陳立慶 CHEN Li-qing；付洪浩 FU Hong-hao

（中交一航局第二工程有限公司，青島 266071）

0 引言

某路橋項(xiàng)目位于沙特東部省，業(yè)主為沙特阿美石油公司，項(xiàng)目包含一座跨越鐵路線的橋梁。該橋主體跨越既有鐵路，跨度75m，寬度62.36m，橋梁共兩跨，每跨18 榀。該鐵路線為達(dá)曼-利雅得的唯一鐵路線路，交通運(yùn)輸繁忙，鐵路部門對(duì)許可辦理及施工過程管控要求嚴(yán)苛。T 梁架設(shè)施工為鐵路局管控等級(jí)最高施工作業(yè)，許可辦理過程安全、設(shè)計(jì)、運(yùn)營等多部門參與審核，T 梁架設(shè)施工需在沙特鐵路局下發(fā)的許可期天窗時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。

1 研究概況

1.1 技術(shù)參數(shù)

橋梁上部采用后張法預(yù)應(yīng)力T 梁結(jié)構(gòu)，每跨18 榀，共2 跨，共36 榀。T 梁凈長分31.826m 和37.826m 兩種規(guī)格，凈高1.8m，上翼寬1.64m，下翼寬0.75m，腹板寬0.3m，31.826m 長梁重92T，37.826m 長梁重106T，T 梁預(yù)埋吊點(diǎn)，采用四點(diǎn)吊。

1.2 現(xiàn)場條件

根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及跨鐵路線特點(diǎn)，在該橋附近設(shè)置預(yù)制場。運(yùn)梁通道、吊機(jī)站位場地根據(jù)吊機(jī)、拖車型號(hào)等進(jìn)行計(jì)算并準(zhǔn)備，根據(jù)沙特鐵道部要求，鐵路圍欄距離鐵路軌道至少2.1m，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，重新將兩側(cè)圍欄改線以滿足吊裝作業(yè)空間。

1.3 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

沙特交通部規(guī)范、阿美石油公司業(yè)主的規(guī)范體系。

2 跨鐵路線T 梁安裝研究與應(yīng)用

2.1 方案比選

①方案一：架橋機(jī)架梁方案，炮車運(yùn)輸T 梁至現(xiàn)場，架橋機(jī)裝梁。

本方案理論及施工工藝成熟，設(shè)備成本較低。存在以下不利因素：一是業(yè)主安全管理體系嚴(yán)苛，目前業(yè)主尚無架橋機(jī)使用先例，最終接受程度較低，國內(nèi)設(shè)備和操作手的認(rèn)證取證工作周期長且通過難度極大；二是兩側(cè)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)特殊，回填周期長，工期不可控。

②方案二：常規(guī)吊機(jī)架梁方案，炮車運(yùn)輸T 梁至現(xiàn)場，大型履帶吊進(jìn)行T 梁吊裝。

本方案在沙特市場也較為多見，且我方有1 臺(tái)大型履帶吊，履帶吊就位、挪車、收車時(shí)間更短，有利于臨線施工作業(yè)。

綜上分析，本次施工選用方案二履帶吊架梁方案。

2.2 施工準(zhǔn)備

2.2.1 履帶吊選型

T 梁共兩種，分別重106 噸和92 噸；鐵路兩側(cè)圍欄間距離為11m，考慮履帶與圍欄安全間距不少于0.5m，前3榀T 梁吊裝過程中工作半徑超過19m。

根據(jù)T 梁特點(diǎn)及現(xiàn)場條件，結(jié)合當(dāng)?shù)卦O(shè)備租賃市場情況，最終選擇600T 履帶吊進(jìn)行T 梁吊裝工作。600T 履帶吊，CC 2800-1 型，尾部配重180 噸，車體中心壓重60T，采用重輕混合主臂工況，臂桿長度選用66m，回轉(zhuǎn)范圍360°，兩條履帶中心距8.4m。

吊裝工況及驗(yàn)算：吊機(jī)主鉤荷載160t，鋼絲繩10 股，最大起吊荷載155.5t。鋼絲繩和卡環(huán)選用須經(jīng)過業(yè)主指定檢測結(jié)構(gòu)檢測并取得認(rèn)證后方可使用，吊機(jī)及吊索具配備如圖2 所示。

圖2 跨線T 梁吊裝工況示意圖

最不利工況如下：梁長31.826m，工作半徑19m。

根據(jù)主掛鉤型號(hào)，吊機(jī)最大起吊荷載155.5t，工作半徑為19m 時(shí)，查詢吊機(jī)起重性能表，該半徑最大起重荷載為119.5t，該工況下T 梁重92t，主吊鉤重6.2t，鋼絲繩、卡環(huán)重5.0t，其他連接件考慮0.5t，總重量為92+6.2+5.0+0.5=103.7t<155.5t，吊重滿足要求。鋼絲繩受力選用的鋼絲繩和卡環(huán)滿足使用要求。

圖1 橋梁側(cè)面示意圖

根據(jù)吊機(jī)工作性能表，荷載使用率=103.7/119.5=86.78%。

2.2.2 拖車選型

根據(jù)本項(xiàng)目現(xiàn)場特點(diǎn)及設(shè)備市場情況，選用液壓模塊式組合拖車進(jìn)行T 梁運(yùn)輸。如圖3 所示，將37.826m 長的T 梁裝車后，車身總長約56m，車頭部分最小轉(zhuǎn)彎半徑41.15m，根據(jù)拖車性能，道路最大橫坡要求2%，最大縱坡要求4%。

圖3 運(yùn)梁拖車參數(shù)及裝梁示意圖

2.2.3 人員準(zhǔn)備

配備取得阿美認(rèn)證的特種設(shè)備操作手，履帶吊操作手、一級(jí)信號(hào)工、拖車操作手、升降機(jī)操作手、安全員等，其他的輔助施工技術(shù)人員、工人、調(diào)度等根據(jù)需要配置。

根據(jù)沙特鐵道部的要求，所有參與跨鐵路線橋梁施工的人員進(jìn)行臨線作業(yè)培訓(xùn)。由施工方提供2 名沙特籍協(xié)調(diào)員專門負(fù)責(zé)與鐵道部調(diào)度中心進(jìn)行對(duì)接，協(xié)調(diào)員需要經(jīng)過培訓(xùn)考試認(rèn)證，現(xiàn)場所有施工活動(dòng)，以調(diào)度中心指令為準(zhǔn)。

2.2.4 施工模擬

由于施工作業(yè)空間非常受限，在施工前對(duì)全部施工工序使用軟件建模進(jìn)行全面模擬，對(duì)設(shè)備選型、吊機(jī)站位等進(jìn)行優(yōu)化，提前確定每榀T 梁的工況，確保T 梁架設(shè)過程順利。同時(shí)考慮到夜間施工的具體要求，對(duì)燈光照明情況進(jìn)行模擬，照度值滿足阿美石油公司對(duì)夜間吊裝作業(yè)的要求。（圖4）

圖4 T 梁架設(shè)施工動(dòng)畫模擬

2.3 跨鐵路線T 梁安裝控制要點(diǎn)

2.3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→橡膠支座安裝→預(yù)制場裝車→T 梁運(yùn)輸→T 梁吊裝

2.3.2 架梁準(zhǔn)備

①運(yùn)梁通道準(zhǔn)備。結(jié)合T 梁重量及運(yùn)梁拖車參數(shù)，確定運(yùn)梁通道所需的抗壓強(qiáng)度為P=28kPa。運(yùn)梁通道換填30cm 厚路基回填材料，整平壓實(shí)，壓實(shí)度檢測按規(guī)范要求達(dá)到95%以上。②吊機(jī)架梁作業(yè)場地準(zhǔn)備。對(duì)橋址吊機(jī)架梁作業(yè)場地，在原地面基礎(chǔ)上換填1m 厚的路基回填材料，整平，灑水，壓實(shí)。履帶吊所需地基承載力計(jì)算：荷載主要考慮吊機(jī)及T 梁自重以及風(fēng)荷載，根據(jù)沙特官方公布SBC-301 可查當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)基本風(fēng)速為155km/h，最不利荷載為37.826mT 梁起吊過程，最大地面承載力為405.48 kN/m2，具體參數(shù)如圖5。地基承載力檢測試驗(yàn)：在施工現(xiàn)場吊機(jī)站位區(qū)域選點(diǎn)進(jìn)行檢測，采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D1196，試驗(yàn)用的平板半徑450mm，在755kPa 加載壓力下未發(fā)現(xiàn)剪切破壞，最大試驗(yàn)壓力下的板沉降為1.85mm，最終平板沉降為0.87mm。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，換填地基滿足吊機(jī)吊裝作業(yè)要求。（圖6）③檢查預(yù)制T 梁的數(shù)量、外形尺寸、外伸鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)留孔、吊點(diǎn)等是否正確，并做好記錄。④根據(jù)梁的布置情況對(duì)梁進(jìn)行編號(hào)，安裝起吊過程中對(duì)號(hào)入座，以免發(fā)生返工。⑤測量人員復(fù)測支座墊石標(biāo)高，標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)。⑥架梁設(shè)備檢查：600T 履帶吊及配套吊具、炮車及配套加固工具進(jìn)場檢查。⑦人員進(jìn)場：對(duì)吊機(jī)操作手、信號(hào)工、炮車操作手、升降機(jī)操作手等人員進(jìn)行證件查驗(yàn)，確保持證上崗，施工人員個(gè)人安全用品佩戴，作業(yè)前安全交底。

圖5 地基承載力參數(shù)要求

圖6 地基承載力試驗(yàn)檢測結(jié)果

2.3.3 橡膠支座安裝

T 梁架設(shè)之前需進(jìn)行橡膠支座安裝驗(yàn)收，使用全站儀對(duì)橡膠支座進(jìn)行放樣，然后按照?qǐng)D紙規(guī)范對(duì)墊石進(jìn)行局部打磨，保證橡膠支座安裝規(guī)范所要求的平整度。在橡膠支座安裝時(shí)需要將梁的定位軸線使用記號(hào)筆標(biāo)記在表面，方便工字梁安裝時(shí)對(duì)正校準(zhǔn)。為便于初步定位，提前在蓋梁上標(biāo)注T 梁安放位置，安排升降機(jī)作為上下通道。

2.3.4 預(yù)制場裝車

炮車啟動(dòng)，在預(yù)制場兩端等待，按要求安裝鋼絲繩和卡環(huán)，梁兩端各拴兩條纜風(fēng)繩，吊機(jī)緩慢起鉤，四個(gè)方向拉緊纜風(fēng)繩，配合梁離地，防止梁體旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，主臂朝運(yùn)梁車方向回轉(zhuǎn)，T 梁吊起離地面約2m 高度，轉(zhuǎn)至預(yù)先計(jì)劃的炮車位置，炮車就位，在炮車平臺(tái)上提前加裝角鋼，從兩側(cè)保護(hù)T 梁穩(wěn)定性，角鋼間距約80cm，確保不影響T 梁安放，車上提前放置橡膠墊，T 梁緩慢降落在橡膠墊上，摘鉤，取掉鋼絲繩。固定T 梁，將鐵鏈與T 梁上部鋼筋與運(yùn)梁車體連接在一起，兩端左右相互對(duì)拉，并使用收緊器收緊，鐵鏈與T 梁接觸的地方需要方木對(duì)混凝土進(jìn)行保護(hù)，避免將混凝土拉裂拉破。

2.3.5 T 梁運(yùn)輸

裝車完畢后，運(yùn)梁拖車按照規(guī)劃好的路線行駛，運(yùn)梁拖車要?jiǎng)蛩傩旭?，運(yùn)至橋址現(xiàn)場。運(yùn)輸途中安排專門人員隨車觀察，行進(jìn)過程使用運(yùn)梁車液壓調(diào)平裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)平，確保梁體垂直度，直至運(yùn)輸至現(xiàn)場指定位置，然后摘鉤，準(zhǔn)備吊裝卸車。

2.3.6 T 梁吊裝

①在沙特鐵道部規(guī)定的施工天窗時(shí)間開始后，炮車就位，吊機(jī)就位，炮車停放至指定位置后，安裝鋼絲繩、卡環(huán)，梁兩端各拴兩條纜風(fēng)繩，共4 條，每條纜風(fēng)繩配置3 名力工。

②600T 吊機(jī)緩慢起鉤，四個(gè)方向適度拉緊纜風(fēng)繩，配合梁離地，將梁吊至底部高于蓋梁的高度，防止T 梁碰撞立柱及蓋梁，緩慢旋轉(zhuǎn)T 梁，保證4 組人員在正確位置，靠近安裝位置，T 梁吊裝過程中下部嚴(yán)禁人員站立或穿越，梁降落至支座上方基本就位。

③T 梁基本就位后炮車離開，兩側(cè)升降機(jī)同時(shí)就位，作為上下通道，人員輔助梁就位，安裝要保證T 梁的中線和支座的中線以及T 梁的外邊線與支座的外邊線重合。

④為了確保結(jié)構(gòu)安全，第1 榀梁安裝就位后需要在梁底部安裝臨時(shí)支撐，使用千斤頂、撬杠等對(duì)梁體進(jìn)行加固，自第2 榀梁安裝就位后需要與前一榀T 梁上部進(jìn)行鋼筋連接加固，T 梁安裝就位并且臨時(shí)加固完成后，摘鉤。

3 工藝實(shí)施效果

圖7 T 梁架設(shè)

本項(xiàng)目和其他橋梁吊裝工程比較主要特點(diǎn)和難點(diǎn)在于以下三點(diǎn)：一是附屬影響因素繁多，由于本次施工的橋梁跨越正在運(yùn)行中的鐵路線，帶來了如鐵路圍欄改移，鐵路線造成吊機(jī)站位安排，火車運(yùn)行帶來的窗口期施工等系列問題；二是安全風(fēng)險(xiǎn)更高，要嚴(yán)格控制窗口期工作時(shí)間，同時(shí)嚴(yán)格禁止雜物掉落鐵路圍欄內(nèi)部，以免影響火車行駛安全；三是施工許可辦理程序復(fù)雜，沙特鐵道路和業(yè)主阿美石油公司均高度重視，從施工方案、安全方案等文件資料的審核，到現(xiàn)場實(shí)施過程的管控，均采用最嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。

本次跨鐵路線大型T 梁吊裝施工組織有條不紊，我方與沙特鐵道部、阿美業(yè)主等各方溝通配合順暢，按照既定方案按時(shí)、保質(zhì)、安全地完成了施工任務(wù)。從實(shí)施情況來看：一是工藝方案切實(shí)可行，特別是在施工過程對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和技術(shù)重難點(diǎn)的把控上，做到了理論數(shù)據(jù)指導(dǎo)實(shí)踐操作，并將實(shí)踐操作反饋到理論數(shù)據(jù)之中，使得最終工藝方案更加具體、專業(yè)；二是施工過程安全可靠，施工方案、安全控制方案、吊裝設(shè)備、操作人員等均通過沙特鐵道部、阿美石油公司和我方的三重把控，施工過程中安全管控全方位無死角，整個(gè)過程安全可控。

4 效益評(píng)估

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

此次施工重視技術(shù)管理和技術(shù)創(chuàng)新，提前針對(duì)施工過程中的各種難點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，對(duì)各施工工序使用3D 建模進(jìn)行了全面模擬，對(duì)設(shè)備選型、吊機(jī)站位等進(jìn)行了多次優(yōu)化。拿到施工許可后第一時(shí)間迅速反應(yīng)，按照專項(xiàng)方案組織施工，周密安排，最終比許可時(shí)間提前4 天完成了架設(shè)任務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 社會(huì)效益

此次T 梁架設(shè)施工跨越既有運(yùn)營鐵路，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)極高，業(yè)主及鐵路局高度重視，鐵路局也為此多次調(diào)整運(yùn)行圖。架梁工作的順利完成展示了中國企業(yè)敢打敢拼、開放合作的良好形象，項(xiàng)目建成后將直接打通能源城與利雅得、達(dá)曼等城市的高速公路網(wǎng)，極大提升能源城的建設(shè)速度和運(yùn)輸效能，成為中國企業(yè)在沙特踐行“一帶一路”倡議的重要印記。

5 結(jié)語

大型履帶吊進(jìn)行跨線橋梁架設(shè)的工藝非常適用于沙特地區(qū)的市場環(huán)境，我方主動(dòng)適應(yīng)當(dāng)?shù)厥袌鎏攸c(diǎn)的同時(shí)，優(yōu)化應(yīng)用模式，成功地將該工藝在工況復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)極高的跨既有鐵路線橋梁安裝施工中應(yīng)用，對(duì)中國企業(yè)繼續(xù)站穩(wěn)并不斷開拓沙特市場具有積極的意義，也為此后類似的大型跨線橋梁安裝積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。