集裝箱碼頭增設(shè)火車軌道施工關(guān)鍵技術(shù)

肖南

（1.中鐵大橋局武漢橋梁特種技術(shù)有限公司，湖北，武漢 430205；2.橋梁結(jié)構(gòu)與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430034）

1 工程概述

三峽樞紐白洋港疏港鐵路工程從紫云地方鐵路沙灣站接軌延伸至白洋港區(qū)[1-2]，線路從沙灣站東端咽喉牽出線反向接出后折向南前行，以高架方式上跨G318國道后線路沿沙灣路的東側(cè)走行，而后折向東引入白洋港一期1～4 號泊位。

改造白洋港一期工程1～4 號泊位，總長416m，在現(xiàn)有平臺(tái)上增設(shè)1 組火車軌道（共2 根），其中江側(cè)火車軌道中心線距碼頭前沿線7.53m，兩根火車軌道間距為標(biāo)準(zhǔn)間距1.435m。為輔助火車精確定位，在碼頭上布置1 輛齒軌牽引車，齒軌牽引車軌道設(shè)置在兩根火車軌道正中。原碼頭平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 原碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

圖2 改造后碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

2 總體施工方案及施工難點(diǎn)

2.1 總體施工方案

由于原碼頭面板承載力不足，采取先拆除原結(jié)構(gòu)面板，新增軌道梁的總體實(shí)施方案進(jìn)行改造。主要工序有在既有碼頭3#縱梁與4#縱梁下部搭設(shè)防護(hù)平臺(tái)，鑿除現(xiàn)有3#縱梁與4#縱梁之間的400mm 厚現(xiàn)澆面板及預(yù)制面板，再在已建橫梁上鉆孔、植筋、搭設(shè)模板、澆筑一條長約416m，高1800mm 的火車軌道梁（π 型結(jié)構(gòu)）[2]?，F(xiàn)澆上部400mm 面板及軌道槽，鋪設(shè)鐵路鋼軌和牽引車鋼軌。

2.2 施工難點(diǎn)

（1）因既有碼頭結(jié)構(gòu)空間限制，面板拆除、軌道梁現(xiàn)澆等工序?qū)儆谂R邊高空作業(yè)，安全防護(hù)難度高。

（2）既有碼頭面板需拆除后，在原位植筋、綁扎鋼筋、搭設(shè)模板、澆筑π 型軌道梁，面板拆除、橫梁植筋等工序?qū)赡茉Y(jié)構(gòu)造成破壞。

（3）白洋港碼頭改造時(shí)，仍需保持運(yùn)營狀態(tài)，在避免干擾正常運(yùn)營條件下組織施工存在一定難度。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鉤掛式防護(hù)棚架技術(shù)

考慮到碼頭運(yùn)營和既有結(jié)構(gòu)的影響，難以投入大型機(jī)械設(shè)備，且存在梁底作業(yè)面狹小、臨邊、高空作業(yè)等施工困難，需搭在既有梁底搭設(shè)剛性防護(hù)棚架，該棚架既可作為混凝土拆除時(shí)建筑垃圾、污水收集平臺(tái)，亦可作為人員施工現(xiàn)澆軌道梁時(shí)的作業(yè)平臺(tái)，具備綠色環(huán)保的屬性，防護(hù)棚架結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

圖3 防護(hù)棚架結(jié)構(gòu)圖

圖4 防護(hù)棚架結(jié)構(gòu)圖

安裝時(shí)，采用汽車吊將棚架構(gòu)件逐一吊裝至碼頭下方的梯道上擺放，再由人工將臨近梯道棚架框架安裝至既有橫梁頂部，并在兩個(gè)框架間安裝分配梁使其形成整體，以此整體框架為臨時(shí)平臺(tái)，工人站在此平臺(tái)上逐個(gè)搭設(shè)后續(xù)框架并連成整體，最終完成棚架的搭建。在使用過程中，可供工人在棚架上通行，配合上部人員作業(yè)，如在混凝土切割時(shí)，可在棚架上滿鋪防水布進(jìn)行污水收集，同時(shí)防止混凝土碎屑落入水中。在現(xiàn)澆軌道梁時(shí)，工人可站立于棚架上協(xié)助安裝現(xiàn)澆梁支架，架立、拆除模板。

3.2 混凝土面板靜力切割拆除技術(shù)

因混凝土面板平均厚度450mm，切割寬度2500m，每8m 跨板中間存在一道濕接縫，考慮吊裝安全，以橫向1.8m 寬度作為一個(gè)分段，伸縮縫段不做切割利用原有伸縮縫。縱向沿π 型梁翼緣邊線進(jìn)行切割，最大吊裝重量為標(biāo)準(zhǔn)段處，長1800mm，寬2500mm，高450mm，重5.0t。橋面板切割按照先橫縫后縱縫的順序切割，沿切割標(biāo)線逐道切割，吊裝孔采用水鉆設(shè)備實(shí)施，在橋面板兩板距切割縫50cm 的位置用水鉆進(jìn)行鉆孔施工，每塊橋面板設(shè)置 4 個(gè)圓形吊裝孔，孔徑約 20cm，吊裝孔部位尺寸可視實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保吊裝時(shí)橋面板受力均勻。

因板厚400mm 以上，采用大直徑盤鋸切割時(shí)易傷及既縱梁，且噪音較大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，因此采用主要繩鋸切割，具有施工進(jìn)度和安全有保障，噪聲低，無粉塵污染、可遙控操作優(yōu)點(diǎn)[3]。首先采用水鉆在混凝土面板上開設(shè)兩個(gè)洞，然后將繩鋸金鋼繩穿過，啟動(dòng)繩鋸切斷橫縫及縱縫。既有縱梁與切割面板交界區(qū)域則采用風(fēng)鎬進(jìn)行破碎鑿斷。風(fēng)鎬破碎區(qū)域的鋼筋保留以便后與續(xù)軌道梁連接成整體，切割區(qū)域和鑿斷區(qū)域劃分如圖5 所示。鑿除前，沿設(shè)計(jì)軌道梁設(shè)計(jì)邊界，用混凝土路面切割機(jī)切割一道10cm 深度縱縫，保障混凝土澆筑后，軌道梁直邊美觀。

圖5 切割和鑿斷區(qū)域劃分

3.3 火車軌道梁現(xiàn)澆技術(shù)

新增火車軌道梁為π 型結(jié)構(gòu)，總長度416m，高度2.3m，如圖6 所示。施工時(shí)需在既有碼頭橫梁上進(jìn)行植筋、綁扎鋼筋、架設(shè)模板后澆筑混凝土與既有橫梁形成整體。

圖6 軌道梁橫斷面圖

現(xiàn)澆梁施工需借助吊掛支架作為模板支撐結(jié)構(gòu)，如圖7 所示，單個(gè)吊機(jī)長度7.2m 與現(xiàn)澆梁跨度一致，綁扎鋼筋、架設(shè)模板、澆筑混凝土均在支架上完成操作，待混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到75%強(qiáng)度后拆除吊架及模板，倒用至下一個(gè)作業(yè)區(qū)域，共設(shè)置有14 套吊架，倒用三次即滿足。

圖7 現(xiàn)澆梁吊掛支架

吊掛支架采用雙拼[28 槽鋼作為頂部分配梁，底部則采用雙拼，吊索為精軋螺紋鋼。在拆除既有面板后，使用汽車吊將頂部分配梁安裝在兩片既有縱梁之間，再吊裝底部分配梁并用精軋螺紋鋼將頂、底連接成整體形成平臺(tái)，精軋螺紋鋼在施工過程中套入pvc 管，一是防止電焊打傷、二是混凝土澆筑后方便取出。工人站立于支架上進(jìn)行植筋、綁扎鋼筋、澆筑混凝土的工序，模板由工人站在棚架上進(jìn)行安裝。其中植筋施工澆筑混凝土?xí)r分為兩次澆筑，先澆筑底層結(jié)構(gòu)，然后在面層上預(yù)埋火車道釘孔膠棒、齒軌基座鋼板，澆筑前為保證新舊混凝土良好結(jié)合，需在新老混凝土結(jié)合面涂刷界面劑[4]，安裝預(yù)埋鋼板時(shí)按2m 一節(jié)分段，防止焊接時(shí)收縮邊形量太大影響精度。

3.4 火車、牽引車軌道安裝技術(shù)

3.4.1 火車軌道安裝技術(shù)

火車軌道采用P50 鋼軌，通過彈條I 型扣件和普通螺紋道釘錨固于扣件底座上。如圖8 所示。安裝精度控制點(diǎn)在于預(yù)留道釘孔預(yù)埋件的尺寸精確級別，為解決預(yù)埋膠棒的精度控制問題，采用定制鋼模板作固定預(yù)埋膠棒，采用全站儀精確定位起始點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，通過線型擬合后安裝預(yù)埋件，再澆筑混凝土。軌道安裝完成后槽內(nèi)填充瀝青混合料密封。

圖8 軌道梁面層結(jié)構(gòu)圖

3.4.2 齒軌車安裝技術(shù)

齒軌牽引車軌道采用齒輪齒條傳動(dòng)，通過齒輪與齒條嚙合力提供走行動(dòng)力[5]。結(jié)構(gòu)采用的是預(yù)埋鋼板焊接固定齒條的方法，有固定齒條和活齒條兩種。固定齒條組件由齒條、側(cè)向連接板、側(cè)向連接螺栓、縱向底板、縱向連接螺栓組成，縱向底板需要測量預(yù)埋鋼板高程，確定位置以后同預(yù)埋鋼板焊接?；顒?dòng)齒條組件由齒條、側(cè)向連接板、側(cè)向連接螺栓、側(cè)向固定塊組成，在確定齒條縱向直線度以后，焊接側(cè)向固定塊，定位齒條。齒軌安裝完成后，二次澆筑瀝青混凝土。

針對溫度影響下齒軌的膨脹收縮問題，由于驅(qū)動(dòng)齒條的剛度大，如果將全部的驅(qū)動(dòng)齒條進(jìn)行焊接，在溫度影響下，驅(qū)動(dòng)齒條的熱脹冷縮容易造成嚙齒間距離的變化，從而降低精度。因此，在驅(qū)動(dòng)齒條安裝時(shí)，只對中間位置的固定齒條進(jìn)行焊接，兩端的驅(qū)動(dòng)齒條只固定在墊板上，而不與預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接。在溫度的影響下，齒條可以向兩邊活動(dòng)，從而保證運(yùn)營階段的齒條精度。

4 結(jié)語

三峽樞紐白洋港疏港鐵路工程中，集裝箱碼頭增設(shè)貨車軌道是該工程的重點(diǎn)項(xiàng)目。結(jié)合安全、環(huán)保、工期等因素，碼頭改造過程中通過采用防護(hù)棚架較好地保障了施工中的安全及環(huán)保；通過靜力切割技術(shù)拆除既有面板效率高噪音小；采用定制的現(xiàn)澆梁支架、預(yù)埋件以及測量定位措施，解決了現(xiàn)澆梁施工質(zhì)量和鋼軌、齒軌安裝精度的問題。以上技術(shù)的成功應(yīng)用，確保了軌道梁施工順利進(jìn)行，在長江水資源保護(hù)、既有結(jié)構(gòu)利舊、資源節(jié)約方面也取得了較好的效果。