賈 枝 喜
(中鐵三局集團(tuán)有限公司,山西 太原 030000)
在建筑施工中,常遇臨近高壓電力線或其他建(構(gòu))筑物的情形,一般情況多先進(jìn)行遷改、拆除后再施工在建建(構(gòu))物,對工期制約明顯。對于臨時防護(hù)高度較低的情況,有單一墻式、架空懸挑隔離等傳統(tǒng)工藝;對于防護(hù)高度高、斷面大的情況,尚未有成熟施工技術(shù),尤其針對高壓電力線存在感應(yīng)電流,施工必須遵循空間安全距離的難題無類似經(jīng)驗可借鑒,針對此種情況集思廣益、大膽設(shè)想,決定采用多點落地門式鋼架物理隔離高壓電力技術(shù)來解決在建工程施工。
京沈客專潮白河特大橋矮塔斜拉橋為全線工期卡控工程,梁部施工凈工期需15個月。由于142號主墩緊鄰110 kV架空電力線,0號段結(jié)構(gòu)外緣與高壓線塔最下層高壓線豎向凈距僅0.62 m,水平最小凈距僅6.78 m,潛在施工安全風(fēng)險巨大,受電力遷改進(jìn)展遲緩影響,總體工期無法保證。
若能在電力線遷改前先行施工0號段,其對確保全線總體施工工期具有相當(dāng)重大的意義,但也面臨巨大的安全、技術(shù)難題,本文即對該種工況下的施工展開深入研究。
通過廠制專業(yè)化加工鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,現(xiàn)場進(jìn)行結(jié)構(gòu)單元拼裝、逐榀走行就位、整體加固連接形成了傳力明確、整體剛度好的多點落地門式鋼架,其將0號段封閉在一定作業(yè)空間,形成了一個安全可靠的施工圍護(hù)結(jié)構(gòu),達(dá)到了與高壓線物理隔離的目的,確保了0號段在電力遷改前的安全施工。
首先對門式鋼架進(jìn)行方案設(shè)計,依據(jù)現(xiàn)場工況確定鋼架結(jié)構(gòu)尺寸,采用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行鋼架防風(fēng)、穩(wěn)定性分析,確定加工材料和參數(shù),確保結(jié)構(gòu)受力驗算。
4.1.1結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠
為保證在風(fēng)荷載作用下,防護(hù)結(jié)構(gòu)不會侵入高壓線安全距離內(nèi),方案設(shè)計選用落地門式鋼架體系來抵抗風(fēng)荷載。門式鋼架傳力明確,整體剛度好,在風(fēng)荷載作用下變形極小。
防護(hù)門架采用兩榀鋼架作為1個結(jié)構(gòu)單元,共計3個結(jié)構(gòu)單元;豎向采用雙層鋼結(jié)構(gòu)形式,通過層高控制預(yù)留連續(xù)梁0號段施工空間;兩榀鋼架間設(shè)置柱間支撐以保證結(jié)構(gòu)順橋向的穩(wěn)定性,頂部梁間通過屋面支撐使兩榀鋼架間形成幾何不變體系。
4.1.2就位安全、到位
門式鋼架方案其難點在于由于防護(hù)位置緊鄰既有電力線塔,采取常規(guī)吊車吊裝就位鋼架擺幅極易侵入安全紅線,安全風(fēng)險較大。
采用旁位組裝鋼架、施作頂推滑道、輔助纜風(fēng)繩及地錨等措施,通過2次頂推牽引方案完成鋼架就位。第1次頂推遷移鋼架結(jié)構(gòu)單元至橋位旁側(cè),然后變軌進(jìn)行第2次頂推牽引,達(dá)到門架封閉、框圍作業(yè)區(qū)間的目的,將空間吊裝工藝轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛孢w移走行工藝,安全得以保證。
4.1.3屏蔽安全、有效
采取在防護(hù)鋼筋靠電力線側(cè)頂部設(shè)置隔離網(wǎng)的措施,物理隔離了機具、材料侵入電力安全紅線的風(fēng)險;通過鋼架接地方式規(guī)避了靜電風(fēng)險。
依據(jù)測量控制樁點及設(shè)計圖紙定出基礎(chǔ)及軌道平面位置,人工配合挖掘機開挖基礎(chǔ),安裝鋼筋及澆筑混凝土,如圖1所示。
施工中的具體要求有如下幾點:
1)基礎(chǔ)混凝土強度采用C30,墊層混凝土強度采用C15。
2)基礎(chǔ)底板鋼筋保護(hù)層厚度為50 mm,其余為40 mm。
3)地基承載力應(yīng)不小于130 kPa,不符要求時,聯(lián)系設(shè)計采用適當(dāng)方式進(jìn)行地基處理。
4)基礎(chǔ)做好后應(yīng)分層仔細(xì)回填,回填土的質(zhì)量控制應(yīng)嚴(yán)格按《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》執(zhí)行。
鋼架構(gòu)件按照設(shè)計圖紙外委具有專業(yè)資質(zhì)的加工單位加工,進(jìn)場驗收合格后門式鋼架在墩位旁側(cè)遠(yuǎn)離電力線場地通過人工配合吊車拼裝,拼裝分片進(jìn)行,每兩片形成1個成榀走行結(jié)構(gòu)單元。
門式鋼架豎向分2層拼裝,底層高14.5 m,頂層高12 m,待底層拼裝完成后吊裝頂層與底層焊接連接形成整體。尤其需注意頂層門架在橋梁橫向方向靠電力線側(cè)的內(nèi)側(cè)隔離網(wǎng)一并安裝完成,不得在鋼架就位后人工安裝隔離網(wǎng),杜絕高空作業(yè)及靜電傷害事故。
門式鋼架立柱及橫梁采用HM500×300b型鋼,榀間水平剛性系桿采用φ120×5鋼管,見圖2。
采用數(shù)控液壓頂推技術(shù)分2次頂推遷移鋼架,第1次頂推遷移鋼架結(jié)構(gòu)單元至橋位旁側(cè),然后變軌進(jìn)行第2次頂推牽引至設(shè)計位置,見圖3。
5.1.1頂推牽引操作要點
1)頂推滑道底部鋪設(shè)聚四氟乙烯板。
2)鋼架架立好后應(yīng)采取有效措施保證鋼架穩(wěn)定。鋼架頂推過程中鋼架頂部應(yīng)設(shè)置纜風(fēng)繩與地錨進(jìn)行可靠連接,以防鋼架頂推過程中發(fā)生傾覆。
3)正式頂推前應(yīng)進(jìn)行試頂。千斤頂必須為4臺對稱布置,頂推過程中應(yīng)密切關(guān)注鋼架穩(wěn)定及是否變形,保證施工安全。
4)鋼架頂推就位后應(yīng)拆除滑道內(nèi)聚四氟乙烯板。
5.1.2計算機控制液壓同步頂推控制系統(tǒng)原理
1)液壓同步頂升控制系統(tǒng)由計算機、可編程邏輯控制器(PLC)、電液比例減壓閥、壓力傳感器、位移傳感器、現(xiàn)場智能監(jiān)控節(jié)點、液壓設(shè)備及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。
2)泵站由可編程控制器PLC對其閥件進(jìn)行控制,使千斤頂、液壓泵、電液比例減壓閥等按要求動作。計算機通過串口通訊向下位機的PLC發(fā)送控制指令,然后由PLC完成對泵站的實時控制;同時,PLC采集各組千斤頂?shù)拈y件狀態(tài)、壓力傳感器和位移傳感器的狀態(tài)值上傳給主控計算機,完成上位機和泵站之間數(shù)據(jù)、指令的雙向?qū)崟r傳輸。
3)位移傳感器采集到的位移初步處理由可編程控制器PLC完成。頂推時,位移傳感器放置在鋼架上,直接測量鋼架的位移。計算機根據(jù)采集來的位移進(jìn)行比較、決策,然后向PLC發(fā)送控制指令,控制與位移傳感器相關(guān)聯(lián)的千斤頂動作。
4)計算機運行結(jié)構(gòu)分析軟件,貼在鋼架上的應(yīng)變片通過信號線將信息傳回計算機,可以通過計算機來觀察應(yīng)變片在頂推過程前、中、后的變形情況來分析鋼架整體變形情況。
5.2.1基礎(chǔ)封閉
鋼架就位后,柱腳部位進(jìn)行二次澆筑,將鋼架與滑道基礎(chǔ)固結(jié)穩(wěn)定,基礎(chǔ)有兩端單立柱和中間雙立柱兩種形式,如圖4所示。
1)鋼架頂推就位后,應(yīng)先檢查鋼架垂直度及水平安全距離,確認(rèn)無誤后,采用比基礎(chǔ)混凝土強度等級高一級的細(xì)石混凝土將頂推軌道填充密實。
2)鋼架頂推就位后,低于±0.000部分周邊應(yīng)鑿毛清洗,方可進(jìn)行基礎(chǔ)二次澆筑。
5.2.2綜合接地
鋼架頂推到位后,三榀間采用截面面積50 mm2多股銅芯線進(jìn)行電氣連接。
1)門式鋼架在頂推過程中,采用線纜連接鋼架臨時接地方式。
2)立柱處進(jìn)行預(yù)埋接地極,接地電阻小于10 Ω,實測值如不滿足要求需增加接地極。
中鐵三局集團(tuán)京沈客專京冀段十標(biāo)項目部矮塔斜拉橋142號主墩緊鄰110 kV高壓電力線,施工中采用門式多點落地固結(jié)穩(wěn)定鋼架防護(hù)電力施工技術(shù),有效地將0號段封閉在一定作業(yè)空間,形成了一個安全可靠的施工圍護(hù)結(jié)構(gòu),達(dá)到了與高壓線物理隔離的目的,確保了0號段在電力遷改前通過電力防護(hù)達(dá)到先行施工的目的,有效地解決了緊鄰高壓電力線安全施工的難題,為保證京沈北京段總體工期贏得了時間,同時操作簡單、快捷,工人易于掌握接受。面對京沈客專的地域特性,針對征拆難、遷改慢的困境,為類似工程提供了借鑒經(jīng)驗,社會效益顯著。