中鐵十五局濟(jì)陽(yáng)迎賓黃河大橋有限公司,山東 濟(jì)南 251400
可移動(dòng)掛籃平臺(tái)由桁架平臺(tái)、行走系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及安全附屬設(shè)施組成,如圖1所示。其中,桁架平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)制作,每節(jié)為4m,能分節(jié)段運(yùn)輸、拼裝,用螺栓連接,通常底部布置數(shù)道縱向鋼管增強(qiáng)桁架平臺(tái)的剛度與整體性,以防止桁架平臺(tái)變形過(guò)大;行走系統(tǒng)包括臺(tái)車、配重塊、槽鋼軌道,使臺(tái)車能夠順橋方向按設(shè)定路線前移,同時(shí)還能維持桁架平臺(tái)的平衡性;電氣控制系統(tǒng)包括提升機(jī)(電葫蘆)、配電箱、安全鎖,可利用鋼絲繩提升桁架平臺(tái)上下移動(dòng),滿足不同截面高度的施工要求;安全附屬設(shè)施包括提升索、保險(xiǎn)索、安全繩、纜風(fēng)繩,在施工條件較為惡劣時(shí),桁架平臺(tái)上必須帶纜風(fēng)繩、保險(xiǎn)索,施工人員必須掛安全繩,以保證作業(yè)人員的安全和高空作業(yè)的效率。
圖1 可移動(dòng)掛籃平臺(tái)示意圖(單位:mm)
目前,我國(guó)路橋建管養(yǎng)工程項(xiàng)目主要依賴橋梁檢測(cè)車與搭設(shè)鋼管腳手架。橋梁檢測(cè)車成本高昂,購(gòu)買(mǎi)單輛車的成本達(dá)幾百萬(wàn)元,單日租賃費(fèi)也有幾千元,因此不適用于中、長(zhǎng)期工程。搭設(shè)鋼管腳手架用鋼量多,搭設(shè)幅度大、高度有限,對(duì)橋下交通正常通行影響大,同時(shí)對(duì)地基承載力要求高,需提前進(jìn)行地基加固處理,又是在高空、水上施工,環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)難度大、投入也高。相比之下,可移動(dòng)掛籃平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用鋼量少、重量輕,其采購(gòu)價(jià)格一般在10萬(wàn)~15萬(wàn)元,且使用壽命能達(dá)15年以上,采購(gòu)費(fèi)與使用費(fèi)均較低。
橋梁檢測(cè)車機(jī)動(dòng)性好,不用拆卸安裝,也不用汽車運(yùn)輸,但它的使用受限于其規(guī)格、型號(hào)。其臂展有限(最大臂長(zhǎng)僅有24m),橋梁寬度較大時(shí),不能全斷面作業(yè),且其下降高度有限(最大高度不超過(guò)8m),遇到高大橋墩基礎(chǔ)或變截面梁體時(shí),往往是夠不著??梢苿?dòng)掛籃平臺(tái)克服了以上設(shè)備的不足,其自身重量輕,加上模塊化的設(shè)計(jì),可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的需求和橋梁的寬度適當(dāng)增減,適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)和類型的橋梁。并且,可移動(dòng)掛籃平臺(tái)不占用機(jī)動(dòng)車道,不需要進(jìn)行交通管制,在人流量和車流量大的主干道也可以無(wú)阻礙施工,能承受5~6個(gè)人同時(shí)作業(yè),在提升機(jī)的作用下可以輕松地下降到幾十米以下的橋墩,能發(fā)揮其他設(shè)備無(wú)法達(dá)到的作用和效果。
橋梁檢測(cè)車屬于特種作業(yè)車輛,作業(yè)人員需經(jīng)考試合格后持證上崗操作,且其體積龐大,內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜,電氣設(shè)備多,配件專用性強(qiáng),經(jīng)常因?yàn)槟硞€(gè)微小的電氣元件損壞而造成窩工現(xiàn)象??梢苿?dòng)掛籃平臺(tái)操作人員只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)易培訓(xùn)便可熟練操作,其行走系統(tǒng)和升降系統(tǒng)均可無(wú)線遙控控制,同時(shí)它體積小,構(gòu)造簡(jiǎn)單,電氣設(shè)備(提升機(jī)、臺(tái)車)是通用的、常用的,損壞后容易維修更換,遇到橋面障礙物和墩柱基礎(chǔ)時(shí)能夠輕松地完成跨越。
以濟(jì)陽(yáng)黃河公路大橋裂縫修補(bǔ)為例。該橋梁全長(zhǎng)1165.56m,主橋5跨、引橋8跨、總計(jì)13跨。上部結(jié)構(gòu)為四塔單索面部分斜拉索,主橋梁體為單箱三室變高度箱型截面,箱梁頂寬21m,底寬10~12.2m,主跨(216m)墩頂處梁高8.2m,次邊跨(195m)墩頂處梁高7.5m,各跨跨中處及邊跨直線段高為4m,其他梁底曲線線型采用二次拋物線。該橋跨越黃河,主要承擔(dān)較大的交通運(yùn)輸任務(wù),自開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后的定期檢查中發(fā)現(xiàn),箱梁、橋墩等部位混凝土出現(xiàn)縱向、橫向、斜向、豎向裂縫及蜂窩麻面等病害。
該維修工程的主要特點(diǎn)是橋墩和梁體高大,且第四、第五跨均在水上,維修施工作業(yè)面均在高空,因此水上作業(yè)難度大,高空施工作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)大,工期不確定。鑒于水中搭設(shè)支架的不安全性與橋梁檢測(cè)車下降高度的局限性,結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)條件,可移動(dòng)掛籃平臺(tái)是最佳選擇之一。
可移動(dòng)掛籃平臺(tái)到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后,在技術(shù)人員指導(dǎo)下,將臺(tái)車、配重塊、鋼絲繩運(yùn)抵橋面;將桁架平臺(tái)、提升機(jī)、安全鎖、配電箱運(yùn)抵地面相應(yīng)安裝位置。桁架平臺(tái)在地面拼裝,橋上臺(tái)車及配重系統(tǒng)就位,鋼絲繩由橋上放下將桁架平臺(tái)提升到梁底預(yù)定位置。有時(shí)為了加寬桁架平臺(tái)增大作業(yè)面,可使用兩套桁架平臺(tái)間隔1.5m,中間用鋼管連接,滿鋪腳手板。桁架平臺(tái)兩側(cè)用鋼管連接在橋面上,用鋼絲繩拉住,中間通過(guò)箱梁底板預(yù)留孔穿過(guò)鋼管固定,以維持桁架平臺(tái)的穩(wěn)定性。
根據(jù)《高處作業(yè)吊籃》(GB 19155—2003),上部懸掛機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性條件合格。懸掛機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性必須≥2,即抗傾覆安全系數(shù)等于配重矩與前傾力矩之比,其值不得小于2。計(jì)算模型如下:
式中:P為最大配重重量,50×25kg=1250kg;L1為配重中心到支點(diǎn)間的距離,為2m;L2為承重鋼絲繩中心至支點(diǎn)間的距離,為1m。
F=(桁架平臺(tái)+鋼絲繩+作業(yè)人員+材料、設(shè)備)重量總和÷2。其中,桁架平臺(tái)重量為220kg/節(jié)×6節(jié)=1320kg;鋼絲繩重量為0.3kg/m×4根×60m=72kg;作業(yè)人員重量為80kg×6人=480kg;材料、設(shè)備重量為100kg。故F=(1320+72+480+100)÷2=986kg。
桁架平臺(tái)隨著臺(tái)車的移動(dòng)而移動(dòng),臺(tái)車可由人力推動(dòng)或電力驅(qū)動(dòng)。行走前先將桁架平臺(tái)中間及兩側(cè)固定鋼管拆除,使桁架平臺(tái)與梁體分離,然后順著敷設(shè)在地面的槽鋼軌道對(duì)稱地、同步地緩緩向前移動(dòng)。到達(dá)預(yù)定位置后,由提升機(jī)調(diào)整好高度,并用鋼管重新固定桁架平臺(tái)的中間及兩側(cè),由此進(jìn)行下一節(jié)段的維修工作。
橋梁主體結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施較多,行走過(guò)程中遇到障礙物時(shí),會(huì)直接影響后續(xù)施工進(jìn)度,因此這個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)簡(jiǎn)捷、快速地實(shí)現(xiàn)跨越。(1)當(dāng)可移動(dòng)掛籃平臺(tái)遇到墩柱基礎(chǔ)時(shí),首先要將桁架平臺(tái)下放至橋墩承臺(tái)上。再按節(jié)段拆卸桁架平臺(tái),人工搬運(yùn)到墩柱基礎(chǔ)背面重新拼裝,最后橋面臺(tái)車到位后重新將桁架平臺(tái)提升至背面梁底預(yù)定位置。(2)當(dāng)臺(tái)車懸臂端遇到橋面障礙物時(shí)(如燈桿),首先撤離桁架平臺(tái)上的作業(yè)人員;然后在燈桿前后保持1~2m的間距使用備用臺(tái)車與原臺(tái)車將安全繩越過(guò)燈桿掛在備用臺(tái)車上,使備用臺(tái)車承受桁架平臺(tái)的全部重量;最后將主鋼絲繩掛到備用臺(tái)車掛鉤上,通過(guò)備用臺(tái)車和換繩的方式來(lái)跨越橋面障礙物。
可移動(dòng)掛籃平臺(tái)是一種新型的、特殊的作業(yè)平臺(tái),也是人們由“只建不管”到“又建又管”思想認(rèn)識(shí)的產(chǎn)物,彌補(bǔ)了橋梁后期維修加固的空缺,不僅保證了工程的施工質(zhì)量,還確保了作業(yè)了人員的人身安全。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,橋梁通行荷載日益增大,可移動(dòng)掛籃平臺(tái)將是今后橋梁維修加固中一個(gè)重要的發(fā)展方向。