楊浩杰

（中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司，天津301700）

0 引言

葉柏壽至赤峰鐵路擴(kuò)能改造工程，線路長(zhǎng)137.326km，位于遼寧省朝陽市及內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市境內(nèi)。小鋼梁改造工程為此項(xiàng)目施工重點(diǎn)，全線小鋼梁改造21 處，小鋼梁采用原位現(xiàn)澆，需對(duì)既有線進(jìn)行線路加固，所需天窗點(diǎn)多，慢行處多，對(duì)既有線行車安全隱患大，并直接降低鐵路的運(yùn)輸能力。

經(jīng)過與運(yùn)輸部門多次溝通研究，初步擬定施工方案采用48h 大封鎖“天窗”的方式進(jìn)行實(shí)施。采用大封鎖方案施工，極大降低了行車安全風(fēng)險(xiǎn)、工期風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)等，經(jīng)測(cè)算工期預(yù)計(jì)提前6～8 個(gè)月、管理成本降低10%。

1 大封鎖方案概述

為最大程度地減少行車運(yùn)輸與施工間的干擾，葉赤電化擴(kuò)能改造工程采用48h 大封鎖的形式進(jìn)行施工，集中人力及設(shè)備進(jìn)行大范圍同步施工能最大程度減少營(yíng)業(yè)線多類型項(xiàng)目施工對(duì)鐵路行車的干擾。

全線施工中難度最大、影響時(shí)間最長(zhǎng)、安全風(fēng)險(xiǎn)最高的施工項(xiàng)目是小鋼梁改造，其中控制性工序?yàn)榧扔袠蚨张_(tái)破除和頂進(jìn)施工。大封鎖施工以小鋼梁改造和頂進(jìn)橋涵施工為主。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況估算破除既有橋墩臺(tái)用時(shí)約15～24h、頂進(jìn)施工耗時(shí)需要約12～18h，此兩項(xiàng)關(guān)鍵工序耗時(shí)約為27～42h?？紤]在此兩項(xiàng)工序前后還有斷軌、回填、道砟搗固、軌道恢復(fù)等工序，小鋼梁改造施工時(shí)封鎖時(shí)間最短為48h[1]。

在大封鎖施工前，完成頂進(jìn)橋涵的預(yù)制、三電遷改等準(zhǔn)備工作，為營(yíng)業(yè)線集中施工做好準(zhǔn)備。在葉赤線鐵路大封鎖期間，施工現(xiàn)場(chǎng)組織人員、設(shè)備及材料進(jìn)行有序施工，確保施工任務(wù)完成的同時(shí)，保證線路準(zhǔn)時(shí)開通。

2 施工特點(diǎn)

此工程按原設(shè)計(jì)方案絕大部分施工項(xiàng)目下穿營(yíng)業(yè)線，營(yíng)業(yè)線施工干擾大，施工安全和工期壓力大。全線如按正常流程逐個(gè)結(jié)構(gòu)物施工，行車慢行點(diǎn)需93處，封鎖“天窗”2625 個(gè)，將會(huì)對(duì)葉赤線鐵路運(yùn)行帶來較大的安全風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)輸能力減弱及經(jīng)濟(jì)損失[2]。

2.1 行車安全

葉赤鐵路線路長(zhǎng)，工點(diǎn)多，全線架設(shè)D 梁施工的工點(diǎn)多達(dá)65 處，慢行時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)3～6 個(gè)月的工點(diǎn)有21 處（小鋼梁改造），直接給營(yíng)業(yè)線行車安全帶來較大隱患。在施工過程中D 梁檢修、線路維護(hù)、日常檢測(cè)等小環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏都有可能引發(fā)行車事故，妨礙既有線的正常運(yùn)營(yíng)。

采用大封鎖施工方案，涉及營(yíng)業(yè)線施工的小鋼梁改造只要分三次封鎖便可以完成，期間穿插安排接觸網(wǎng)立桿、站場(chǎng)改造等工作內(nèi)容，直接消耗“天窗”2096個(gè)、行車慢行點(diǎn)93 處，通過合理組織施工隊(duì)伍，確保施工作業(yè)按照批復(fù)的施工計(jì)劃以及施工組織方案進(jìn)行，降低了對(duì)營(yíng)業(yè)線運(yùn)行干擾時(shí)間，同時(shí)也降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，能夠有效地確保行車、人身及設(shè)備的安全，做到“一人不傷、一事不出、一點(diǎn)不延”，達(dá)到減少施工對(duì)行車影響的目的，確保運(yùn)輸旺季的鐵路運(yùn)量[3]。

2.2 成本節(jié)約

大封鎖施工具有集中性、連續(xù)性的特點(diǎn)，多個(gè)工點(diǎn)集中封鎖施工，在很大程度上降低了封鎖施工成本，提高了施工效率。如果封鎖施工能夠一次完成多個(gè)工點(diǎn)，通過現(xiàn)場(chǎng)合理化資源調(diào)配，可大大減少機(jī)械設(shè)備的多次進(jìn)場(chǎng)費(fèi)用和人員設(shè)備的閑置。相比逐個(gè)施工，可以最少的施工成本達(dá)到較高效率的效果，通過大封鎖施工資源配備與整合，管理成本降低10%。

2.3 工期

全線需慢行93 處、封鎖施工工點(diǎn)191 處、多且分散，而天窗數(shù)量少、區(qū)間慢行處少，對(duì)施工作業(yè)帶來不同程度的限制，這必然會(huì)延長(zhǎng)施工作業(yè)時(shí)間，致使葉赤線小鋼梁改造及頂進(jìn)橋涵等工程的總工期難以得到保證甚至拖延[4]。

采用大封鎖施工集中人力、設(shè)備多區(qū)段、多專業(yè)同時(shí)進(jìn)行大范圍施工，可規(guī)避天窗數(shù)量少、區(qū)間慢行處少等制約葉赤線電氣化改造施工進(jìn)度的風(fēng)險(xiǎn)因素，同時(shí)能夠有效地縮短各工點(diǎn)施工持續(xù)時(shí)間，使小鋼梁改造及頂進(jìn)橋涵等工程的施工工期預(yù)計(jì)縮短6～8個(gè)月。

3 小鋼梁改造頂進(jìn)施工方案及工藝

3.1 小鋼梁改造頂進(jìn)施工方法概述

全線小鋼梁改造框架涵頂進(jìn)施工共計(jì)21 處，為下穿既有鐵路，采用一次頂進(jìn)施工。為保證線路安全，框架涵主體及翼墻在大封鎖前完成預(yù)制，在大封鎖期間進(jìn)行頂進(jìn)工作[5]。

頂進(jìn)所需材料、機(jī)具提前進(jìn)場(chǎng)，待封鎖命令下達(dá)后組織機(jī)械、人員按照鐵路技規(guī)要求進(jìn)行斷軌。在確保鋼梁支護(hù)體系穩(wěn)定的情況下，采取將整體或分段分解拆除的方式進(jìn)行鋼梁的拆除。橋墩臺(tái)破除采用爆破的方式將既有橋墩臺(tái)進(jìn)行破除，隨后進(jìn)行路基開挖、頂進(jìn)作業(yè)，頂進(jìn)完成后立即進(jìn)行線路恢復(fù)，如圖1（a）、圖1（b）所示。

圖1（a） 小鋼梁既有現(xiàn)狀

圖1（b） 小鋼梁拆除、線路開挖

3.2 工藝流程

小鋼梁改造施工的主要施工流程：工作坑開挖—涵身預(yù)制—線路拆除—小鋼梁拆除—橋墩臺(tái)破除—框架涵頂進(jìn)、就位—回填級(jí)配碎石—線路恢復(fù)。

3.3 線路拆除

在大封鎖命令下達(dá)后，首先將木枕上與既有鋼梁橋縱梁連接的定位銷用氧焊進(jìn)行切割，然后將橋上的25m 線路進(jìn)行斷軌并采用吊車拆除后移至既有橋臺(tái)護(hù)錐的空曠處，鐵路枕木碼放整齊，以不影響后續(xù)頂進(jìn)施工為宜[6]。

3.4 小鋼梁拆除

線路拆除后首先應(yīng)進(jìn)行既有鋼橋的欄桿及人行道板等附屬工程的拆除，拆除采用氧焊切割和吊車吊裝配合的方式進(jìn)行。

大封鎖前3～5d 對(duì)既有鋼梁橋支座的地腳螺栓進(jìn)行涂油、潤(rùn)滑，以便地腳螺栓的螺母能順利擰開；對(duì)于個(gè)別已經(jīng)銹死無法擰動(dòng)的螺栓，采用氧焊進(jìn)行割除。支座地腳螺栓的螺母處理后，松開既有支座的卡板，采用汽車吊將鋼梁整體吊裝并移至既有橋空曠處。

4 橋墩臺(tái)破除

4.1 爆破總體安排

爆破及清理工作時(shí)間只有13～14h，為保證施工進(jìn)度，此工程大封鎖前采用湯姆洛克全液壓中深孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔工作，鉆孔直徑76mm，爆破橋墩及基礎(chǔ)一次爆破成型?；炷翚?jiān)猛诰驒C(jī)和自卸車配合予以清理，液壓破碎鎬輔助破碎大塊。根據(jù)設(shè)計(jì)圖，明確鉆孔及爆破深度[7]。

4.2 技術(shù)設(shè)計(jì)方案

4.2.1 橋墩爆破技術(shù)設(shè)計(jì)

（1）橋墩布孔

橋墩炮孔布置如圖2所示。

圖2 炮孔布置示意圖

（2）主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)見表1。

4.2.2 橋墩基礎(chǔ)爆破技術(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)橋梁施工經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)老橋建設(shè)時(shí)的技術(shù)分析，橋墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋墩基礎(chǔ)炸藥包在炮孔與各個(gè)線上交叉點(diǎn)上，其炮孔布置見圖示。爆破參數(shù)見表1。

表1 炮孔布置主要技術(shù)參數(shù)表

（1）布孔

橋墩基礎(chǔ)炮孔布置如圖3所示。

圖3 橋墩基礎(chǔ)炮孔布置示意圖

（2）主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)詳見表2。

表2 基礎(chǔ)炮孔布置主要技術(shù)參數(shù)表

4.2.3 防護(hù)設(shè)計(jì)

爆破拆除的舊橋數(shù)量多爆破量大，且緊鄰既有線，因此對(duì)該爆破體采取覆蓋防護(hù)和遮擋防護(hù)相結(jié)合的方式。橋基礎(chǔ)的炮孔每鉆完一個(gè)就用袋子堵好；對(duì)橋墩采用兩層草墊子，一層鐵絲網(wǎng)纏繞防護(hù)，并且在舊橋外側(cè)橋墩位置懸掛荊芭和草墊子進(jìn)行遮擋防護(hù)，所有防護(hù)均在裝藥之前完成[8]。

4.2.4 安全警戒與信號(hào)

爆破作業(yè)全過程都存在安全警戒問題，在起爆階段，其主要工作是安全警戒。作業(yè)期間安全警戒的范圍是爆破作業(yè)區(qū)與周圍地區(qū)的分界線，警戒區(qū)10m 內(nèi)用警示旗和警示繩全部封閉；禁止無關(guān)人員進(jìn)入，防止爆破器材丟失，檢查施工安全情況，制止人員在作業(yè)區(qū)內(nèi)吸煙、打鬧、違章作業(yè)等。

在爆破后派爆破技術(shù)人員和專業(yè)的爆破員進(jìn)入爆破現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆后檢查，經(jīng)檢查確保無盲炮險(xiǎn)情后方可容許作業(yè)人員進(jìn)入[9]。

5 框架涵頂進(jìn)

5.1 頂進(jìn)前施工準(zhǔn)備

勞動(dòng)力、機(jī)械設(shè)備及應(yīng)急物資的準(zhǔn)備，頂進(jìn)前根據(jù)施工工序所需配置相應(yīng)數(shù)量的人員、機(jī)械設(shè)備、頂進(jìn)設(shè)備、運(yùn)輸車輛、應(yīng)急物資等。高壓油泵、千斤頂和頂鐵等頂進(jìn)設(shè)備安裝完成后進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2 觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置

在涵體后方，離后背墻稍遠(yuǎn)距離處設(shè)立觀測(cè)點(diǎn)，以觀測(cè)涵體頂進(jìn)時(shí)的中線和水平偏差。在涵體四個(gè)角上設(shè)置高程觀測(cè)點(diǎn)，頂進(jìn)方向偏差觀測(cè)用涵體中線控制，另外為了觀測(cè)頂進(jìn)中后背的變形情況，在后背墻兩端設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行變形觀測(cè)[10]。

5.3 啟動(dòng)（試頂）

試頂工作以頂動(dòng)框架橋?yàn)橹?，試頂頂力不宜過大，約為頂進(jìn)橋（涵）結(jié)構(gòu)自重的0.4 倍，使頂鎬同步逐漸加壓，每次升壓后穩(wěn)定5min，派專人對(duì)設(shè)備及滑板、后背墻、涵體進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查各部位無異?，F(xiàn)象后再開泵，直至框架橋啟動(dòng)。試頂完后再進(jìn)行一次全面的檢查，如各部位情況均良好便可進(jìn)行正式頂進(jìn)作業(yè)。

5.4 挖土、運(yùn)土作業(yè)

挖掘土方時(shí)，必須由上往下進(jìn)行，嚴(yán)格控制挖土深度。做到“短、平、快”，同時(shí)挖土與測(cè)量工作緊密配合，設(shè)高程控制點(diǎn)，嚴(yán)格控制開挖面高程，根據(jù)涵體偏差情況及時(shí)掌握挖土方法。

5.5 框架橋涵正式頂進(jìn)

土方開挖完成后開始頂進(jìn)施工，開動(dòng)高壓油泵使千斤頂受液壓力而產(chǎn)生頂力，推動(dòng)箱身前進(jìn)。當(dāng)千斤頂已到限位時(shí)，控制操作系統(tǒng)把活塞退回原位，在空檔處增放頂鐵，以待下次開頂，循環(huán)往復(fù)，直至就位[11]。

6 恢復(fù)線路

在大封鎖前，備足恢復(fù)線路所需的道砟、混凝土枕、扣配件及鋼軌等，道砟提前裝袋碼放至既有橋臺(tái)兩側(cè)的路肩上，混凝土枕提前運(yùn)至既有橋址。待頂進(jìn)就位后，立即組織進(jìn)行鋪砟、布枕、連接線路、搗固等工作。線路恢復(fù)后，經(jīng)鐵路管理部門確認(rèn)達(dá)到放行列車條件，方可開通線路，經(jīng)整修養(yǎng)護(hù)線路后逐漸恢復(fù)到正常速度[12]。

施工結(jié)束，開通線路后首列限速15km/h，第二列限速25km/h，第三列限速45km/h，且不少于4 小時(shí)，以后按60km/h、80km/h 各不少于24 小時(shí)階梯提速，其后正常。

7 結(jié)語

此施工方案為沈陽鐵路局首例，采用48h 大封鎖進(jìn)行集中頂進(jìn)，它從根本上保證了既有線行車安全，并最大程度地降低了對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)挠绊?。間接地加快施工進(jìn)度、減少直接成本，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益雙贏，為今后類似工程的施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。