上跨既有鐵路鋼蓋梁吊裝施工安全技術(shù)

魏后義 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海上鐵建筑工程（集團(tuán)）有限公司

1 工程概況

南京市光華路東延跨繞城公路立交工程8、9、10 號(hào)橋墩采用三柱式門式墩鋼蓋梁跨越寧蕪鐵路（見(jiàn)圖1）。鋼蓋梁為單箱單室截面，梁高為2 m、2.2 m、2.8 m,寬度2.2 m,其頂、底板板厚度為28 mm/32 mm，為提高其整體和局部穩(wěn)定性，在箱體內(nèi)部采用“板肋”作為加勁肋。加勁肋厚度為16 mm,高度180 mm,加勁肋對(duì)稱布置，分別組成頂、底板單元與腹板單元。每榀鋼蓋梁分兩節(jié)段制作，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝成整體。鋼蓋梁參數(shù)如下表1所示。

圖1 8-10#鋼蓋梁跨既有鐵路示意圖

表1 梁高及跨徑組合

鋼柱與混凝土墩柱采用插入式連接，鋼柱插入混凝土中5.03 m，屬鋼梁混凝土柱混合結(jié)構(gòu)。鋼柱采用八邊形箱型截面，外框尺寸為1.4 m×1.4 m(橫橋向×順橋向)，四個(gè)角各折邊0.2 m，其頂、底板，加勁肋板厚和勁板布置形式與鋼橫梁相同，同樣組成頂、底板單元與腹板單元，各墩鋼柱外包混凝土（見(jiàn)圖2）。

圖2 鋼蓋梁與鋼柱連接示意圖

寧蕪鐵路為國(guó)鐵普速鐵路是主要干線，單線，無(wú)縫線路，60 kg/m鋼軌，混凝土軌枕，填方路基。

2 吊機(jī)選型、工況確認(rèn)及吊索具選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，鐵路南側(cè)大型機(jī)械無(wú)法進(jìn)入，吊裝只能在北側(cè)進(jìn)行吊裝，雙機(jī)抬吊無(wú)法實(shí)現(xiàn)，所以選擇一臺(tái)履帶吊作為吊裝設(shè)備。鋼蓋梁分節(jié)段位置在線路上方或距離線路較近，分階段吊裝也無(wú)法實(shí)現(xiàn)，所以選擇整榀鋼蓋梁一次性吊裝落位。利用匝道填筑路基作為履帶吊吊裝地基，履帶吊下鋪路基板，滿足地基承載力要求。便于履帶吊解體撤場(chǎng)，吊裝順序從內(nèi)向外，為10#→9#→8#（見(jiàn)圖3）。

圖3 吊裝現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖

2.1 吊機(jī)選型及工況確認(rèn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)墩柱間寬度、鋼蓋梁的重量、外形尺寸及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及現(xiàn)場(chǎng)拆卸條件的許可和裝車條件的限制，結(jié)合我單位現(xiàn)有的起重設(shè)備，綜合經(jīng)濟(jì)安全可行的施工方案，現(xiàn)決定采用1臺(tái)SCC6300液壓履帶起重機(jī)。

根據(jù)履帶吊《起升高度范圍曲線表》選擇主臂長(zhǎng)度為54 m，起升高度為45 m，滿足起吊高度要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置，無(wú)超起配重狀態(tài)，最大作業(yè)半徑為12 m，根據(jù)SCC6300 履帶吊機(jī)性能表，可知額定起吊能力可以達(dá)到248 t；超起配重狀態(tài)，最大作業(yè)半徑為18.3 m，根據(jù)SCC6300 履帶吊機(jī)性能表，可知額定起吊能力可以達(dá)到370 t。工況選擇：超起主臂54 m+（0 t～300 t）超起配重（15 m超起半徑）。

2.2 吊索具選擇

2.2.1 鋼絲繩安全系數(shù)計(jì)算

10#鋼蓋梁最重173 t（1 730 kN），擬選用2 根長(zhǎng)度36 m，每根鋼絲繩對(duì)折使用，直徑90 mm，規(guī)格8×61+FC,查規(guī)范根據(jù)鋼絲繩質(zhì)保書(shū)可知，鋼繩最小破斷拉力為3 609 kN。

查閱《粗直徑鋼絲繩》GB/T20067-2017，最小破斷拉力總和=鋼絲繩最小破斷拉力×1.225=3609×1.225=4 421 kN。根據(jù)10#蓋梁吊耳間距15.2 m，可知鋼絲繩與蓋梁夾角約60°。10#蓋梁重 1 730 kN，每根鋼絲繩受力 1730÷4÷sin60°=500 kN，4421÷500=8.8＞8，滿足吊裝8倍安全系數(shù)要求。

2.2.2 卸扣選擇

單片鋼蓋梁最重173 t，鋼蓋梁設(shè)4 個(gè)吊耳，吊裝時(shí)通過(guò)卸扣將鋼絲繩與吊耳連接，選用4 副BX85T 型卸扣，單個(gè)承重 85 t，共承受340 t＞173 t，滿足要求。

2.3 場(chǎng)地承載力計(jì)算

吊裝時(shí)地基承受最大壓力情況為：超起配重300 t狀態(tài)下吊裝10#鋼蓋梁時(shí)。此時(shí)地基承受壓力為510 （t整機(jī)重量）+300 （t最大超起配重）+173 （t10#鋼蓋梁）+15 （t吊索具）=998 t=9 980 kN，受力面積為6×2.5×4=60 ㎡（每側(cè)兩塊路基箱）。經(jīng)計(jì)算，承載力為9980÷60=166 kPa。吊裝場(chǎng)地是匝道路基，經(jīng)過(guò)分層填筑，壓實(shí)度達(dá)到96%以上，經(jīng)動(dòng)力觸探檢測(cè)，地基承載力可以達(dá)到400 kPa以上，滿足地基承載力要求。如圖4施工場(chǎng)地處理范圍；圖5施工場(chǎng)地處理前斷面圖；圖6施工場(chǎng)地處理后斷面圖。

圖4 施工場(chǎng)地處理范圍

圖5 施工場(chǎng)地處理前斷面圖

圖6 施工場(chǎng)地處理后斷面圖

3 墩柱搭設(shè)焊接作業(yè)平臺(tái)

吊裝作業(yè)前，需搭設(shè)操作平臺(tái)，作為封鎖吊裝時(shí)鋼梁的安裝和焊接平臺(tái)。采用盤扣支架搭設(shè)，踏板和爬梯采用配套構(gòu)件（見(jiàn)圖7）

圖7 墩柱作業(yè)平臺(tái)示意圖

4 鋼蓋梁吊裝

4.1 吊裝順序及施工流程

履帶吊位置在寧蕪鐵路北側(cè)，站位在10#與9#墩之間，吊裝10#鋼蓋梁；移位至9#與8#墩之間，吊裝9#鋼蓋梁；移位至8#與7#墩之間，吊裝8#鋼蓋梁。

施工工藝流程如下：施工場(chǎng)地規(guī)劃布置→鋼蓋梁節(jié)段進(jìn)場(chǎng)，拼裝、焊接、驗(yàn)收→履帶吊進(jìn)場(chǎng)組裝→吊裝演練→鋼蓋梁吊裝就位、焊接→框架墩外包混凝土施工。

4.2 吊裝前準(zhǔn)備工作

（1）鋼蓋梁吊裝之前復(fù)核各鋼立柱平面位置及高程、預(yù)埋件位置及尺寸，墩柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、鋼蓋梁節(jié)段焊接焊接及吊耳焊接探傷檢測(cè)合格等。

（2）完成鋼蓋梁各項(xiàng)數(shù)據(jù)復(fù)核：鋼蓋梁截面尺寸長(zhǎng)寬高、鋼蓋梁上墊石平面位置、尺寸及高程、鋼蓋梁預(yù)留孔及預(yù)埋件等。

（3）在墩柱周圍搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，用于作業(yè)人員對(duì)位、焊接。平臺(tái)采用盤扣支架搭設(shè)，設(shè)置可靠接地措施。

（4）確定指揮體系及各班組人員組織。

（5）完成安全技術(shù)交底及安全預(yù)想。

（6）檢查作業(yè)機(jī)具的安全及使用性能，確保機(jī)械及吊索具使用安全。

4.3 試吊

提前申請(qǐng)一個(gè)封鎖點(diǎn)來(lái)完成鋼蓋梁試吊工作。以此來(lái)檢驗(yàn)履帶吊的基礎(chǔ)沉降、卷?yè)P(yáng)機(jī)制動(dòng)性能、鋼蓋梁離地后的平衡度以及吊耳、索具是否安全可靠、指揮系統(tǒng)是否良好等各方面情況，詳細(xì)記錄掛卸扣、起吊、旋轉(zhuǎn)、拆卸扣的時(shí)間，并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整吊裝方案，為正式吊裝做好充分準(zhǔn)備。通過(guò)試吊驗(yàn)證吊裝過(guò)程各工序用時(shí)以及吊裝設(shè)備的可靠性和適用性，以指導(dǎo)正式吊裝施工。

4.4 正式吊裝

10#鋼橫梁重173 t，鉤頭、鋼絲繩、卸扣等重15 t，非帶超起配重起梁，起吊半徑10.8 m，超起半徑15 m，提升高度不小于26.865-12+2=16.865 m（高于蓋梁頂2 m），順時(shí)針旋轉(zhuǎn)56°，根據(jù)履帶吊電腦顯示掛載超起配重0 t～300 t，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)103°，同時(shí)趴桿調(diào)整至落梁半徑18.3 m，旋轉(zhuǎn)期間通過(guò)栓在橫梁端頭的纜風(fēng)繩調(diào)整梁的空中姿態(tài)（見(jiàn)圖8）。

圖8 10#墩鋼蓋梁吊裝吊機(jī)站位定位圖

以10#鋼蓋梁吊裝為例，鋼絲繩等吊具提前掛好，等待下達(dá)封鎖命令后，非超起配重狀態(tài)下起梁，此時(shí)吊距為10.8 m，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)56°，到達(dá)掛超起配重位置，根據(jù)電腦顯示數(shù)據(jù)懸掛配重0 t～300 t，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)103°，同時(shí)趴桿調(diào)整至落梁半徑18.3m，旋轉(zhuǎn)期間通過(guò)栓在橫梁端頭的纜風(fēng)繩調(diào)整梁的空中姿態(tài)。10#鋼蓋梁吊裝流程圖見(jiàn)圖9～圖12。

圖9 非帶超起配重工況起梁旋轉(zhuǎn)

圖10 帶超起配重工況旋轉(zhuǎn)落梁

圖11 10#鋼蓋梁超起工況

圖12 10#鋼蓋梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝

吊裝時(shí)間分配如表2所示。

表2 整個(gè)吊裝過(guò)程時(shí)間分配

落梁時(shí)梁體距離接觸面500 mm 時(shí)停止落梁，待梁體穩(wěn)定后再緩慢下降，落梁輔助人員及技術(shù)人員準(zhǔn)確控制梁體就位。落梁時(shí)，定位板與鋼柱貼合，同時(shí)檢查梁體與鋼柱間是否密貼，如不密貼，采用1 mm、2 mm 等不同厚度鋼片墊實(shí)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)位措施：在鋼蓋梁底提前焊接定位卡板（最外側(cè)兩個(gè)墩柱，一側(cè)在縱橫向各焊接一塊，另一側(cè)在縱橋向焊接一塊），落梁時(shí)，卡板與鋼柱貼合即完成對(duì)位，微調(diào)使三個(gè)立柱都受力狀態(tài)，落梁結(jié)束。

4.5 焊接

鋼橫梁就位后，及時(shí)將鋼蓋梁與鋼立柱進(jìn)行焊接。每個(gè)墩柱安排兩臺(tái)電焊機(jī)同時(shí)進(jìn)行焊接，3 個(gè)墩柱每邊焊接不少于5 cm 才能達(dá)到摘鉤條件。剩余焊接工作利用B 類施工計(jì)劃進(jìn)行施工。

4.6 摘鉤

鋼橫梁與鋼柱連接穩(wěn)固后，由指揮人員下達(dá)摘鉤命令，起重機(jī)將超起配重卸落，緩慢收繩，轉(zhuǎn)臂，使起重臂平行于線路方向，完成吊裝，移位準(zhǔn)備下一榀鋼蓋梁吊裝。

5 既有線施工安全保證措施

5.1 吊裝專項(xiàng)方案鐵路審查流程

專項(xiàng)方案經(jīng)內(nèi)審并完善后，上報(bào)監(jiān)理單位審查并完善、由建設(shè)管理部門組織設(shè)備管理單位、行車組織單位及其他相關(guān)參建單位對(duì)施工方案進(jìn)行審查。審查通過(guò)，施工單位按照審查會(huì)議紀(jì)要對(duì)方案進(jìn)行完善后，上報(bào)監(jiān)理單位審核，并報(bào)建設(shè)管理單位確認(rèn)備案。提前申報(bào)月度施工計(jì)劃、鄰近營(yíng)業(yè)線施工計(jì)劃，按批準(zhǔn)施工計(jì)劃組織施工。施工項(xiàng)目負(fù)責(zé)人按規(guī)定參加施工預(yù)備會(huì)、點(diǎn)名會(huì)和總結(jié)會(huì)，并到現(xiàn)場(chǎng)履行職責(zé)。按規(guī)定設(shè)置駐站聯(lián)絡(luò)員、現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員。施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立應(yīng)急標(biāo)牌，標(biāo)明防護(hù)車站應(yīng)急電話，簡(jiǎn)易應(yīng)急程序等。配備對(duì)講機(jī)、停車信號(hào)等防護(hù)用品。

5.2 加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)大型設(shè)備及操作人員的審查、交底、教育

實(shí)施施工專項(xiàng)方案前將需要用到的特種及大型設(shè)備報(bào)驗(yàn)至監(jiān)理工程師處審查，檢查機(jī)械設(shè)備的出廠及核驗(yàn)情況，并核對(duì)相關(guān)操作人員的上崗操作證。對(duì)各作業(yè)工種及相關(guān)作業(yè)人員進(jìn)行《安全技術(shù)交底》，對(duì)新進(jìn)場(chǎng)人員做好三級(jí)安全教育，經(jīng)考試合格后進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)施工。在開(kāi)始鋼蓋梁施工作業(yè)前，必須對(duì)鋼蓋梁施工人員進(jìn)行安全技術(shù)教育和安全技術(shù)交底和培訓(xùn)；配備好安全防護(hù)用品；熟悉吊裝工程內(nèi)容、安裝方法、程序、使用的機(jī)具性能；安全技術(shù)要點(diǎn)和措施；學(xué)習(xí)有關(guān)安全技術(shù)操作規(guī)程和各項(xiàng)安全技術(shù)規(guī)章制度，并嚴(yán)格執(zhí)行。

5.3 鋼蓋梁施工前進(jìn)行仔細(xì)、全面的檢查或試驗(yàn)

鋼蓋梁吊裝工作開(kāi)始前，應(yīng)組織有關(guān)部門，根據(jù)鋼蓋梁吊裝方案要求，對(duì)運(yùn)輸和吊裝起重設(shè)備以及所用機(jī)具、吊環(huán)、夾具、卡具、纜風(fēng)繩等的規(guī)格、技術(shù)性能進(jìn)行仔細(xì)、全面的檢查；對(duì)地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，必須滿足計(jì)算要求，同時(shí)履帶吊配備相應(yīng)規(guī)格的路基板：起重機(jī)械要進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)機(jī)件轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活或有磨損、損壞、松動(dòng)等現(xiàn)象，應(yīng)視情況修理或?qū)σ涯p嚴(yán)重或有隱患的及時(shí)更換。重要構(gòu)件在正式吊裝前，應(yīng)進(jìn)行試吊，檢查各部受力情況，一切正常才可進(jìn)行正式鋼蓋梁吊裝。所有吊裝機(jī)具在鋼蓋梁吊裝進(jìn)行中還應(yīng)定期檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題隨時(shí)處理。

5.4 嚴(yán)格落實(shí)過(guò)程檢查驗(yàn)收制度

鋼梁或梁段的桿件、零件、臨時(shí)吊點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)車軌道吊點(diǎn)的加工尺寸及組裝精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求并符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，分階段檢查驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一道工序。鋼梁或梁段制作前應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定,評(píng)定結(jié)果應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，并制定實(shí)施性焊接施工工藝。焊縫應(yīng)無(wú)裂紋、焊瘤、氣孔、夾渣、電弧擦傷、未焊透、未填滿弧坑及設(shè)計(jì)不允許出現(xiàn)的外觀缺陷，構(gòu)件表面無(wú)焊渣和飛濺物，對(duì)廠制焊縫及現(xiàn)場(chǎng)焊接進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)跨既有線門式墩鋼蓋梁吊裝施工技術(shù)進(jìn)行了闡述，并介紹了相關(guān)的吊裝施工工藝，同時(shí)總結(jié)施工中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，解決施工中的一些實(shí)際問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土門式墩，鋼蓋梁門式墩施工上跨既有鐵路作業(yè)時(shí)間短，影響鐵路行車小，施工安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)低，在上跨既有鐵路施工中應(yīng)用已越來(lái)越廣泛。