跨高鐵營(yíng)業(yè)線長(zhǎng)跨天橋吊裝施工技術(shù)

豐志廣

(福州鐵建建筑有限公司 福建福州 350013)

1 工程概況

仙游動(dòng)車站跨線鋼結(jié)構(gòu)天橋全長(zhǎng)39.675m，寬9.1m，高5.35m，重120t，中心里程為DK128+989.15，結(jié)構(gòu)體系為下承式鋼桁架結(jié)構(gòu)。天橋橫跨基本站臺(tái)、5、3、Ⅰ、Ⅱ、4道及二站臺(tái)，底部距離接觸網(wǎng)承力索0.7m，距軌面7.95m，東端與站房柱連接，西側(cè)臨近高山，南、北兩側(cè)均為接觸網(wǎng)硬橫跨，尤其北側(cè)距接觸網(wǎng)硬橫跨只有5m，如圖1所示。

圖1 天橋布置斷面圖

2 工藝原理

高鐵營(yíng)業(yè)線允許施工天窗點(diǎn)時(shí)間基本為凌晨0點(diǎn)至4點(diǎn)，在該有限時(shí)間內(nèi)將長(zhǎng)跨天橋跨27.5 kV高壓接觸網(wǎng)吊裝就位。

通過對(duì)擬投入使用起重機(jī)最不利工況的分析，精確計(jì)算出最大回轉(zhuǎn)半徑和吊重，提前確定起重機(jī)停放位置，根據(jù)天橋設(shè)計(jì)位置和起重機(jī)停放位置，確定天橋擺放位置。

起重機(jī)將天橋提升超過接觸網(wǎng)高度特定距離，調(diào)整天橋至計(jì)算角度穩(wěn)定后，起重機(jī)將天橋緩慢平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)位置上空，通過微調(diào)精確定位，最后連接固定。

3 施工方案

3.1 施工平面布置(局促場(chǎng)地大型吊裝)

起重機(jī)停放位置同時(shí)滿足3個(gè)條件：一是起重機(jī)開始垂直提升天橋、吊運(yùn)天橋空中旋轉(zhuǎn)和吊運(yùn)天橋至安裝就位位置這3個(gè)階段工作半徑始終保持一致；二是起重機(jī)回轉(zhuǎn)半徑四周障礙物保持安全距離大于2m；三是起重機(jī)超起旋轉(zhuǎn)半徑必須在高鐵安全限界距離以外(高鐵安全限界2.44m)，特別是保證與接觸網(wǎng)設(shè)備的安全限界大于3m。

根據(jù)以上要求，確定起重機(jī)停放位置，其余各場(chǎng)地圍繞此進(jìn)行布置。

(1)起重臂拼裝所需場(chǎng)地長(zhǎng)，平行線路布置最符合營(yíng)業(yè)線施工特點(diǎn)，使局促施工場(chǎng)地得到最大利用。

(2)天橋重心處于起重機(jī)工作半徑線上，天橋拼裝場(chǎng)平行起重臂拼裝場(chǎng)布置，與起重臂拼裝場(chǎng)之間預(yù)留拼裝吊車工作通道，兩拼裝場(chǎng)共用此空間進(jìn)行施工，節(jié)省場(chǎng)地需求。

跨線天橋施工平面布置示意圖如圖2所示。天橋重心處于起重機(jī)工作半徑線上,工作半徑預(yù)留適當(dāng)?shù)母挥嗔俊?/p>

3.2 起重機(jī)選型

起重機(jī)在吊裝過程中占用三維空間較大，先考察現(xiàn)場(chǎng)既有設(shè)備設(shè)施，包括已存在的建筑設(shè)備、接觸網(wǎng)線和其他行車設(shè)備，結(jié)合場(chǎng)地情況確定起重機(jī)擺放位置；再根據(jù)天橋拼裝位置、設(shè)計(jì)位置計(jì)算擬采用的工作半徑；最后根據(jù)天橋?qū)嶋H重量和要求的工作半徑選擇起重機(jī)型號(hào)。

圖2 吊裝平面圖

3.3 地基處理

根據(jù)起重機(jī)側(cè)位吊裝時(shí)的臨界狀態(tài)，建立起重設(shè)備地基受力模型， 計(jì)算最不利工況下地基所需承載力，確定地基加固方案。

(1)建立地基受力模型

在計(jì)算地基附加應(yīng)力之前，首先建立地基受力模型，大型履帶吊在作業(yè)時(shí)，履帶下方鋪墊路基箱，外部總荷載F是通過路基箱傳遞到地基中的。如果將吊車和吊件看作整體的設(shè)備，那么路基箱就相當(dāng)于埋置深度為0m的矩形剛性基礎(chǔ)，從而建立地基受力模型，如圖3所示。

圖3 履帶吊作業(yè)地基受力模型圖

(2)起重機(jī)臨界狀態(tài)基底壓力計(jì)算

起重機(jī)側(cè)位吊裝時(shí)的臨界狀態(tài)，是吊臂與履帶垂直且只有單側(cè)路基箱中心荷載作用，而另一側(cè)履帶剛剛離開路基箱已不再傳遞豎向荷載，但吊車整體仍保持平衡的狀態(tài)。側(cè)吊臨界狀態(tài)下，滿足天橋吊裝過程起重機(jī)履帶從拼裝位置到架設(shè)就位的最不利受力驗(yàn)算，以確定地基承載力要求。

3.4 起重機(jī)組裝

按照起重機(jī)大概率傾覆考慮拼裝方向，大臂平行線路放置不會(huì)向鐵路方向傾倒。吊車組裝完成后，重點(diǎn)對(duì)吊鉤、吊繩進(jìn)行檢查，對(duì)吊鉤進(jìn)行磁粉探傷并作相關(guān)記錄，鋼絲繩采用全新鋼絲繩，吊車組裝完成后檢測(cè)其是否合格。

3.5 吊點(diǎn)位置選擇和吊耳設(shè)置[1]

吊點(diǎn)連線平面幾何中心與天橋重心在同一條鉛垂線上，4個(gè)吊點(diǎn)設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)天橋下弦桿上，宜設(shè)置在長(zhǎng)度方向中間1/3段位置，控制天橋吊裝時(shí)的變形量和穩(wěn)定性[2]，如圖4所示。

圖4 吊點(diǎn)布置圖

3.6 天窗點(diǎn)吊裝

(1)制定天窗點(diǎn)作業(yè)時(shí)間控制表

制定詳細(xì)的吊裝作業(yè)時(shí)間控制表，專項(xiàng)安全小組嚴(yán)格比對(duì)每個(gè)工序的工作時(shí)間，若在一個(gè)天窗內(nèi)無法完成，即撤回機(jī)械、構(gòu)件，確保不影響行車。

(2)設(shè)置營(yíng)業(yè)線防護(hù)

施工負(fù)責(zé)人收到駐站聯(lián)絡(luò)員匯報(bào)的行調(diào)和電調(diào)命令后，確認(rèn)施工起止時(shí)刻，按圖5防護(hù)示意圖[3]設(shè)置防護(hù)指示開工。

圖5 防護(hù)示意圖

(3)垂直提升超越接觸網(wǎng)硬橫跨[4]

垂直提升前做好所有準(zhǔn)備工作，包括：吊裝安全驗(yàn)算，吊車按照施工平面布置就位，鋼絲繩通過卸扣與吊耳連接牢固。

吊裝安全驗(yàn)算采用MIDAS GEN有限元軟件，對(duì)天橋吊裝時(shí)變形量進(jìn)行驗(yàn)算，變形驗(yàn)算如圖6所示。

圖6 變形驗(yàn)算

施工命令下達(dá)后，開始天橋垂直提升，過程中利用激光測(cè)距儀控制提升高度超過接觸網(wǎng)硬橫跨1.2m，即離軌面高度11m。

(4)天橋空中旋轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)位置

天橋在提升到11m高度，待天橋穩(wěn)定后，吊臂緩慢、平穩(wěn)地向就位方向轉(zhuǎn)臂，此過程中，不調(diào)整天橋的方向。

(5)微調(diào)就位

天橋旋轉(zhuǎn)至支座上空時(shí)，將天橋?qū)?zhǔn)支座位置，待天橋穩(wěn)定后，鋼絲繩緩慢下降，測(cè)量人員對(duì)準(zhǔn)天橋和支座上的標(biāo)記線，天橋就位完成后立即開始焊接連接工作。

(6)焊接固定[3]

焊接過程中，吊鉤微松消除吊裝應(yīng)力。支座在高空焊接，搭設(shè)操作平臺(tái)，平臺(tái)四周設(shè)置0.9m高防護(hù)欄桿，并安裝防護(hù)網(wǎng)。登高作業(yè)人員佩戴安全帶、安全帽，并將所需小工具放入工具袋內(nèi)，防止意外墜落。天橋支座焊接點(diǎn)雖然距接觸網(wǎng)較遠(yuǎn)，但為了確保安全，支座焊接時(shí)設(shè)置接火盆，限制焊接火花四濺。

(7)摘鉤解繩

天橋吊裝鋼絲繩通過卸扣與吊耳連接，而不采用同樣滿足受力要求的鋼絲繩直接兜綁弦桿方式，原因在于天橋吊裝就位后需解除鋼絲繩，后者在解除容易出現(xiàn)鋼絲繩掛碰接觸網(wǎng)情況，前者很好地避免了該風(fēng)險(xiǎn)。

(8)撤除防護(hù)

施工完成后做到工完料清，將高鐵線上防護(hù)用具全部撤出現(xiàn)場(chǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)高鐵步入飛速發(fā)展期，大量高鐵站房相繼聳立而起，多數(shù)已成為城市標(biāo)志性建筑甚至城市之門。如何高效、安全地完成鐵路建設(shè)，本篇總結(jié)了長(zhǎng)跨天橋跨越高鐵營(yíng)業(yè)線施工操作要點(diǎn)、施工工藝、過程控制及安全管理注意事項(xiàng)，重點(diǎn)攻克了跨越高鐵營(yíng)業(yè)線吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)大和鐵路天窗點(diǎn)作業(yè)時(shí)間短等問題。