孫秀峰
(中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)公司建設(shè)部,北京 100860)
北京市S5 線是國(guó)家市郊鐵路第1 批示范項(xiàng)目。為滿足S5 市郊鐵路由80 km/h 提速至100 km/h 的要求,須將既有國(guó)鐵京通線41 號(hào)懷沙河大橋6 孔24 m T 梁予以更換。京通線為Ⅰ級(jí)干線、非電氣化單線鐵路。41 號(hào)懷沙河大橋處于兩山之間且上跨國(guó)家一級(jí)水源保護(hù)區(qū),墩身高度15 m。全橋位于直線地段,坡度5.45‰,距較近的北宅站1.084 km。
北宅站共 5 條線,1 道有效長(zhǎng) 849 m,2 道正線有效長(zhǎng)844 m,3 道有效長(zhǎng)861 m,6 道有效長(zhǎng)203 m,另有軍專線1 條(如圖1所示)。站內(nèi)股道線間距均為5 m,施工需經(jīng)4#,8#,10#,12#道岔,均為60 kg/m 12號(hào)道岔。北宅站至41號(hào)懷沙河大橋間有曲線1處,半徑800 m。
圖1 車站布局與橋梁位置
既有橋全長(zhǎng)158.4 m,橋面寬度4.9 m。待更換的舊T 梁與新梁長(zhǎng)度、寬度及高度相同,梁高2.10 m,梁頂寬1.92 m(見(jiàn)圖2)。舊 T 梁質(zhì)量為 86.1 t,新 T 梁質(zhì)量為89.1 t,支座與既有支座一致,為鑄鋼搖軸支座。
圖2 T梁橫向布置(單位:mm)
在營(yíng)業(yè)線上更換T梁,通常使用的方法是:通過(guò)汽運(yùn)將橋梁運(yùn)送到換梁地點(diǎn),采用吊車[1]、龍門(mén)吊[2]和人工搭設(shè)的平臺(tái)進(jìn)行更換[3]。
架橋機(jī)一般是在公路、鐵路新建線路上使用。有關(guān)使用架橋機(jī)更換橋梁的文獻(xiàn)甚少,特別是在鐵路營(yíng)業(yè)線使用架橋機(jī)更換橋梁無(wú)可借鑒案例。
鐵路架橋機(jī)按導(dǎo)梁方式分為無(wú)導(dǎo)梁架橋機(jī)、下導(dǎo)梁架橋機(jī)、雙導(dǎo)梁架橋機(jī)、運(yùn)架一體架橋機(jī)4 種;按橋面寬度可分單梁架橋機(jī)和雙梁架橋機(jī);按走行方式可分步履式和輪行式[4-5]。經(jīng)對(duì)多種型號(hào)架橋機(jī)使用性能的比選,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、站場(chǎng)線路設(shè)備條件、使用場(chǎng)地的調(diào)查,綜合多種因素進(jìn)行方案優(yōu)化及專家論證,最終確定使用鐵道第五勘察設(shè)計(jì)院和邯鄲中鐵橋梁機(jī)械有限公司在DJK140 型基礎(chǔ)上研發(fā)的單臂簡(jiǎn)支型DJK160 型架橋機(jī),并配備4 臺(tái)機(jī)動(dòng)平車和2 臺(tái)260 t汽車吊(取消倒裝龍門(mén)吊)更換T梁的方案。
該方案除了不必在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝龍門(mén)吊、人工搭設(shè)平臺(tái)外,還具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)施工高效,占用線路時(shí)間短,滿足6 h 內(nèi)恢復(fù)通車的要求。DJK160 型架橋機(jī)設(shè)計(jì)吸取了各類型架橋機(jī)的優(yōu)點(diǎn),施工效率高[6]。它配備4 臺(tái)機(jī)動(dòng)平車,取消了倒裝龍門(mén)吊,改為2 臺(tái)260 t 汽車吊,大大壓縮了走行、倒梁等候時(shí)間。在作業(yè)過(guò)程中,機(jī)臂可以全懸38.6 m 走行對(duì)位且可以自動(dòng)升降、前后移動(dòng),可以半懸低位走行(機(jī)臂回縮13.1m)鋪軌作業(yè),做到一機(jī)兩用,實(shí)現(xiàn)“換、運(yùn)、架”三位一體的獨(dú)立施工模式。
2)施工安全可靠。DJK160型架橋機(jī)重心低,最低僅為5 m,穩(wěn)定性好,能在電化區(qū)段正常通行及隧道口使用。設(shè)計(jì)合理適應(yīng)性強(qiáng),機(jī)臂可上下升降、前后伸縮、左右擺頭,解決了在既有線走行過(guò)程中侵限問(wèn)題,復(fù)線施工換梁方便快捷;DJK160型架橋機(jī)集雙簡(jiǎn)支梁型優(yōu)點(diǎn),可在空中縱橫移梁,一次落梁到位。
3)綠色環(huán)保,節(jié)約投資。使用架橋機(jī)換梁避免了搭設(shè)平臺(tái)、組裝龍門(mén)吊占用河道對(duì)國(guó)家一級(jí)水源地的污染;同時(shí)減少開(kāi)山修路、搭設(shè)平臺(tái)、組裝龍門(mén)吊占用河道、征地等一系列投資。
DJK160型架橋機(jī)長(zhǎng)64.87 m,寬4.34 m,高7.03 m,主機(jī)總質(zhì)量為276 t,額定起吊質(zhì)量為166 t。自行速度最大5 km/h,自行最大爬坡坡度20‰,通過(guò)最小道岔為9 號(hào)道岔,架梁時(shí)的最小曲線半徑為300 m,通過(guò)最小曲線半徑為180 m,吊梁小車走行速度最大5 m/min,吊梁升降速度為0.6 m/min,吊梁橫移速度0.25 m/min;吊軌小車走行速度最大24 m/min,升降速度2.8 m/min。
隨著國(guó)人消費(fèi)理念的升級(jí),越來(lái)越多的人開(kāi)始吃進(jìn)口橄欖油,但部分消費(fèi)者仍然適應(yīng)不了橄欖油的口味。魯花適時(shí)研發(fā)出讓中國(guó)消費(fèi)者能夠適應(yīng)的高油酸花生油,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值跟橄欖油相差無(wú)幾。
配套運(yùn)梁小車共4輛,每輛長(zhǎng)29.94 m,寬3.28 m,高1.78 m,質(zhì)量85 t,額定裝載質(zhì)量為166 t??蛰d運(yùn)行速度最大12 km/h,重載運(yùn)行速度最大6 km/h。通過(guò)最小曲線半徑為180 m,自行最大爬坡坡度為20‰。
運(yùn)梁平車共12輛,機(jī)車1輛。運(yùn)梁平車每輛長(zhǎng)13 m,機(jī)車長(zhǎng)20 m。
懷沙河大橋換梁施工共更換6 孔12 片T 梁,采用DJK160 架橋機(jī)和4 輛配套的運(yùn)梁小車,每個(gè)天窗點(diǎn)更換1孔梁,依次更換第1孔梁至第6孔梁。每孔梁必須在6 h 的線路封鎖時(shí)間內(nèi)完成。每個(gè)施工環(huán)節(jié)須詳細(xì)分解、分別嚴(yán)格控制施工時(shí)間。工藝流程及時(shí)間控制如下:
第1步 人工拆除橋上線路并割除人行道角鋼支架及欄桿,作業(yè)時(shí)間40 min。同步作業(yè):支撐舊梁,割除剩余5 處橫隔板;拆除梁下通道,架橋機(jī)、1#運(yùn)梁小車自行至施工現(xiàn)場(chǎng);架橋機(jī)完成升高位;2#—4#運(yùn)梁小車從3道轉(zhuǎn)線至1道。
第2步 架橋機(jī)過(guò)孔并整備達(dá)到吊裝狀態(tài)。作業(yè)時(shí)間20 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間60 min。同步作業(yè):用千斤頂頂升第1片舊梁;切割舊支座螺栓。
第3步 吊拆第1 片舊梁,并移至1#運(yùn)梁小車上。作業(yè)時(shí)間40 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間100 min。同步作業(yè):用千斤頂頂升第2片舊梁;切割舊支座螺栓。
第4步 吊拆第2 片舊梁,并移至2#運(yùn)梁小車上。作業(yè)時(shí)間35 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間135 min。同步作業(yè):1#運(yùn)梁小車攜第 1 片舊梁返回 3 道;2#運(yùn)梁小車從 1 道空車自行至施工現(xiàn)場(chǎng)。
第5步 2#運(yùn)梁小車攜第2 片舊梁返回3 道。作業(yè)時(shí)間10 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間145 min。同步作業(yè):鑿除支座墊石;鋪干硬性砂漿;鋪設(shè)鋼板。
第6步 3#運(yùn)梁小車攜第1 片新梁從1 道運(yùn)至架橋機(jī)尾部。作業(yè)時(shí)間10 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間155 min。同步作業(yè):鑿除支座墊石;鋪干硬性砂漿;鋪設(shè)鋼板。
第7步 3#運(yùn)梁小車喂梁,架橋機(jī)架設(shè)第1 片新梁。作業(yè)時(shí)間40 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間195 min。同步作業(yè):3#運(yùn)梁小車空車返回3 道并用吊車裝上新軌排,4#運(yùn)梁小車攜第2片新梁從1道運(yùn)行至架橋機(jī)尾部。
第8步 4#運(yùn)梁小車遞送梁,架橋機(jī)架設(shè)第2片新梁。作業(yè)時(shí)間40 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間235 min。同步作業(yè):4#運(yùn)梁小車空車返回1 道;3#運(yùn)梁小車攜新軌排運(yùn)行至施工現(xiàn)場(chǎng);第1 片新梁焊接鋼板與支座底板;第1片新梁原支座錨固螺栓孔內(nèi)灌注砂漿。
第9步 3#運(yùn)梁小車遞送新軌排,架橋機(jī)架設(shè)新軌排。作業(yè)時(shí)間25 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間260 min。同步作業(yè):安裝新梁兩側(cè)臨時(shí)欄桿,焊接兩端及跨中橫隔板,安裝縱橫向鋼蓋板,第2片新梁焊接鋼板與支座底板,灌注鋼板螺栓孔砂漿;3#運(yùn)梁小車空車返回3道。
第10步 架橋機(jī)收0#腿,退出作業(yè)面。作業(yè)時(shí)間10 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間270 min。同步作業(yè):焊接剩余橫隔板鋼板及鋼筋,穿橫向鋼絞線及錨具。
第11步 連接軌排兩端,上砟整道,恢復(fù)線路。作業(yè)時(shí)間90 min,累計(jì)作業(yè)時(shí)間360 min。同步作業(yè):開(kāi)通前焊牢整孔3處橫隔板鋼板及4處鋼筋、穿橫向鋼絞線及錨具;架橋機(jī)收支腿,落低位,返回1道。
開(kāi)通后限速45 km/h 至下一封鎖點(diǎn)。全部梁更換完成限速45 km/h 開(kāi)通,利用鄰近營(yíng)業(yè)線監(jiān)督計(jì)劃進(jìn)行橫隔板混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力鋼筋橫向張拉、壓漿,達(dá)到強(qiáng)度后恢復(fù)常速。
每個(gè)換梁點(diǎn)前,1道需停放架橋機(jī)和1輛運(yùn)梁小車(空),3道上停放3輛運(yùn)梁小車(1輛空車、2輛梁車)和1 輛運(yùn)梁平板車,運(yùn)梁小車需重新編號(hào),停放順序與第1個(gè)天窗點(diǎn)前相同。
1)施工場(chǎng)地要求。北宅站3道有效長(zhǎng)滿足存放運(yùn)梁平板車、組裝架橋機(jī)、存放運(yùn)梁小車及倒裝新舊梁作業(yè)條件。3 道外側(cè)占用場(chǎng)地需清理、碾壓,滿足2 臺(tái)260 t 汽車吊倒裝新舊梁承載力要求;滿足組裝架橋機(jī),存放運(yùn)梁小車、軌排及倒裝新舊T梁等作業(yè)條件。
2)換梁工序和時(shí)間控制。正式施工前,為確保天窗點(diǎn)內(nèi)換梁順利完成及各工序之間良好銜接,天窗點(diǎn)前進(jìn)行了3 次模擬演練。演練過(guò)程中派專人詳細(xì)記錄作業(yè)時(shí)間和設(shè)備運(yùn)行狀況,演練后對(duì)方案進(jìn)一步優(yōu)化。
3)換鋪短軌。在換梁天窗點(diǎn)前將長(zhǎng)軌更換為24.7 m+6.25 m+5×24.7 m的短軌,保證6.25 m短軌在換梁過(guò)程中位于下一孔,且梁縫與軌縫始終相錯(cuò)1 m,小里程側(cè)鋸口位于0#臺(tái)胸墻外1 m,大里程側(cè)鋸口位于6#臺(tái)胸墻外5.25 m。6.25 m短軌方便提落梁及0#腿支立。給點(diǎn)后施工開(kāi)始時(shí),人工縱移舊軌排至下一孔。
4)支座安裝。舊支座移除后在原有支座處鋪放1塊30 mm 厚鋼板,新支座安放在鋼板上,四周滿焊,最后將鋼板錨固在墊梁石上。拆梁前墊石四周鋼板下方予以鑿毛,拆梁后墊石表面予以鑿毛,深度30 mm,然后用M50干硬性砂漿找平;新支座下方與砂漿間鋪設(shè)1320 mm×575 mm鋼板,鋼板橫向比新支座寬223 mm,縱向比新支座寬100 mm;鋼板上鉆直徑31 mm 的孔,孔位與支座螺栓孔中心位置相同。新梁就位前放置新螺栓和大鋼板,待縱橫向位置確定后將支座下板與大鋼板焊接,焊接采用J506焊條。澆筑重力式砂漿錨固鋼板四角螺栓。
1)營(yíng)業(yè)線施工安全。營(yíng)業(yè)線施工須嚴(yán)格執(zhí)行《營(yíng)業(yè)線施工安全管理實(shí)施細(xì)則》(京鐵師〔2016〕408 號(hào))及有關(guān)規(guī)定。施工前須與有關(guān)設(shè)備單位簽訂安全協(xié)議,施工人員須經(jīng)營(yíng)業(yè)線施工安全培訓(xùn),考試合格方可上崗。營(yíng)業(yè)線施工須按要求設(shè)置防護(hù)員,駐站防護(hù)員與現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員每隔3~5 min 聯(lián)系一次。嚴(yán)禁無(wú)計(jì)劃、無(wú)調(diào)度命令上線施工。
2)既有設(shè)備調(diào)查及防護(hù)。施工前須對(duì)施工范圍既有設(shè)備進(jìn)行調(diào)查,凡對(duì)既有設(shè)備有影響的須提前制定防護(hù)方案,對(duì)既有設(shè)備進(jìn)行改移或防護(hù)。橋上兩側(cè)電纜要提前在橋頭兩側(cè)制作吊掛固定終端,橋兩側(cè)各吊掛鋼絞線,吊掛位置距既有橋外側(cè)1 m,橋頭兩側(cè)電纜挖出并做好防護(hù),現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人看守、巡視。對(duì)架橋機(jī)、運(yùn)梁小車等走行路線上的既有行車設(shè)施及障礙物要認(rèn)真調(diào)查,對(duì)有影響的設(shè)備要提前聯(lián)系相關(guān)設(shè)備單位進(jìn)行改移及防護(hù)。
3)機(jī)械設(shè)備檢查及使用。施工使用的機(jī)械設(shè)備須嚴(yán)格執(zhí)行《北京鐵路局建設(shè)工程大型施工機(jī)械設(shè)備安全管理辦法》(京鐵建〔2013〕154 號(hào)),辦理使用手續(xù)并取得《營(yíng)業(yè)線施工準(zhǔn)入證》。特種設(shè)備要經(jīng)檢驗(yàn)、檢測(cè)合格并取得當(dāng)?shù)刂鞴懿块T(mén)頒發(fā)的使用證方可使用。機(jī)械設(shè)備使用前須對(duì)其使用性能、狀態(tài)進(jìn)行檢查,操作人員須遵守操作規(guī)程。架橋機(jī)在非橋面上自力走行時(shí)機(jī)臂應(yīng)降到低位。架橋機(jī)組自行速度不得超過(guò)5 km/h。司機(jī)室向車體內(nèi)移并鎖固。架橋機(jī)在橋面自力走行時(shí)機(jī)臂可在最高位,機(jī)臂應(yīng)回縮到鋪軌位置,其自行速度不得超過(guò)5 km/h,通過(guò)側(cè)向道岔和曲線時(shí)速度為2~3 km/h。機(jī)動(dòng)平車載梁片運(yùn)行速度為0.5~6.0 km/h,接近主機(jī)時(shí)降速至0.5 km/h,梁前端懸出長(zhǎng)度為4.3 m;梁重心宜在車體縱向中心線上,偏差不超過(guò)20 mm;偏裝值不得超過(guò)200 mm。吊車起吊前須進(jìn)行試吊,吊鉤中心應(yīng)垂直通過(guò)重物中心,吊車吊起梁片距梁車20 cm 停止起吊,靜置10 min,停車檢查:①起重機(jī)械的穩(wěn)定性;②制動(dòng)器的可靠性;③重物的平穩(wěn)性;④綁扎的牢固性。吊車各支腿無(wú)明顯下沉及變形后,方可繼續(xù)進(jìn)行吊梁作業(yè)。四級(jí)風(fēng)以上時(shí)嚴(yán)禁吊車作業(yè),必須收起吊車臂桿以防意外。
4)高空作業(yè)安全。高空作業(yè)人員須經(jīng)培訓(xùn)和體檢,合格后持證上崗;高空作業(yè)人員須按規(guī)定佩戴防護(hù)用品,遇到六級(jí)及以上大風(fēng)天氣停止換梁作業(yè),并做好各項(xiàng)安全防護(hù)。T梁就位后安排專人進(jìn)行臨時(shí)欄桿的安裝,采用75 mm×75 mm 的角鋼,高度1.2 m,與梁體外側(cè)預(yù)埋T 鋼用螺栓連接,并用直徑16 mm 的圓鋼縱向設(shè)置2條圍欄作為臨邊防護(hù)。
此項(xiàng)換梁施工鄰近既有線,自2018年4月開(kāi)始準(zhǔn)備,至6月完成,共用6 個(gè)Ⅰ級(jí)施工天窗(每個(gè)6 h)、23個(gè)Ⅲ級(jí)施工天窗(每個(gè)3 h)及部分慢行點(diǎn)。實(shí)踐表明,使用架橋機(jī)在營(yíng)業(yè)線中更換T 梁方案是可行的,且施工安全環(huán)保、高效經(jīng)濟(jì),適用于特殊地理?xiàng)l件下的換梁施工。