接觸網(wǎng)軟橫跨下折臂吊車拆除T梁施工技術(shù)

張慶榮

(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011)

1 工程概況

邳州市建設(shè)路與隴海鐵路K150+737處交叉于邳州站內(nèi)，車站范圍內(nèi)共有10股道，13道(最北側(cè)股道)為1-32 m梁式橋上跨道路，其余股道為(5+9+5)m框架橋上跨道路。因東側(cè)擴(kuò)孔需要，北側(cè)12 m框架預(yù)制前需拆除13道T梁及其橋臺，頂進(jìn)完成后以框架涵恢復(fù)。既有邳州站接觸網(wǎng)為軟橫跨裝配方式，下行線側(cè)7條股道接觸網(wǎng)均屬同一供電單元，接觸線距離軌面安裝高度6.45 m。2根10 kV自閉貫通線埋設(shè)在外側(cè)步行板上。根據(jù)查閱資料及現(xiàn)場復(fù)核，該孔梁高2 m，由2片T梁組成，單片底板寬度1.0 m，腹板厚0.24 m，兩片梁組合頂板寬度為3.8 m，兩端最大截面積3.138 m2，計算得單片T梁重約133.4 t,如圖1,圖2所示。

2 折臂吊吊裝方案選定

2.1 工程重難點(diǎn)

1)工期壓力大：邳州市新老城區(qū)受隴海鐵路(路基結(jié)構(gòu))制約，所有進(jìn)出城居民必須經(jīng)鐵路立交通道出行。建設(shè)路立交橋位于邳州火車站站房東側(cè)，為邳州市交通流量最大的鐵路通道。新建箱涵預(yù)制及頂進(jìn)施工期間，項目部以道路半封閉方案保證通行效率，為拆除13道T梁，地方政府只批準(zhǔn)臨時全封閉1個月，完工后西半幅道路恢復(fù)通行。

2)安全風(fēng)險高：本次拆除工程屬于鐵路營業(yè)線施工，必須用安全可靠的技術(shù)方法確保既有鐵路工務(wù)設(shè)備(包含路基、橋梁、軌道等)、四電設(shè)備(10 kV貫通自閉線、接觸網(wǎng)、67號接觸網(wǎng)支柱)的安全，從而保證整個車站的行車安全。

2.2 現(xiàn)場施工條件

1)電氣化鐵路下大型吊車起升作業(yè)上部空間受限，13道鋼軌面與上方接觸線凈距6.45 m，起重機(jī)械起升和回轉(zhuǎn)過程中易碰斷接觸線、回流線和接觸網(wǎng)支柱。

2)既有公路為路塹式U槽結(jié)構(gòu)，機(jī)非車道分割墻約2 m高，西側(cè)鐵路小區(qū)距鐵路最小垂直距離6 m，東側(cè)67號接觸網(wǎng)支柱緊貼連云港側(cè)橋臺埋設(shè)，單孔T梁自重大，吊車起重量的選擇與場地為互斥因素。

3)與上海局施工辦及供電段對接后，橋上埋設(shè)的2根10 kV 自閉貫通電纜線在T梁拆除過程中無割接計劃，在制定拆除措施時，只能考慮降低原電纜的高度，在外側(cè)搭設(shè)支架進(jìn)行保護(hù)。

2.3 方案選擇及確定

經(jīng)工程重難點(diǎn)和現(xiàn)場條件分析后，結(jié)合以往鐵路營業(yè)線拆除類施工項目的經(jīng)驗，并對梁體的質(zhì)量進(jìn)行檢查后，匯總了兩種可行的方案，介紹如下：

1)單機(jī)起吊。

將機(jī)動車道與非機(jī)動車道填平后，在道路中間架設(shè)1臺500 t汽車吊整體吊單片T梁。本方案需要將外側(cè)回流線改電纜入地，并將13道上方接觸線臨時拆除。經(jīng)初步測算接觸網(wǎng)遷改費(fèi)用較高，遷改時間較長，對鐵路運(yùn)行影響大。

2)滿堂支架+折臂吊分段吊裝。

利用滿堂支架+分段吊裝的方法，在封鎖點(diǎn)內(nèi)分步分次吊離鐵路。拆除前在梁體下方搭設(shè)盤扣式滿堂支架，將頂托向上頂緊，梁體自重全部落在支架體系上。折臂吊主臂可以近乎與吊索成90°夾角，吊裝時不影響接觸網(wǎng)[1]。

從可行性、安全、進(jìn)度、成本等方面進(jìn)行對比，最終采用滿堂支架+折臂吊分段吊裝法。計劃使用SQ4500-ZB6標(biāo)準(zhǔn)臂225 t折臂吊用于本工程。

2.4 工程成本預(yù)測

根據(jù)現(xiàn)場人員、機(jī)具和作業(yè)工程量，并估算工作量直接成本，兩種方案成本預(yù)計如表1所示。

表1 差異成本對比分析表

3 總體施工流程

根據(jù)各施工工序，整個拆除過程總體施工流程如圖3所示。

4 滿堂支架施工

根據(jù)T梁結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)狀道路情況，設(shè)計用盤扣式支架系統(tǒng)支撐，支架立桿采用φ60 mm盤扣式支架，東西側(cè)非機(jī)動車道架體高度為3.0 m，中間機(jī)動車道架體高度為5.1 m。支架縱橫向間距均為600 mm，采用1 m步距，架體內(nèi)縱橫向滿布豎向斜桿，架體上部主龍骨采用Ⅰ16號工字鋼間距600 mm，次龍骨采用160 mm×250 mm枕木間距600 mm。支架設(shè)計及布置如圖4，圖5所示。

5 折臂吊主要施工技術(shù)

5.1 吊車選型與工況設(shè)計

1)吊車技術(shù)參數(shù)。本次擬使用的225 t折臂吊，技術(shù)參數(shù)如圖6,圖7所示。

2)分段設(shè)計。根據(jù)鐵路接觸網(wǎng)空間位置及橋下現(xiàn)狀地貌情況，模擬各種工況下的吊車站位圖，計算折臂吊最大作業(yè)幅度為9.25 m，所有工況吊機(jī)大臂旋轉(zhuǎn)均位于A區(qū)。單孔梁長32.6 m，按6等分每段為5.43 m，單塊計算重量為22.23 t，小于9.35 m幅度下35 t額定起重量，可以實施。根據(jù)設(shè)計起重作業(yè)方位圖計算每節(jié)段正常工況下吊車起重幅度，并考慮T梁支座兩端腹板和底板尺寸加厚。分段吊裝工況計算如表2,圖8所示[2]。

表2 分段吊裝工況計算表

3)鋼絲繩選用與檢算。根據(jù)上述梁節(jié)段設(shè)計尺寸和起重幅度，并按最大起重幅度加工鋼絲繩，分析出鋼絲繩吊索與梁段的水平夾角最小時為2號～6號塊作業(yè)工況，擬選用Φ40 mm 6×37鋼芯鋼絲繩。因起升高度限制，用兩根吊索在兩側(cè)兜底提升梁塊，綁扎后吊索與梁塊縱橫向都形成水平夾角，如圖9所示。

a.根據(jù)受力圖分解，先計算縱向分力，再計算橫向分力，最后確定單根鋼絲繩需承受的拉力。查JGJ/276—2012建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范附錄A -表A.1，兩端吊索合力FZ和單根橫向拉力FX計算如下：

其中，F(xiàn)Z為兩端吊索的拉力合力；FX為單根吊索的橫向拉力；α為梁塊與吊索縱向夾角，取45°；β為梁塊與吊索橫向夾角，取65°。

b.查GB 8918—2006重要用途鋼絲繩中的表11，鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)為1.321，鋼絲繩容許拉力換算系數(shù)0.82，捆綁吊索安全系數(shù)取8，計算得鋼絲繩容許拉力[Fg]=894 kN>748.14 kN，鋼絲繩選擇滿足要求。

5.2 繩鋸切割與吊裝

1)施工準(zhǔn)備。

技術(shù)人員按照梁節(jié)段設(shè)計圖紙在每個節(jié)段橋面上標(biāo)明吊裝孔的位置，翼緣板邊緣使用水鉆鉆直徑16 cm吊裝孔，用以穿插吊裝鋼絲繩，每節(jié)段設(shè)4個吊裝孔，共計48個。

2)繩鋸切割。

a.封鎖點(diǎn)前切割。

采用金剛石繩鋸對梁體橫斷面及兩孔梁之間的橫隔板進(jìn)行切割。既有橫隔板的聯(lián)結(jié)是用兩片預(yù)埋的鋼板通過焊接連接到一起的，用繩鋸連同混凝土和預(yù)埋鋼板一起切割，解除既有橫向聯(lián)結(jié)。若該段內(nèi)有兩處橫隔板，則將一個橫隔板完全割斷，另一個保留至封鎖點(diǎn)時割除。如果該節(jié)段內(nèi)只有一處橫隔板，則該處不提前割斷。梁體兩端一端用繩鋸割斷，另一端保留1/3的截面積不割斷,如圖10所示。

b.封鎖點(diǎn)內(nèi)切割。

根據(jù)設(shè)計工況，使折臂吊準(zhǔn)確就位，為防止封鎖點(diǎn)提前下達(dá)，計劃封鎖點(diǎn)開始前30 min，工人將2根鋼絲繩穿入吊裝孔。停電后，吊車大臂旋轉(zhuǎn)至待吊梁段的上方，吊車鋼絲繩緩收緊使梁體處于受力狀態(tài)，將剩余橫隔板和梁端割斷,如圖11所示[3]。

3)梁體分段吊裝。

根據(jù)總體施工計劃，4月份已向上海局施工辦申請5個停電封鎖點(diǎn)完成本次吊裝工作，具體時間安排見表3[4]。

表3 吊裝停電封鎖計劃表

5.3 梁體破碎及外運(yùn)

由于折臂吊作業(yè)站位處機(jī)非道路面高差較大，且道路只是臨時封閉，中間機(jī)動車道不能填平，需要三處吊裝平臺都滿足車輛進(jìn)出條件，每次封鎖點(diǎn)吊裝下來的梁塊及時用挖機(jī)破碎后，用渣土車運(yùn)至棄土場。

6 方案實施效果

1)從鐵路柵欄網(wǎng)封鎖開始至最后一個節(jié)段吊除完成，共計25 d，并在最小程度和范圍破壞既有道路，對二次通行影響不大，保證了1個月后道路再次開通的工期目標(biāo)。

2)本次拆除施工全程無碰撞接觸線、鄰近橋梁、接觸網(wǎng)支柱等影響鐵路設(shè)備安全情況發(fā)生，如圖12所示。

3)邳州站11道與13道橋臺相鄰處為漿砌片石重力式擋墻，因修筑至今時間較長，在本次施工結(jié)束后，11道路基擋墻無任何變形，如圖13所示。

7 結(jié)語

為了確保鐵路既有線的施工安全，在施工中要研究可靠的技術(shù)資料，對既有線路周圍的環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，要充分討論適合本工程的技術(shù)方法，確保編制的專項施工方案在保證項目安全和工期的同時，最大程度的降低工程成本。本工程體量雖然不大，但環(huán)境限制較多，折臂吊機(jī)廣泛應(yīng)用于廠房內(nèi)機(jī)械設(shè)備安裝、高壓線下重物吊裝，在鐵路施工中較為少見；經(jīng)過此次實踐應(yīng)用，在電氣化鐵路箱涵頂進(jìn)的便梁縱梁架設(shè)亦能使用，此吊裝法比軌道車配合便梁架設(shè)要方便靈活很多。