，每台塔式起重机保证一个高墩施工，塔式起重 机提升设备的防风方案：塔式起重机安装位置选择在墩身的背风侧，利用已浇筑完毕的墩身作为塔式起重机的主体挡风结构，主塔和墩身与先预埋好的连接件进行牢固连接，考虑到大风影响，需对连接处加密；塔式起重机在未使用过程中，大臂停放位 置与风向一致，且进行制动，在大臂中间位置设置钢丝绳拉环与预先在墩身上预埋的连接件用钢丝绳进行柔性加固，确保大臂在大风期间不因风力作用而左右摇晃.
5.2高墩施工防风方案（墩高20m以上）
高墩施工采取主动防风措施，在迎风面侧设置临时挡风结构，用来减小大风对墩身模板直接作用力，确保模板、施工人员安全及混凝土结构安全.
5.2.1模板防风方案
1）在墩身的迎风面侧设置临时挡风墙，形状为折线形，先施工临时挡风墙，再安装模板，桥梁墩身施工每次浇筑高度为3m，挡风墙高度比墩身高度高出0.5m，也就是每次临时挡风墙施工高度为3.5m（见图1）.
2）挡风墙设置在墩身模板外侧1.5m范围，挡风板主要由横向[18，竖、斜向[16及5mm厚钢板共同组成（见图2）.钢板上设有通风孔，透风率保证为30%.风力及临时挡风结构的自重主要由预埋
图1墩身临时挡风墙平面示意
Fig. 1 Plan of temporary wind-break walls of pier body
在已浇筑墩身混凝土内的高强螺栓及其相连的三角支架进行受力.
Fig.2Wind-resistant reinforcement in 图2墩身施工防风加固示pier body construetion
3）护面钢筋防风采用钢管搭设井字架进行加固.
设计上考虑，避风方案：在空心墩内设置应急通道， 4）施工人员施工过程中防风主要在墩身模型每隔6m设置1处平台，作为施工人员临时避风点.实心墩在墩外侧采用钢管脚手架搭设人行螺旋梯，作为紧急通道：且在墩背风侧高度每隔6m搭设1 处平台，作为紧急避风点.
5.2.2临时挡风墙结构设计体系
1）挡风板设计体系
临时挡风板（见图3）由5mm厚的穿孔钢板与槽钢组合助组合面成，挡风板每节尺寸为5mx2m， 每节之间采用钢插销活动连接，可自由旋转角度（因墩身设计有坡率，满足挡风墙支架能够有效地支撑在墩身预理件上的要求），钢板穿孔其主要作用是通风，减小挡风板对风的阻力，通风孔孔径为20cm，间距为40cm×40cm，梅花形布置，保证模板 的透风率达到30%；槽钢组合肋由横向、竖向及斜
向槽钢组合而成，横向布置4道，采用[18，竖向每间隔2.0m设置1道，斜向在其对角线布置1道，竖、斜向均采用[16焊接而成，槽钢肋与钢板每节全部采用焊接形成整体，增加挡风板的整体刚度.
Fig.3Temporary wind shields in pier body construetion 图3增身施工临时挡风板示意
接，每节两端采用45钢管与竖向槽钢焊接面成 挡风板的拼装：挡风板每节采用钢插销活动连（要求焊接饱满密实），钢管分成5段，每段长20cm，相连2节挡风板端头钢管错开布置，利用“合叶”原理，插销采用440钢棒，长67cm和46cm.挡风板的拼装及拆除均采用汽车式起重机或者塔式起重 机进行，人工配合作业.
2）支撑三角架设计体系
临时挡风板自重设计由三角架进行承担，三角架采用Ⅱ14焊接而成，横向工字钢在墩身迎风面侧绕着墩身垂直于混凝土面布置，每组水平间距2m， 长3m，斜向工字钢倾斜角为45°布置，长2.12m，与横向工字钢组合成三角架.
三角架固定：三角架的横、斜向工字钢的一个端头与预埋在墩身混凝土内的高强螺栓连接，最终将力传递给墩身混凝土，每个连接部位预埋4 个M36高强螺栓.
挡风板与三角架的连接：挡风板垂直安装在三角架横向工字钢上，安装距离距墩身混凝土水平距离1.5m，采用钢插销活动连接，预先在横向工字钢1.5m处垂直于工字钢焊接Φ40钢棒，长46cm，待起 吊设备将挡风板起吊，挡风板端头钢管孔对准钢棒，慢慢向下降落，直至挡风板底部与工字钢接触为止.
3）斜支撑设计体系
混凝土，其主要杆件材料为114，每组斜支撑由3根 斜支撑体系主要是将风力水平、竖直传向墩身工字钢组合而成，内侧设置2根，外侧设置1根，内侧2根斜撑布置情况：其中1根端头与挡风板顶以下1m处通过钢插销活动连接，另一端与模板通过螺栓连接；另外1根与挡风板顶以下3m处通过钢
插销活动连接，另一端与三角架横向工字钢靠混凝土侧端部通过螺栓连接；外侧斜撑一端与挡风板顶以下3m处通过焊接连接，另一端与三角架横向工字钢外端头通过螺栓连接，螺栓均采用M18高强 螺栓.
5.2.3施工工艺流程（见图4）
图4施工工艺流程Fig.4 Construction process
5.3中矮墩台施工总体防风方案（20m以内）
用主动防风措施，利用修建临时挡风墙（见图5）进 中矮墩台（墩台高度在20m以内）桥梁施工采行施工期间的防风，确保施工安全可靠.
平面
图5指风墙Fig.5Wind-break walls
车式起重机进行提升. 模板、钢材、混凝土及小型机具材料等采用汽
5.3.1模板防风方案
在墩身的迎风面侧设置临时挡风墙，形状为折线形，先施工临时挡风墙，再安装模板，桥梁墩身施工每次浇筑高度为3m，挡风墙高度比墩身高度高出0.5m，也款是每次挡风墙施工高度为3.5m，其中底部 置于立柱基础上，挡风墙设置在墩身模板外侧1.5m范围，采用2根[18焊接在一起作为立柱，立柱间距为2m，槽钢立柱插人地面以下5m，并浇筑50cm×采用绑焊.立柱间采用5mm厚钢板作为挡风板，挡 50cm×100cm的C30混凝土作为立柱基础，槽钢接长风板上设通风孔以保证透风率为30%左右.
Fig.6 Construction process of wind-break walls 图6挡风境施工工艺流程
5.3.2护面钢筋防风方案
采用锅管搭设井字架进行加固.
情况下防风设施允许有一定的变形与破坏，只是保证施工所用的模板不被大风吹走、变形，人员能够安全薪避：在6~10级大风天气情况下，防风设施需保证有效减小风力，满足防风设施防护侧内安全施工的要求.③防风设施安装方便，操作相对简单， 工时占用少，同时对主体结构不产生破坏.
5.3.3施工人员施工过程中防风方案
1）在搭设脚手架时设置2m宽人行螺旋梯，螺旋梯两侧做好栏杆，以作为施工人员紧急撤离通道.
2）在桥墩背风侧每隔6m设置1处平台，作为来不及撒离的施工人员的临时避风点.
5.3.4挡风墙施工技术方案
当桥墩相对较低时，采用方案二，防风板可随度时防风板拆移供上部倒用.结构设计能确保施工及混凝土结构安全，能确保其结构防大风的可靠 性，并且下部防风板的拆除，大大降低了防风结构受风力面积，在大风作用下防风结构更加安全.
1）模板体系
临时挡风墙的搭设与缴身施工同步进行，临时挡风墙始终保持比墩身高出0.5m，挡风板设置4道横向圈梁，横、竖向每间隔2.0m设置1道，横向采为10em、间距为25cmx25em的通风孔，梅花形布 用[18、竖向采用[16焊接而成.挡风板上设置孔径置，保证模板的透风率为30%.
6结语
经验非常有限，经过多次摸索和尝试，所拟定的这 由于目前国内外在特大风区施工高墩的成功两种防风设施方案，有利于在大风条件下将高桥墩施工过程中的安全隐惠降至最低，预防事故的发生，达到在施工过程中确保人员、结构、设施的安全，顺利完成工程项目的总体施工工期目标.
2）支撑体系
凝土地笼，地笼浇筑时预埋拉环，该拉环和挡风墙 在挡风墙外侧3m处间距均匀地设6个C30混在不同高度处设置缆风绳，每处缆风绳每3.5m高挡风墙设置2根.缆风绳与挡风墙一同承担挡风墙受到的水平风力.缆风绳采用15的柔性钢丝绳.
考文献：
3）施工工艺流程（见图6）
[1]王金峰，刘赋，高墩大跨度连续刚构桥结构特点及施工控制[2]驱伟封，马保林，陈借民，等，薄壁特高墩预应力混极土连续 [1].中国地湾建设，2005（3）：40-43.刚构桥的空间稳定性[J].长安大学学握：白然科学版，[3]廖萍，李暴，影元诚，等，薄驶高激连键刚构桥的线性稳定分 2004 24(4) ;51-54 析[J].公路 2005(4):47-50.[4]李国豪，桥梁结构稳定与振动[M].北京：中国铁道出版社， 1996.
5.4风区防风设施方案总结
本标段桥梁位于著名的三十里风区，春秋两季均为风季期，夏冬期大风天气发生也较为频繁，对施工造成极大的干扰甚至破坏.为确保施工安全与混凝满足不同高度桥缴施工的两种防风设施方案. 土结构安全，经过多方面训查研究和考虑，拟定本段
所拟定的防风设施方案主要优点是：①防风结构与混凝土模板分离，挡风结构安装超前混凝土模板安装，当混凝土模板安装完毕或混凝土刚施工完果，人员安全更能得到可靠保障.②独立的防风结 成，大风来临时，即能独立承担抗大风袭击破坏效构设施其设计理念先进，节省投资.对不同的风速等级采取不同的应对措施.在10级以上大风天气
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