李誼寧 楊石杰

1. 中國(guó)鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司鄭州南站工程建設(shè)指揮部 河南 鄭州 450000；2. 中鐵建工集團(tuán)有限公司 廣東 深圳 518052

1 工程概況

鄭州南站采用高架站型（圖1），站房建筑面積約150 000 m2，建筑總規(guī)模約500 000 m2。工程規(guī)模為16臺(tái)32線，設(shè)置鄭萬(wàn)場(chǎng)、鄭阜場(chǎng)、城際場(chǎng)3個(gè)站場(chǎng)。工程總體分為高架站房區(qū)、東西站房區(qū)、高架車道、站臺(tái)雨棚、橋下停車場(chǎng)及物流配餐作業(yè)區(qū)6個(gè)單元。

圖1 鄭州南站整體效果圖

本工程鄭萬(wàn)正線計(jì)劃于2019年8月1日聯(lián)調(diào)聯(lián)試，承軌層結(jié)構(gòu)計(jì)劃在5月20日完成，按照正常施工順序應(yīng)為承軌層結(jié)構(gòu)完成→高架層結(jié)構(gòu)完成→橋面系施工→線路鋪軌搗渣→接觸網(wǎng)等四電施工→正線聯(lián)調(diào)聯(lián)試，但該順序無(wú)法保證聯(lián)調(diào)聯(lián)試的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。為保證接觸網(wǎng)帶電前線下、線上及四電工程全部完成，采用在鄭萬(wàn)正線及兩側(cè)5～8道范圍搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚，使下部橋面系、鋪軌作業(yè)和上部高架層鋼筋混凝土作業(yè)同時(shí)進(jìn)行。

2 防護(hù)棚構(gòu)造和拆除方案選擇

2.1 鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚結(jié)構(gòu)構(gòu)造

防護(hù)棚搭設(shè)部位包括高架候車層和高架車道兩大區(qū)域，主要覆蓋區(qū)域?yàn)?S—2U/10—31軸，總長(zhǎng)264.8 m（高架候車層194.4 m，高架車道70.4 m），總寬度27.85 m，面積為7 375 m2，總質(zhì)量約970 t。

鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚的基本構(gòu)造如圖2所示，其中主要包括：① 單立柱□300 mm×200 mm×8 mm；② 雙立柱2□300 mm×200 mm×8 mm；③ 正線6、7道上方鋼梁H588 mm×300 mm×12 mm×20 mm；④ 到發(fā)線5、8道上方鋼梁H588 mm×300 mm×12 mm×20 mm；⑤ 鋼次梁25a#工字鋼；⑥ 盤扣式鋼筋混凝土模架。

圖2 防護(hù)棚搭設(shè)結(jié)構(gòu)

2.2 拆除方案選擇

防護(hù)棚的搭設(shè)確保了承軌層和高架層兩層同時(shí)作業(yè)。其搭設(shè)較為簡(jiǎn)單，但拆除時(shí)面臨的作業(yè)環(huán)境極為復(fù)雜。防護(hù)棚高度為滿足鐵路鋪軌車安全通行，其梁底距軌頂面要保證6 m的凈高；跨度跨越正線，梁跨達(dá)到12 m，梁頂面距高架設(shè)備夾層混凝土間距最低只有16 cm，且下部軌道已全部鋪設(shè)完畢。

通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚拆除時(shí)的作業(yè)環(huán)境和周邊條件進(jìn)行分析[1-4]，我們選擇了起重機(jī)械、卷?yè)P(yáng)機(jī)與手拉葫蘆、自制軌道行走式升降拆除裝置等3種拆除方案進(jìn)行比較，最終擇優(yōu)選用了軌道行走式升降拆除裝置來(lái)拆除鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚的方案。該方案特點(diǎn)如下：

1）方案先進(jìn)，可行性高。鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚與高架候車層夾層混凝土結(jié)構(gòu)凈距很小，吊臂無(wú)法伸展，大部分區(qū)域無(wú)法采用吊車吊裝；采用軌道行走式升降拆除裝置的提升功能解決了起重機(jī)械吊臂不能伸展的問(wèn)題。

2）節(jié)約工期，拆除效率高。采用吊裝機(jī)械或傳統(tǒng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)、手拉葫蘆等拆除工具，只能單根零星拆除，拆除速度慢，軌道行走式升降拆除裝置承載平臺(tái)長(zhǎng)度12 m，每次可拆除12 m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的主、次梁結(jié)構(gòu)，拆除速度快。

3）施工安全易保證。卷?yè)P(yáng)機(jī)、手拉葫蘆等傳統(tǒng)工具適用于零星輕構(gòu)件拆除，對(duì)于大批量的大質(zhì)量構(gòu)件，采用此工藝效率低、安全性差、構(gòu)件倒運(yùn)不方便。而軌道行走式升降拆除裝置通過(guò)承載平臺(tái)將防護(hù)棚結(jié)構(gòu)提升5～10 cm，再平穩(wěn)拖行出站房區(qū)域，拆除安全性高。

3 拆除裝置工作原理

3.1 軌道行走式升降拆除裝置研發(fā)與制作

軌道行走式升降拆除裝置主要由軌道平板車和提升支架兩部分組成（圖3）。軌道平板車在工廠加工制作完成，上部提升支架在施工現(xiàn)場(chǎng)加工，并與軌道平板車以法蘭連接固定。

圖3 軌道行走式升降拆除裝置立面

軌道平板車寬2 m，長(zhǎng)10 m，帶電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，4個(gè)鋼軌輪在軌道上行走，載質(zhì)量為40 t。提升支架鋼管立柱高 度5.056 m，上部承載平臺(tái)寬3 m，長(zhǎng)度12 m，采用6個(gè)3 t手拉葫蘆搭配，可提升高度為550 mm。提升支架每次提升的防護(hù)棚材料質(zhì)量約為10 t。

其提升裝置主要由6根φ351 mm×8 mm的鋼管立柱內(nèi)嵌套φ325 mm×8 mm的提升鋼管，在φ351 mm×8 mm的鋼管立柱底部開(kāi)設(shè)寬40 mm、高550 mm的槽口，在距立柱底部2 000 mm的管身兩側(cè)焊接2塊PL30 mm×100 mm× 100 mm的固定吊耳，在φ325 mm×8 mm的提升鋼管底部焊接1塊PL30 mm×100 mm×538 mm的提升吊耳，將手拉葫蘆掛在外管固定吊耳上，拉鉤掛在內(nèi)管提升吊耳上，通過(guò)拉動(dòng)手拉葫蘆，φ325 mm×8 mm內(nèi)管自然順著φ351 mm×8 mm外管抬高或降低，達(dá)到升降效果。

3.2 拆除工藝原理和工藝流程

采用軌道行走式升降拆除裝置來(lái)拆除鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚的主要工藝原理為：

1）采用火車輪式軌道行走平板車，解決拆除裝置在鐵路軌道上行走的問(wèn)題。

2）提升支架采用雙鋼管相套，在外部鋼管開(kāi)槽并焊接固定吊耳、在內(nèi)部鋼管焊接提升吊耳，解決承載平臺(tái)升降的問(wèn)題。

3）安裝電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，解決拆除裝置水平行走的問(wèn)題。

4）將防護(hù)棚主次梁結(jié)構(gòu)通過(guò)承載平臺(tái)抬升5～10 cm，使主梁與立柱之間脫空，整體拆除主次梁并拖行出站房區(qū)，采用25 t汽車吊在雨棚區(qū)進(jìn)行分解吊運(yùn)。

采用軌道行走式升降拆除裝置來(lái)拆除鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚的主要工藝流程為：

1）軌道行走式升降拆除裝置在現(xiàn)有鐵路軌道上就位（圖4）。

2）將升降拆除裝置開(kāi)到防護(hù)棚正下方（圖5）。

3）將主梁與立柱分開(kāi)，次梁斷開(kāi)，通過(guò)操作手拉葫蘆使承載平臺(tái)提升5～10 cm，直到將主梁與立柱脫空（圖6）。

圖4 裝置就位

4）將主次梁整體運(yùn)出防護(hù)棚區(qū)域，再采用25 t汽車吊進(jìn)行分解（圖7）。

圖7 將主次梁整體運(yùn)出防護(hù)棚區(qū)域

4 防護(hù)棚拆除施工工藝

4.1 防護(hù)棚拆除整體思路

拆除時(shí)，運(yùn)渣鋪軌和電氣化工程車已經(jīng)在線路上運(yùn)行，必須分道進(jìn)行封鎖拆除。對(duì)于如圖8所示的防護(hù)棚結(jié)構(gòu)，拆除順序?yàn)椋合炔鸪?、7道防護(hù)棚，后拆除5、8道防護(hù)棚。6、7道先拆中間立柱、再拆主次鋼梁；5、8道先拆主次鋼梁、再拆兩側(cè)立柱。

圖8 鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚拆除順序

1）在3號(hào)和4號(hào)站臺(tái)南北兩側(cè)端頭（450 m長(zhǎng)站臺(tái)兩端頭），使用220 t汽車吊將軌道行走式升降拆除裝置吊裝到6、7道軌道上，將25 t汽車吊吊裝到3號(hào)和4號(hào)站臺(tái)板上。

2）從南北兩側(cè)向中間施工，用升降拆除裝置拆除防護(hù)棚主次梁，并將防護(hù)棚主次梁運(yùn)輸?shù)秸九_(tái)端頭，使用25 t汽車吊將防護(hù)棚主次梁分解，并吊裝到地面。

3）待6、7道主次梁拆除完畢后，在3、4號(hào)站臺(tái)南北兩側(cè)端頭，使用220 t汽車吊將軌道平板車從6、7道轉(zhuǎn)移到5、8道軌道上，進(jìn)行防護(hù)棚主次梁拆除。

4）在5、8道主次梁拆除完畢后，用軌道平板車拆除內(nèi)側(cè)雙立柱，外側(cè)單立柱在3、4號(hào)站臺(tái)板區(qū)域，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)在站臺(tái)板上直接拆除。

4.2 主要構(gòu)件拆除工藝

4.2.1 防護(hù)棚立柱拆除工藝

防護(hù)棚立柱分為單柱和雙柱，單柱質(zhì)量0.45 t，雙柱質(zhì)量1.3 t，根據(jù)施工區(qū)域、拆除順序的不同，立柱采用不同的方法進(jìn)行拆除。

1）6、7道防護(hù)棚立柱拆除。6、7道立柱拆除時(shí)，在主梁上方安裝單片滑輪，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)直接將立柱吊下，放置在軌道平板車上，運(yùn)出站房區(qū)域。

2）5、8道防護(hù)棚立柱拆除。5、8道立柱拆除時(shí)主次梁已經(jīng)拆除，內(nèi)側(cè)雙柱拆除采用軌道行走式升降拆除裝置，在提升支架側(cè)面設(shè)置吊耳，利用軌道車上的卷?yè)P(yáng)機(jī)將雙柱柱腳割開(kāi)后懸掛在軌道車提升架側(cè)邊，運(yùn)出站房區(qū)域。外側(cè)單立柱在3、4號(hào)站臺(tái)板區(qū)域，可參照6、7道中間立柱拆除方法，將單片滑輪掛在上部混凝土結(jié)構(gòu)或預(yù)留鋼筋上，將鋼柱割斷后直接放在站臺(tái)板上利用塔吊吊走。

4.2.2 主、次梁拆除

防護(hù)棚主梁為H588 mm×300 mm×12 mm×20 mm熱軋H型鋼，次梁為25a#工字鋼和28a#工字鋼，主次梁拆除的主要工作原理：將主梁通過(guò)提升支架抬升5～10 cm，使主梁與立柱之間脫空，保持主梁與立柱之間的間距，將主梁整體運(yùn)出防護(hù)棚區(qū)域。

軌道平板車升降拆除裝置上的承載平臺(tái)長(zhǎng)度為12 m，防護(hù)棚主梁間距為3～4 m，防護(hù)棚主梁拆除時(shí)，每次提升的主梁為3～4跨（最大質(zhì)量為7 t）。

1）6、7道主次梁的拆除。主梁長(zhǎng)度10.2 m，設(shè)計(jì)時(shí)考慮拆除方便，主梁兩端距混凝土柱各100 mm，拆除時(shí)不需要火焰切割，只需松開(kāi)主梁與托梁的連接螺栓即可。主梁橫跨6、7道兩個(gè)車道，拆除時(shí)需采用“雙車聯(lián)動(dòng)”通過(guò)倒鏈提升鋼管立柱從而頂起主梁及其上次梁結(jié)構(gòu)5～10 cm，水平移動(dòng)采用同功率的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，保持2臺(tái)軌道平板車運(yùn)行速度一致，將鋼梁平穩(wěn)運(yùn)出站房區(qū)域（圖9）。

2）5、8道主次梁的拆除。主梁長(zhǎng)度7.025 m，主梁一端距混凝土柱100 mm，另一端無(wú)障礙，拆除時(shí)不需要火焰切割，只需松開(kāi)主梁與托梁的連接螺栓即可。主梁中心與5、8道兩個(gè)車道中心不重合，采用單臺(tái)升降拆除裝置頂起主梁結(jié)構(gòu)時(shí)為偏心受壓，軌道平板車有傾倒的風(fēng)險(xiǎn)，故通過(guò)計(jì)算主梁偏心質(zhì)量，將其上次梁統(tǒng)一堆碼到主梁一側(cè)，保證主梁結(jié)構(gòu)重心與軌道平板車結(jié)構(gòu)重心一致，保證結(jié)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)安全。

圖9 “雙車聯(lián)動(dòng)”拆除主次梁示意

4.2.3 拆除構(gòu)件吊運(yùn)

所有被拆除構(gòu)件由軌道行走式升降拆除裝置拖行出站房區(qū)域，到達(dá)雨棚端頭處，由停放在3、4號(hào)站臺(tái)板上的25 t汽車吊進(jìn)行分解，并通過(guò)站臺(tái)端頭處的孔橋空隙吊裝至地面停放的平板汽車運(yùn)走。

5 結(jié)語(yǔ)

1）為滿足線路通車和聯(lián)調(diào)聯(lián)試節(jié)點(diǎn)的工期需要，保證站房高架候車層混凝土結(jié)構(gòu)和承軌層橋面線路鋪軌上、下兩層作業(yè)同步完成，搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚架是一種高效可行的方案。

2）采用軌道行走式升降拆除裝置，解決了鐵路站房工程線范圍內(nèi)上下封閉空間中的鋼質(zhì)防護(hù)棚拆除問(wèn)題。

3）采用升降裝置拆除鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚，解決了有限空間吊車無(wú)法伸臂吊裝、傳統(tǒng)卷?yè)P(yáng)機(jī)只能慢速零星吊裝的問(wèn)題，拆除作業(yè)快捷、高效安全。

4）采用升降裝置拆除鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)棚，僅用7 d時(shí)間即完成970 t防護(hù)棚的拆除，為后續(xù)四電施工、聯(lián)調(diào)聯(lián)試和線路開(kāi)通提供了保障條件。