薛武強 孫九春 曹 虹
騰達建設集團股份有限公司 上海 201204
隨著城市立體化交通的趨勢逐漸顯現(xiàn),公路、鐵路、城市軌道交通涉及交叉的情況日益明顯。而在跨越既有軌道交通線路的橋梁施工中,機械設備可能會對既有線路限界造成一定的侵占[1],因此,不僅要保證新建橋梁建設的進度、質量、安全,還要保證既有線路能夠安全運營。
目前針對跨越既有軌道交通線路的橋梁施工的安全措施,以在既有交通線路上搭設防護棚為主[2],但這種方式對交通影響較大,費用較高。也有部分橋梁采用全封閉式掛籃方案,相比防護棚方案稍有改進[3-4],但仍不能滿足所有安全需求。落地式防護平臺結構簡單穩(wěn)定,但相比附著式防護平臺來說費工費料,且與梁底的貼合程度較低。
本工程中上海軌交10號線橋梁底部與軌交6號線軌道限界距離較小,且上跨橋梁截面形狀較為復雜,有必要研制一種全新的防護措施,既要保證施工的安全性,又要有效提高施工的效率與經濟性。
上海軌交10號線上跨軌交6號線出入場線的節(jié)點橋為(40+75+40) m的3跨預應力連續(xù)梁橋,梁高最大為5.4 m,最小為1.9 m,斷面為雙線U形+箱形結構。全橋共40個塊段,除0#塊和合龍段采用現(xiàn)澆外,其余塊段均采用預制節(jié)段、懸臂拼裝工藝施工。該節(jié)點橋與軌交6號線高架結構成小角度疊交,梁底與軌交6號線軌道接觸網最小距離僅0.598 m。由于現(xiàn)場施工環(huán)境限制(圖1),常規(guī)的懸臂拼裝工藝無法適用,為此創(chuàng)新性地提出了單T構懸臂拼裝工藝。分為東(19#墩)、西(18#墩)2個T構施工,先用架橋機懸臂拼裝東側T構,完成后架橋機過孔至西側T構,以相同方式施工西側T構,最后進行邊跨與中跨的合龍。
圖1 施工平面布置
建設過程中施工設施設備會對軌交車輛的安全運行造成較大影響,需要足夠安全的防護設施保證運行的絕對安全。
可調移動式防護棚平臺主要用于中跨施工防護,阻止施工過程中工具、廢料等掉落到下方軌交線上影響軌道車輛運營安全。其設計因素考慮如下:主梁為變高度梁,支座處與跨中處主梁高差達到3.50 m,跨中與既有線路交叉部位接觸網與梁底最近距離僅0.598 m,需要防護棚能夠調整底部標高,適應梁底線形變化;工地地處我國東部沿海,施工期內可能存在強臺風天氣,因此需要在普通防護平臺“防墜、防電、防火、防水”等功能的基礎上加入防風功能;由于施工方法限制,防護平臺自重需由主梁承擔,因此其接觸部件需要與主梁斷面有較好的貼合性,并且滿足走行要求。防護平臺的強度與剛度需要滿足作業(yè)人員在其上施工。
防護平臺結構由防護骨架、封閉板、防拋網和行走輪構成。整體結構如圖2所示。
圖2 防護平臺結構
防護平臺骨架長12.00 m,頂部寬12.60 m,底部寬9.33 m,分為上下兩部分。上部高3.55 m,頂部采用10#槽鋼結合鋼板焊接成反力架,最前端采用雙拼25#槽鋼制成橫梁,增加防護平臺剛度;側面前半部分采用10#槽鋼焊接成網格狀骨架,后半部分對稱用45#角鋼斜拉;U形梁底部根據(jù)主梁斷面形式設置1.7 m左右內收平臺,并與側面增加斜桿連接,加強剛度。下部4個角點采用φ32 mm精軋螺紋鋼作為懸吊支點,可根據(jù)梁段高度進行調節(jié);側面各設置10道開孔鋼板作為限位卡扣;底板縱向布置2道10#槽鋼作為縱梁,橫向布置間距為1.0 m的45#角鋼與縱梁連接,并在低處設置排水硬管,將平臺內的積水排至輸電線路外側。
封閉板分為內外2層,內層采用厚3 mm鋼板封閉,為施工過程中意外墜落的施工設備及工具提供支承。外層由于防電需要采用絕緣板,軌交6號線接觸網電壓為1.5 kV,絕緣板在選材時,首先應滿足可抗1.2倍接觸網電壓的要求[2],因此采用厚5 mm環(huán)氧樹脂粘貼絕緣板,再用尼龍扎帶和槽鋼綁扎成整體,絕緣板可承受50 kV電壓,可有效避免高電壓的擊穿效應。
行走輪為防護平臺的走行裝置,并起著傳遞結構重力的作用。防護平臺在主梁兩側頂部均設置有反力架,每側反力架內含有上、下、左、右4組行走輪(圖3),對防護平臺除順橋向外所有方向的運動進行約束。同時,行走輪和反力架共同起到調節(jié)作用,控制防護平臺及橋梁結構的平衡,保證結構的安全。考慮到行走的平順性和預制梁的施工誤差,行走輪內部設置了彈簧,可以自行調節(jié)行走輪與結構之間的間隙。
圖3 行走輪構造
防拋網設置在防護平臺頂部的左右兩側,骨架采用高120 cm的25#方鋼立柱,向外傾斜30°,間距120 cm。為確保物體不會掉落,骨架外周采用白色細目鋼絲網封閉,鋼絲網孔眼大小不大于1 cm×1 cm[5]。防拋網邊緣與骨架采用鋼絲綁扎。
由于施工地點處于我國東部沿海,施工期間需考慮強臺風的潛在影響,因此在收到風暴預警時,應將防護平臺退后至所在側0#塊上,與橋梁通過精軋螺紋鋼進行錨固,同時拆除防拋網(圖4)。
圖4 抗風措施
自動跟隨式張拉吊籃主要用于為梁段拼裝施工提供操作平臺,同時保障作業(yè)人員的安全。其設計考慮如下:
1)主梁斷面為U形+箱形斷面,主梁上部寬度明顯大于下部,為保證吊籃可與防護平臺協(xié)同工作,需要吊籃具有橫向寬度調節(jié)功能。
2)吊籃頂部懸掛于架橋機主桁梁下方,為方便施工過程中平臺的移動,使用電動機驅動。
3)吊籃下方為軌交運行線路,為防止柔性吊籃因空中擺動,影響司機運行,需設置約束機構,吊籃只能在約束機構內部上下移動。
自動跟隨式張拉吊籃主要由電動行走輪、懸掛架、導鏈葫蘆、保險架和操作平臺組成,如圖5所示。電動行走輪對扣在架橋機小縱梁上,作為張拉吊籃行走的動力。
圖5 施工吊籃結構
懸掛架長8.80 m,寬1.56 m,采用8#槽鋼加工而成,通過行走輪懸掛于主桁架上。保險架采用4根豎向11#方鋼套9#方鋼形成伸縮桿,桿件間設置4根橫向9#方鋼焊接成為剛性格構,起到限位保險作用。設置5 t倒鏈葫蘆+φ20 mm鋼絲繩承受吊籃平臺重力,倒鏈葫蘆可調節(jié)吊籃懸掛高度。
操作平臺分為平臺本體和伸縮平臺2個部分。平臺本體長8.40 m,寬1.27 m,前后有高1.53 m的防護欄桿。伸縮平臺單邊長1.80 m,橫向截面略小于平臺本體,伸出后吊籃總寬度可達12 m。伸縮端可根據(jù)所需操作長度進行伸縮,最多可容納4人同時進行施工操作。
防護平臺在地面整裝完畢后,由汽車吊起吊,調整吊具位置,保證水平。使用手拉葫蘆將防護平臺的限位導軌與主梁兩側對位,根據(jù)0#塊處主梁高度調整防護平臺變高卡扣位置,將防護平臺向內推進6.4 m后與0#塊頂部預埋件間采用鋼拉索進行固定[6]。
拼裝好一個梁段后,防護平臺沿主梁中軸線緩慢同步向前頂推一個梁段的長度,到位后與節(jié)段頂部預埋件間采用鋼拉索固定,根據(jù)下一節(jié)段高度調整變高卡扣高度,開始下一節(jié)段防護。
完成東側塊段拼裝后,防護平臺后退至5#塊上,減小防護平臺自重對T構產生的傾覆力矩。
待架橋機過孔進行到如圖6所示的工序時,防護平臺移動至東側T構最前端,采用天車吊具吊掛防護平臺,緩慢前移至其尾端完全脫開T構前端,繼續(xù)前移至西側T構0#塊前端再旋轉180°,后端先穿入0#塊,再將防護平臺向內推進6.4 m后與0#塊頂部預埋件間采用鋼拉索進行固定。因天車下部橫梁過短,實際吊運時增加了雙拼H500 mm×200 mm型鋼用作扁擔梁。
圖6 過孔示意
施工吊籃在地面組裝完畢后,由汽車吊安裝到位。節(jié)段安裝前,電動行走輪帶動施工吊籃前行至超過待安裝節(jié)段長度1.0 m位置后停止,待天車攜帶梁塊至安裝位置并臨時固定后,吊籃回退至防護平臺前方0.2 m位置。
先將吊籃兩側伸縮平臺縮進至能夠進入防護平臺,再調整鋼纜懸吊長度至合適位置后卡緊保險架,繼續(xù)回退至梁塊前方0.2 m處,張拉部分預應力筋。
張拉完成后解除保險架卡扣,收短鋼纜長度,提升吊籃至預定位置,重新卡緊剛性保險架,伸出兩側伸縮平臺,張拉其余預應力筋。完成全斷面的預應力筋張拉以后,可前移吊籃進行下一塊段的安裝工作。
當接收到強臺風天氣預警時,吊籃停止原有施工操作,提升吊籃高度至籃底高于主梁梁頂,開動走行裝置,將吊籃緩慢移動至最近的架橋機支腿側面,放松吊籃鋼纜使吊籃支承于主梁上,通過鋼絲繩與橋面預埋件進行固定,做好防臺風準備。
經過現(xiàn)場實際施工驗證,可調移動式防護平臺與自動跟隨式張拉吊籃,具有結構簡單、安全可靠、適用性強等特點,整體施工性能優(yōu)異,具有推廣應用價值。