賈 枝 喜

(中鐵三局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

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(shí)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(yàn)可借鑒，針對此種情況集思廣益、大膽設(shè)想，決定采用多點(diǎn)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。

2 工程簡況

京沈客專潮白河特大橋矮塔斜拉橋?yàn)槿€工期卡控工程，梁部施工凈工期需15個(gè)月。由于142號(hào)主墩緊鄰110 kV架空電力線，0號(hào)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(xiǎn)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(hào)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。

3 工藝原理

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(diǎn)落地門式鋼架，其將0號(hào)段封閉在一定作業(yè)空間，形成了一個(gè)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(hào)段在電力遷改前的安全施工。

4 門式鋼架設(shè)計(jì)及拼裝技術(shù)

首先對門式鋼架進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，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(yàn)算。

4.1 方案設(shè)計(jì)

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(huì)侵入高壓線安全距離內(nèi)，方案設(shè)計(jì)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(gè)結(jié)構(gòu)單元，共計(jì)3個(gè)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(hào)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(diǎn)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(xiǎn)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(jī)具、材料侵入電力安全紅線的風(fēng)險(xiǎn)；通過鋼架接地方式規(guī)避了靜電風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 基礎(chǔ)及滑道施工

依據(jù)測量控制樁點(diǎn)及設(shè)計(jì)圖紙定出基礎(chǔ)及軌道平面位置，人工配合挖掘機(jī)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(diǎn)：

1)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度采用C30，墊層混凝土強(qiáng)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(shí)，聯(lián)系設(shè)計(jì)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(yàn)收規(guī)范》執(zhí)行。

4.3 鋼架拼裝

鋼架構(gòu)件按照設(shè)計(jì)圖紙外委具有專業(yè)資質(zhì)的加工單位加工，進(jìn)場驗(yàn)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(gè)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。

5 鋼架頂推就位及靜電接地

5.1 鋼架就位

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(jì)位置，見圖3。

5.1.1頂推牽引操作要點(diǎn)

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(tái)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)、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(diǎn)、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(dòng)作。計(jì)算機(jī)通過串口通訊向下位機(jī)的PLC發(fā)送控制指令，然后由PLC完成對泵站的實(shí)時(shí)控制；同時(shí)，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(jì)算機(jī)，完成上位機(jī)和泵站之間數(shù)據(jù)、指令的雙向?qū)崟r(shí)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(shí)，位移傳感器放置在鋼架上，直接測量鋼架的位移。計(jì)算機(jī)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(dòng)作。

4)計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析軟件，貼在鋼架上的應(yīng)變片通過信號(hào)線將信息傳回計(jì)算機(jī)，可以通過計(jì)算機(jī)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 鋼架基礎(chǔ)封閉及綜合接地

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(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的細(xì)石混凝土將頂推軌道填充密實(shí)。

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(shí)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(shí)測值如不滿足要求需增加接地極。

6 結(jié)語

中鐵三局集團(tuán)京沈客專京冀段十標(biāo)項(xiàng)目部矮塔斜拉橋142號(hào)主墩緊鄰110 kV高壓電力線，施工中采用門式多點(diǎn)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(hào)段封閉在一定作業(yè)空間，形成了一個(gè)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(hào)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(shí)間，同時(shí)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(yàn)，社會(huì)效益顯著。