鄰近鐵路狹小空間內(nèi)吊裝架梁施工技術(shù)研究

李曉龍（上海東華地方鐵路開發(fā)有限公司，上海 200071）

1 工程概況

上海市某高架匝道橋上跨鐵路立交工程共有 3 條匝道，由東向西依次上跨滬昆高鐵和滬昆鐵路 4 股道。上跨滬昆高鐵橋梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土小箱梁，梁長分別為 23.46 m、23.46 m 和 30.00 m；上跨滬昆鐵路 4 股道采用鋼混疊合梁，梁長分別為 53.00 m、51.00 m 和 55.00 m。上跨鐵路平面位置關(guān)系如圖 1 所示，上跨鐵路立面位置關(guān)系如圖2 所示。其中 Pse 12、Pne 39、Pes 14 號 3 個橋墩早期建成，位于滬昆高鐵與滬昆鐵路夾心地的 Pse 13、Pne 40、Pes 13 號 3 個橋墩樁基與滬昆高鐵同步施工完成，上部結(jié)構(gòu)未同步實施。

圖1 上跨鐵路平面位置關(guān)系（m）

圖2 上跨鐵路立面位置關(guān)系（m）

2 工程特難點及架梁方案選擇

2.1 工程特點及難點

2.1.1 工程特點

(1) 上跨鐵路立交橋橋墩位置距鐵路接觸網(wǎng)距離近。

(2) 墩柱高、梁體跨度和重量大，分別為 24.28 m 、55.00 m 和 225.7 t。

(3) 吊裝施工均須在鐵路夜間封鎖且接觸網(wǎng)停電情況下實施，施工時間有限。

2.1.2 施工難點

(1) 3 個橋墩在普鐵與高鐵夾心地內(nèi)，作業(yè)場地寬 9.20 m，高鐵橋下凈空高 12.47 m，鋼蓋梁外邊與高鐵饋線水平距離僅 1.11 m，垂直距離僅 0.23 m，起吊難度大。

(2) 鋼蓋梁高達 3.60 m，橫坡 2%，吊裝落位難度大。

(3) Pne 和 Pse 匝道西段橋梁均已完成，兩橋結(jié)構(gòu)之間最小距離僅為 18.66 m，650 t 履帶吊的超起半徑為 16.00 m，吊裝空間十分狹窄。

2.2 架梁方案選擇

2.2.1 鋼梁架設(shè)方案

一般情況下，上跨鐵路鋼梁架設(shè)采用架橋機架梁。本工程上跨鐵路匝道寬度僅為 8.50 m，且位于曲線段，橫坡為3%，縱坡最大為 5.1%。根據(jù)架橋機安全技術(shù)操作規(guī)程，施工條件無法滿足架橋機架梁工藝要求。因此，綜合吊裝高度、最大吊裝重量、吊裝半徑以及現(xiàn)場吊裝空間，選用履帶吊吊裝架梁方案[1-2]。

2.2.2 鋼蓋梁架設(shè)方案

一般情況下，墩柱蓋梁施工采用托架法現(xiàn)澆混凝土施工工藝，但本工程鐵路夾心地 3 個墩柱距高鐵和普鐵距離近，施工場地狹窄。橋墩距鐵路接觸網(wǎng)距離如表 1 所示。墩柱距滬昆高鐵接觸網(wǎng)距離最近為 2.08 m，距滬昆鐵路回流線距離最近為 4.05 m。因此，立柱蓋梁施工均須在鐵路封鎖且接觸網(wǎng)停電的情況下進行。正常情況下，滬昆高鐵封鎖時間為 00:00～04:00，滬昆鐵路封鎖時間為 00:30～02:30，高鐵和普鐵同時封鎖的時間短。蓋梁托架法現(xiàn)澆混凝土施工工藝復(fù)雜，施工周期長，所需鐵路封鎖和接觸網(wǎng)停電次數(shù)明顯增多，對鐵路運營影響較大，更重要的是施工工序多、工藝復(fù)雜等因素不可避免地增加了安全風險，不利于鄰近鐵路施工安全控制。

表1 橋墩距鐵路接觸網(wǎng)距離 m

為了盡可能減少鐵路封鎖和接觸網(wǎng)停電次數(shù)，減小對鐵路運營效率及安全的影響，提高營業(yè)線施工安全可靠度，本工程采用鋼蓋梁整體吊裝施工技術(shù)。

3 吊裝架梁施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁吊裝

3.1.1 吊機選型

鋼箱梁高 2.60 m、寬 8.20 m，其中跨度為 55.00 m 的跨鋼梁總重 225.7 t，跨度為 53.00 m的跨鋼梁總重 215.4 t，跨度為 51.00 m 跨鋼梁總重 207.0 t。本次吊裝鋼梁提升高度為 27.00 m，55.00 m 起重最大幅度R=26.00 m；51.00 m 和 53.00 m 起重最大幅度R=28.00 m。

選用 1 臺徐工 650 t 履帶吊機進行吊裝作業(yè)，主臂選用的臂長為 66 m ，超起配重 300.0 t。查閱設(shè)備技術(shù)參數(shù)表可知：在超起重工況時，臂長 66 m，工作幅度R=28 m，提升高度 ＞60 m，起重量 253.0 t，滿足 51.00 m、53.00 m 鋼梁最大重量 215.4 t 吊裝需求；臂長 66 m，工作幅度R=26 m，提升高度＞60 m，起重量 277.0 t，滿足 55.00 m 鋼梁最大重量 225.7 t 吊裝需求。

3.1.2 吊機占位地基處理

徐州重工 650.0 t 超起履帶吊整車重 400.0 t，超起配重300.0 t，單片鋼梁重為 230.0 t，不加吊鉤、吊繩等吊具重量，起吊鋼梁后總重量達 1 020.0 t。吊裝場地原為浜塘，土層為浜填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，地質(zhì)條件薄弱，承載力不滿足起重要求。因此，對吊裝場地吊機占位范圍進行了地基加固處理。

加固處理方案為采用 20 根 20.00 mФ800 鉆孔灌注樁，1.00 m 高圈梁將鉆孔灌注樁與 0.10 m 厚鋼筋混凝土板連接成整體。將 6 .00 m×1.60 m×0.20 m 鋼板路基箱放在圈梁上方。履帶吊行走在路基箱上。吊機占位地基加固范圍及樁基布置如圖 3 所示。經(jīng)檢算地基承載力滿足起重吊裝要求。

圖3 吊機占位地基加固范圍及樁基布置圖（m）

3.1.3 吊機架梁工況

選擇吊裝環(huán)境最為復(fù)雜的 Pne 39～pne 40 間 51.00 m鋼箱梁吊裝為例說明吊裝工況。51.00 m 鋼箱梁在 53.00 m 鋼箱梁吊裝完成后進行吊裝，因此吊裝空間十分狹窄。51.00 m 鋼箱梁吊裝平面圖如圖 4 所示。

圖4 51.00 m 鋼箱梁吊裝平面圖（m）

工況 1：駐站聯(lián)絡(luò)員下發(fā)停電命令后，開始進行吊裝作業(yè)。使梁體離開胎架 10 cm，靜止 20 min，觀察基礎(chǔ)沉降情況，檢驗吊機作業(yè)性能。提升梁體至距離 53.00 m 鋼梁底部 1.5 m，此時 51.00 m 鋼梁底部距離滬昆鐵路接觸網(wǎng)8.80 m。此過程需 35 min。

工況 2：大臂逆時針回轉(zhuǎn) 15°，同時攬風繩拉住 Pne 39端頭使梁體逆時針旋轉(zhuǎn)。慢慢趴扒桿，使梁體下降 7.00 m，提升大鉤使梁體升高至原先高度，重復(fù)此過程直至履帶吊回轉(zhuǎn)半徑達到 26.00 m 且梁體高度保持在原高度。履帶吊大臂逆時針回轉(zhuǎn) 8°，攬風繩牽引使梁體旋轉(zhuǎn)脫離出 53.00 m鋼梁的投影面。此過程需 15 min。

工況 3：大鉤提升使梁體底部高出已建成橋梁（Pne 38～Pne 39）的防撞墻 1.0 m，履帶吊向前走行 7.00 m 至設(shè)計架梁位置。此過程需 10 min。

工況 4：大臂逆時針旋轉(zhuǎn) 10°，趴扒桿使回轉(zhuǎn)半徑達到28.00 m，人工拉動攬風繩使梁體大致就位于設(shè)計位置；緩慢下落大鉤直至梁體距離支座 20 cm，微調(diào)鋼梁使梁體順利就位。此過程需 30 min。

3.2 鋼蓋梁吊裝

3.2.1 吊機選型

鋼蓋梁長 7.41 m、寬 2.50 m、高 3.60 m，鋼外殼重13.1 t，鋼筋 8.4 t，鋼筋綁扎完成后鋼蓋梁整體吊裝重量為21.51 t。根據(jù)鋼蓋梁重量、作業(yè)半徑及起吊高度，選用徐工QY 130 K 型汽車吊[3]，依據(jù) JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》，當汽車吊主臂長度為 37.84 m、工作半徑為 14.00 m 時，起吊高度可以達到 35.00 m，起吊重量為 24.8 t，可以滿足施工需要。

3.2.2 吊機占位地基處理

地基加固處理方式為挖除地表 0.90 m 雜填土，壓實土基。分兩層填筑建筑舊料，每層厚度為 0.30 m ，采用 ≥12 t 的重力式壓路機壓實，并澆注 0.30 m 厚的 C 30 混凝土。吊裝時在吊機馬腿下墊放 1.00 m×4.00 m×0.20 m 的鋼板路基箱。經(jīng)驗算地基承載力滿足吊裝要求。

3.2.3 吊機架梁工況

鋼蓋梁吊裝施工須在高鐵和普鐵同時封鎖且接觸網(wǎng)停電的情況下進行。由表 1 可知，高鐵正饋線與普鐵回流線距離為 9.20 m。鋼蓋梁吊裝空間狹小，且封鎖施工在凌晨開始，夜間施工難度大。因此，在正式封鎖施工之前，應(yīng)在封鎖點內(nèi)對鋼蓋梁進行試吊。首先，將鋼蓋梁吊離地面 10 cm以檢驗吊耳強度及熟練掌握電動葫蘆操作流程。吊機占位平面布置圖如圖 5 所示，吊機占位立面布置圖如圖 6 所示。

圖5 吊機占位平面布置圖 （m）

圖6 吊機占位立面布置圖（m）

工況 1：駐站聯(lián)絡(luò)員下發(fā)停電命令后，開始進行吊裝作業(yè)。吊機升起基本臂至最大仰角，約 82°，再逆時針旋轉(zhuǎn)180°。此時吊鉤位于蓋梁上方。

工況 2：伸長主臂至 37.84 m，調(diào)節(jié)主臂仰角，使吊鉤大致對準蓋梁中心。落大鉤，掛上鋼絲繩，緩緩提升蓋梁使離地 10 cm，靜止 10 min，觀察地基、鋼蓋梁、吊耳的變形情況及吊具的性能。

工況 3：繼續(xù)提升蓋梁使蓋梁底部高出立柱預(yù)埋鋼筋頂部 0.50 m，降低趴扒桿，提升大鉤，使蓋梁中心大致對準于立柱中心。此時吊機回轉(zhuǎn)半徑約為 12.30 m。

工況 4：緩緩下降大鉤，此時工人應(yīng)登上立柱操作平臺。人力拉動蓋梁底部預(yù)先固定的 2 根白棕繩，調(diào)節(jié)使鋼蓋梁軸線對準立柱預(yù)埋鋼板上已經(jīng)標記好的軸線位置，緩緩下落。若立柱鋼筋與鋼蓋梁鋼筋碰撞，則須調(diào)整蓋梁底板鋼筋位置，必要時須割斷主筋，使鋼蓋梁最終順利落至立柱外包鋼板上。全程通過全站儀觀測指導(dǎo)調(diào)整鋼蓋梁就位方向。

4 吊裝架梁安全技術(shù)措施

4.1 吊裝技術(shù)優(yōu)化改進

4.1.1 鋼梁吊裝技術(shù)優(yōu)化改進

(1) 為保證鋼梁受力均勻，取用 8 吊點。吊耳布置在鋼梁的 4 條縱向加勁肋上，同時為保證吊裝平衡，用卡環(huán)將 4根長鋼絲繩轉(zhuǎn)換為 4 對受力一致的短鋼絲繩，將 8 點吊轉(zhuǎn)換成 4 點吊。

(2) 吊裝前進行桌面演練。將現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)（特別是饋線、回流線、結(jié)構(gòu)邊線、吊機位置及回轉(zhuǎn)半徑等重要數(shù)據(jù)）代入 CAD 中，對吊裝動作進行詳細分解，演練其可行性。

(3) 吊裝區(qū)域有浜塘在滬昆鐵路邊上，為保證吊機基礎(chǔ)安全穩(wěn)固，履帶吊行走路徑采用鉆孔灌注樁加固。為節(jié)約施工成本，計算找出 ne 鋼梁和 se 鋼梁吊裝履帶吊的共同行走路線，可以共用吊裝基礎(chǔ)。

4.1.2 鋼蓋梁吊裝技術(shù)優(yōu)化改進

(1) 為防止鋼蓋梁變形，在鋼蓋梁內(nèi)部增設(shè)支撐。

(2) 為解決單柱式鋼蓋梁對位容易發(fā)生傾斜的問題，吊索由 2 根鋼絲繩和 2 根手拉葫蘆組成，對位時通過手拉葫蘆對鋼蓋梁進行坡度微調(diào)。

(3) 為解決因封鎖時間有限，鋼蓋梁對位后無法全部與立柱焊接完成的問題，防止落梁后鋼蓋梁傾覆，將 4 根 H 型鋼與鋼蓋梁和立柱外側(cè)預(yù)留孔采用螺栓連接。

4.2 吊裝架梁安全技術(shù)控制要點

(1) 根據(jù)起吊重量和履帶吊走行路徑，對吊機占位地基加固處理并進行承載力驗算，確保地基穩(wěn)定，沉降值在允許范圍內(nèi)。

(2) 分解細化吊裝作業(yè)步驟，試吊模擬演練每個步驟的操作方法、作業(yè)要求和作業(yè)時間。

(3) 吊裝作業(yè)配合部位和人員多，應(yīng)建立封鎖吊裝作業(yè)協(xié)同指揮體系，使分工明確，指令傳遞路徑清晰。

(4) 吊裝作業(yè)前須進行全面細致的檢查，特別是對地基沉降觀測、鋼梁吊耳、測量放線及相關(guān)標記標線等進行檢查。

(5) 封鎖前，對履帶吊限位、報警等裝置和操作人員證書、超起配重情況等進行檢查。封鎖中，履帶吊須按操作規(guī)程操作，走行速度、回轉(zhuǎn)速度應(yīng)按預(yù)設(shè)值執(zhí)行。

5 結(jié) 語

本工程施工場地狹小，周邊環(huán)境復(fù)雜，鋼梁及鋼蓋梁架設(shè)施工難度大，通過多次現(xiàn)場踏勘和方案論證，最終采用吊裝架梁施工技術(shù)，克服了復(fù)雜的施工環(huán)境限制，施工安全可控，取得了良好的效果。實踐證明，在施工環(huán)境條件允許的情況下，吊裝架梁施工技術(shù)可縮短架梁時間，減小安全風險因素，提高施工效率，降低對鐵路運營的影響。在施工環(huán)境條件允許的情況下，上跨鐵路立交橋架梁可優(yōu)先選擇吊裝架梁施工技術(shù)。吊裝架梁施工技術(shù)在該涉鐵工程中的成功應(yīng)用，可為今后同類工程提供技術(shù)支撐和施工經(jīng)驗。