鐵路橋墩吊籃吊架安裝施工工法與經(jīng)濟(jì)分析

張文東 張宏博 王祥國(guó) 李廣柱 宋 楠

(中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司路橋公司，山東 青島 266000)

0 引言

隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)高速地發(fā)展，根據(jù)高鐵維修段對(duì)高鐵橋墩設(shè)施現(xiàn)狀的全面排查，發(fā)現(xiàn)有的橋墩橫橋向安裝半圍式吊籃，且墩頂未安裝圍欄，工作人員在這種情況下無(wú)法對(duì)支座等橋梁設(shè)備進(jìn)行正常的檢查養(yǎng)護(hù)，且存在著較大的人身安全隱患[1]。《高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)》規(guī)定墩頂距離地面高度6.0 m及以上或者水中墩、道路范圍內(nèi)橋墩應(yīng)設(shè)置沿橋墩周長(zhǎng)閉合的吊籃；當(dāng)墩頂橫橋向最外緣距離梁底側(cè)面水平距離不小于60 cm時(shí)，在墩頂外側(cè)設(shè)置圍欄，與橋墩側(cè)面的吊籃沿橋墩周長(zhǎng)形成閉合。鐵總運(yùn)[2014]127號(hào)文要求完善高速鐵路橋梁檢查設(shè)施，便于橋梁工作人員對(duì)橋梁設(shè)備檢查養(yǎng)護(hù)，保障高鐵運(yùn)營(yíng)及檢查養(yǎng)護(hù)人員的安全[2]。本文基于實(shí)際工程研究鐵路圓端形實(shí)體橋墩吊籃施工，提出吊籃吊架安裝施工工法。與傳統(tǒng)的吊籃安裝技術(shù)相比較，吊籃安裝施工技術(shù)大大地提高了施工速度、安全度、美觀性；在人材機(jī)方面，通過經(jīng)濟(jì)效益分析大大地節(jié)約了項(xiàng)目大批資源。因此，本文提出的吊籃吊架安裝施工工法切實(shí)可行，可為類似工程施工提供有力的借鑒。

1 吊籃吊架安裝施工技術(shù)工法原理

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及橋墩現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，吊籃施工確定購(gòu)買原材進(jìn)行加工熱浸鋅處理，欄桿鋼筋連接，為避免二次鍍鋅處理采用鋁管液壓連接。吊籃安裝在墩頂采用處用2組基本節(jié)吊架平臺(tái)拼裝組成，同時(shí)對(duì)前后、左右通過中間區(qū)域吊架支撐體系進(jìn)行橫向拉結(jié)，保障結(jié)構(gòu)整體剛度、穩(wěn)定性及吊架平衡，有效避免懸挑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傾覆，無(wú)需在頂面采取預(yù)埋或其他措施。為高空作業(yè)面的施工提供一個(gè)可靠、移動(dòng)方便的吊架操作平臺(tái)。

2 吊籃吊架安裝施工工法特點(diǎn)

吊籃吊架安裝施工工法與傳統(tǒng)的吊籃安裝技術(shù)相比較，此施工工藝具有以下特點(diǎn)：

1)通過吊架安裝平臺(tái)施工，利用吊車進(jìn)行組裝和移動(dòng)。此工法搭建速度快，安裝質(zhì)量好；施工安全可靠性高，成型效果好；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可重復(fù)使用。

2)材料全部采用金屬，可周轉(zhuǎn)使用，最終廢棄后可繼續(xù)回收，節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境。

3)欄桿鋼筋采用鋁管壓接，連接順直，浸鋅質(zhì)量有保證，安裝完成后線性美觀。

4)明顯地縮短施工工期，節(jié)約項(xiàng)目資金投入。

3 施工工藝流程

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1原材試驗(yàn)

原材料進(jìn)場(chǎng)后，試驗(yàn)室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原材料隨機(jī)取樣，按照規(guī)范要求進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)主要包括：原材料尺寸、厚度、垂直度、力學(xué)性能等。

3.1.2下料切割

原材料通過精準(zhǔn)測(cè)量，并用記號(hào)筆標(biāo)注。將角鋼按照?qǐng)D紙尺寸下料，切割前應(yīng)在角鋼上準(zhǔn)確放樣出切割位置，并劃線做出標(biāo)識(shí)；角鋼采用磁輪切割機(jī)進(jìn)行切割，切割角鋼時(shí)兩端需要用墊塊墊起，為防止切口出現(xiàn)斜切口，將其固定于切割機(jī)平臺(tái)等高，保證切口處的垂直水平。角鋼機(jī)械切割的允許偏差：零件的長(zhǎng)度和寬度允許偏差為±3 mm；邊緣缺棱允許偏差為1 mm；端部垂直度允許偏差為2 mm。

3.2 支架制作

將切割好的原材料按照分類碼放在一起，原材料底部用木方墊起，避免材料污染銹蝕；加工好的原材料運(yùn)至拼裝焊接區(qū)，按生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)順序堆放，避免一樣原材料堆放過多或者原材料緊缺，而耽誤生產(chǎn)進(jìn)度。焊接主要采用380 V直流焊接、CO2氣體保護(hù)焊。焊縫長(zhǎng)度不小于70 mm，焊縫厚度不小于6 mm。

原材料拼接完成后，焊縫處個(gè)別存在高低不平、氣泡渣等缺陷問題，在保證焊縫厚度的情況下，將焊縫打磨平整美觀；制作完成后，根據(jù)TB/T 1527—2011鐵路鋼橋保護(hù)層及涂裝供貨技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行防腐處理，所有外露鋼件均采用特制紅丹酚醛(醇酸)防銹底漆+灰鋁粉石墨或灰云鐵醇酸面漆防護(hù)；對(duì)每種半成品進(jìn)行標(biāo)記，條理性地存放，以備驗(yàn)收和使用。

3.3 吊架平臺(tái)安裝

結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)墩帽兩側(cè)外形及作業(yè)空間需求，用鋼材加工吊架平臺(tái)，并在外圍用角鋼進(jìn)行圍欄。吊裝時(shí)輕吊輕放，人工配合定位，放置在預(yù)先計(jì)算好的位置上，防止兩端不平衡造成吊架傾覆，工裝吊架平臺(tái)通過橫撐方鋼做支點(diǎn)進(jìn)行安裝。

3.4 吊籃安裝

3.4.1吊籃安裝前檢查

吊籃安裝前，檢查吊籃墩身預(yù)埋件(U型套筒+L型套筒)埋設(shè)位置，確定預(yù)埋件位置安裝準(zhǔn)確后，進(jìn)行吊籃鋼構(gòu)件安裝。對(duì)漏埋、錯(cuò)埋的墩身預(yù)埋件進(jìn)行重新植筋埋設(shè)[3]。

3.4.2吊籃吊運(yùn)

使用平板車將鋼構(gòu)件及步板按組合運(yùn)輸至橋墩下，用吊車將施工人員及支架、步板吊運(yùn)至作業(yè)面。支架搬運(yùn)過程中要輕放，嚴(yán)禁拖拉，防止涂裝表面受損，涂層破損，影響防腐效果；如在運(yùn)輸過程中因摩擦出現(xiàn)掉漆，待支架完成安裝后，進(jìn)行二次補(bǔ)噴處理。

3.4.3吊籃支架安裝

支架安裝時(shí)，保證支架角鋼密貼墩身，支架與墩身縫隙、步板與步板間縫隙均用干硬性水泥砂漿填塞，確保無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象；支架安裝完成后，進(jìn)行扶手圓鋼安裝，順直的鋼筋連接欄桿；采用鋁管壓接形式連接，避免焊接影響浸鋅質(zhì)量。

3.4.4步板安裝

吊籃C30鋼筋混凝土步板在預(yù)制構(gòu)件廠集中預(yù)制，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后出廠。步板上車時(shí)，底部支墊方木，上下層之間用方木支墊。混凝土步板采用汽車吊吊送至支架操作平臺(tái)上，然后人工安裝，安裝完成后檢查其位置?，F(xiàn)場(chǎng)吊籃吊架、支架安裝施工圖分別如圖1，圖2所示。

4 工藝流程控制質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)

吊籃吊架安裝施工工法在施工過程中關(guān)鍵施工工序常常存在一些通病，如吊裝平臺(tái)垂直度、水平度存有偏差、吊裝平臺(tái)不牢固、吊籃預(yù)埋件位置不精確、吊籃鋼構(gòu)件不牢固及垂直度存有偏差、吊籃布板不牢固及平整度存有偏差等通病性的質(zhì)量問題。針對(duì)以上通病性的質(zhì)量問題，并結(jié)合工程施工中實(shí)際情況提出以下5條施工過程質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn)[4，5]：

1)檢查吊裝平臺(tái)垂直度、水平度是否合格；

2)檢查吊裝平臺(tái)牢固性是否合格；

3)檢查吊籃預(yù)埋件位置是否合格；

4)檢查吊籃預(yù)埋鋼構(gòu)件牢固性、垂直度是否合格；

5)檢查吊籃布板牢固性、平整度是否合格。吊籃吊架安裝施工工法施工質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn)如圖3所示。

5 吊籃吊架安裝施工加強(qiáng)控制質(zhì)量措施[6]

5.1 材料控制要點(diǎn)

按照設(shè)計(jì)圖紙制作定型模具，確定結(jié)構(gòu)尺寸偏差滿足規(guī)范要求；除預(yù)埋套筒采用35號(hào)鋼，其他鋼材均采用Q235；墩內(nèi)預(yù)埋套件進(jìn)行多合元金共滲+鋅鉻涂層+封閉層處理。

5.2 預(yù)埋件控制要點(diǎn)

螺栓與套筒連接長(zhǎng)度不小于3 cm，預(yù)埋U型、L型螺栓要與墩身表面保持垂直，確保U型、L型螺栓預(yù)埋間距滿足吊籃安裝連接要求，確保U型、L型螺栓絲口完整，U型螺栓絲頭外露長(zhǎng)度要不少于60 mm。

5.3 角鋼架控制要點(diǎn)

角鋼支架安裝完成后，進(jìn)行角鋼支架矯正，要與橋墩(臺(tái))橫向、豎向垂直。安裝墊片，采用雙螺母與角鋼支架連接，連接要緊貼墩身混凝土面，確保不松動(dòng)。

5.4 焊接控制要點(diǎn)

對(duì)于主要構(gòu)件焊接，焊縫最小腳焊尺寸及最小長(zhǎng)度應(yīng)滿足《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求[7]。

5.5 支架安裝控制要點(diǎn)

圓弧段支架沿著頂帽圓弧徑向布置，支架螺栓處非同心圓引起傾斜角度采用橡膠墊板調(diào)整；吊籃的橋墩四周支架間無(wú)步板處，采用直徑6 mm的鋼筋焊接成間距10 cm的網(wǎng)格，并與支架焊接成一體。

6 工程應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)效益分析

6.1 工程應(yīng)用

新建濰坊至萊西鐵路工程四標(biāo)段二分部起止里程DK57+132.6～DK72+571.3，路線全長(zhǎng)15.439 km。其中跨海青鐵路特大橋從299號(hào)墩至383號(hào)橋臺(tái)，橋梁長(zhǎng)度為2 856.48 m，跨218省道特大橋從0號(hào)橋臺(tái)至257橋臺(tái)，橋梁長(zhǎng)度8 477.05 m，機(jī)走線現(xiàn)河大橋橋梁長(zhǎng)度167.96 m，橋墩臺(tái)共計(jì)348座。

本工程橋墩臺(tái)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況運(yùn)用吊籃吊架安裝施工技術(shù)，吊籃安裝操作平臺(tái)可以快速拆卸及循環(huán)利用，此施工工法靈活高效，降低成本投入；同時(shí)可以保證連接質(zhì)量，降低焊接垃圾的產(chǎn)生，大幅度地提高了焊接效率，節(jié)約成本。極大地提高了生產(chǎn)效率，確保了施工質(zhì)量，在行業(yè)內(nèi)起到引領(lǐng)和示范作用，實(shí)現(xiàn)了完美的履約，收到業(yè)主下發(fā)的綠牌一張。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過對(duì)鐵路橋墩吊籃施工工藝有效改良，吊籃吊架安裝施工方法與傳統(tǒng)的汽車升降機(jī)施工方法相比，不僅大大地節(jié)約了施工工期，也創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。以新建濰坊至萊西鐵路工程橋墩臺(tái)吊籃施工為例進(jìn)行對(duì)比分析，吊籃吊架安裝費(fèi)用明細(xì)、吊籃升降車安裝費(fèi)用明細(xì)分別如表1,表2所示。

表1 吊籃升降車安裝費(fèi)用明細(xì)

表2 吊籃吊架安裝費(fèi)用明細(xì)

吊籃吊架安裝技術(shù)與吊籃升降車安裝技術(shù)通過人工、材料、機(jī)械設(shè)備方面的費(fèi)用對(duì)比分析可知，吊籃吊架安裝技術(shù)與吊籃升降車安裝技術(shù)節(jié)省20多萬(wàn)元，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)論

1)在多個(gè)鐵路項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)比吊籃升降車安裝施工方法，深入研究鐵路圓端形實(shí)體橋墩吊籃安裝施工的方法，總結(jié)出了吊籃吊架安裝施工工法的原理，并明確了其施工特點(diǎn)。結(jié)合此工法于濰萊鐵路工程中的運(yùn)用，明確了吊籃吊架安裝施工工法的工藝流程；分析工藝流程施工過程，針對(duì)施工過程中關(guān)鍵工序存在質(zhì)量通病問題，提出了工藝流程控制質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)。

2)結(jié)合實(shí)際工程吊籃施工，全面對(duì)比分析吊籃安裝施工方法與傳統(tǒng)的汽車升降機(jī)施工方法，吊籃吊架安裝技術(shù)比傳統(tǒng)的吊籃安裝技術(shù)節(jié)省20多萬(wàn)元，效益性高又節(jié)能環(huán)保，此施工工法成功實(shí)施運(yùn)用受到投資方及業(yè)內(nèi)好評(píng)，具有較高推廣意義價(jià)值。

注：項(xiàng)目：中建三局科技示范工程