李華健

（中鐵二十四局集團(tuán)江蘇工程有限公司,江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著城市的發(fā)展，城市道路不斷擴(kuò)展更新，交通路網(wǎng)日漸密集，跨鐵路鋼箱梁施工也逐漸增多。鋼箱梁拖拉施工因其拖拉施工速度相對較快，對營業(yè)線運(yùn)營影響較小，被更廣泛地應(yīng)用到施工中[1]。該文結(jié)合南京市寧馬高速改擴(kuò)建工程上跨寧蕪、梅山鐵路施工，重點(diǎn)介紹拖拉施工工藝以及施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)及控制措施。

1 工程概況

南京市寧馬高速52 m鋼箱梁上跨鐵路路基段，鋼箱梁與鐵路法線交角122.8°，橋下最小凈空7.9 m，鋼箱梁平面位于半徑1 000 m的曲線上，橋面總寬13 m，橋面設(shè)4%超高橫坡、2.8‰縱坡。采用拖拉法施工，在鐵路北側(cè)L13#墩作為接收端，在鐵路南側(cè)L17#~L14#橋墩間場地對應(yīng)位置設(shè)置鋼箱梁拼裝及拖拉平臺。在平臺上拼裝和焊接鋼梁段及導(dǎo)梁，并進(jìn)行拖拉設(shè)備安裝和調(diào)試拖拉施工。

2 施工工藝及實(shí)施情況

2.1 鋼箱梁與導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)

鋼箱梁總長52 m，頂板總寬13 m，采用單箱雙室結(jié)構(gòu)，箱體底板寬9 m，梁高2.7 m。箱體兩側(cè)分別設(shè)置2 m寬的懸臂板，鋼箱梁總重量約382.2 t。

在拖拉過程中，鋼箱梁會出現(xiàn)懸臂工況，為了減少鋼箱梁自身懸臂長度，最優(yōu)化地滿足拖拉施工的要求，該案在與滑道梁對應(yīng)位置設(shè)置長度35 m的雙片鋼導(dǎo)梁。兩片導(dǎo)梁之間采用鋼管連接系連接成整體。導(dǎo)梁連接系共設(shè)置4組，導(dǎo)梁總重量約35 t。導(dǎo)梁腹板焊接于鋼箱梁端橫隔板上，導(dǎo)梁頂?shù)装宸謩e焊接于鋼箱梁頂?shù)装迳希瑫r(shí)沿導(dǎo)梁腹板在箱室內(nèi)采用16 mm的腹板進(jìn)行2.9 m延伸加固，增加導(dǎo)梁根部受力的安全系數(shù)。

2.2 支架體系及下滑道結(jié)構(gòu)

如圖1所示，支架體系分為兩部分：L14#~L17#墩之間作為鋼箱梁主體拼裝及滑移體系支架，L13#作為鋼箱梁接收端支架，下部結(jié)構(gòu)都是采用鉆孔灌注樁、橫向連接基礎(chǔ)、鋼管柱、橫向連接鋼管、分配梁和滑道梁結(jié)構(gòu)。按照設(shè)計(jì)圖紙要求，支架按1.2倍恒載預(yù)壓消除非彈性變形。

圖1 鋼箱梁拼裝、拖拉施工平臺結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.1 主梁拼裝支架及滑移體系結(jié)構(gòu)

主梁拼裝支架共計(jì)9組，每組均由6根?630 mm×10 mm螺旋鋼管立柱組成一個(gè)受力組合體系，組合間距縱向?yàn)?.0 m，橫向?yàn)?.5×2 m。受力組合鋼管立柱縱向之間采用圓鋼管P140×3 mm進(jìn)行水平和斜向加強(qiáng)連接，鋼管底部與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板進(jìn)行滿焊連接。

鋼管立柱上方設(shè)置雙拼HN588型鋼作為橫向分配梁，分配梁上順橋向設(shè)置雙拼HN800型鋼滑道結(jié)構(gòu)，雙拼型鋼每間隔1 m設(shè)置1組加勁肋板?；懒喉斆鏉M鋪3 mm厚不銹鋼板，不銹鋼板與雙拼HN800型鋼采用間斷焊接連接，鋼板上滿鋪黃油，以減少摩擦力，并平衡兩側(cè)滑道梁摩阻力。

2.2.2 接收端支架

接收端支架由2排?630 mm×10 mm鋼管立柱，每排5根組成一個(gè)受力組合，組合間距縱向?yàn)?.0 m，橫向?yàn)?.05×4 m，另設(shè)置單排3根鋼管立柱于支架組前側(cè)作為導(dǎo)梁上墩過渡支撐平臺，間距為縱向與接收端支架間距10 cm，橫向4.5×2 m。支架、分配梁和滑道梁采用的材料尺寸、連接布置方式與主梁拼裝及滑移體系支架一致。

2.3 拖拉體系

2.3.1 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)由兩臺連續(xù)千斤頂、前后錨點(diǎn)、鋼絞線、液壓泵站、PLC控制系統(tǒng)及錨具夾片等組成。導(dǎo)梁及鋼箱梁縱向拖拉移動總長85.8 m，千斤頂理論牽引速度為20 m/h。每臺千斤頂配置4根Φ17.8 mm的鋼絞線。為保證鋼絞線的伸長率一致，現(xiàn)場采取使用同一廠家、同一批次的鋼絞線并取樣檢測，確保合格伸長率一致的情況下再投入使用，有效保證了兩臺連續(xù)千斤頂對鋼箱梁拖拉的同步性。

2.3.2 滑塊設(shè)置

拖拉共計(jì)設(shè)置12組移動滑塊，其中滑塊3~12組設(shè)置于鋼箱梁下方，另外滑塊1~2組設(shè)置于導(dǎo)梁桿件下方（見圖1），第3組及第12組通過焊接固定在梁底，其他滑塊組使用M20（第11組為M27）螺栓固定于鋼梁上（見圖2），在拖拉過程中隨鋼箱梁移動。另外，在接收平臺滑道梁前端設(shè)置一組固定滑塊。移動滑塊高度根據(jù)安裝位置鋼箱梁預(yù)拱度以及箱梁豎曲線綜合考慮計(jì)算確定。

圖2 移動滑塊結(jié)構(gòu)圖

2.3.3 錨固系統(tǒng)

分為前錨點(diǎn)和后錨點(diǎn)。前錨點(diǎn)為千斤頂設(shè)置位置，通過雙拼HN588型鋼與滑道梁連接形成后背梁，再將連續(xù)千斤頂固定于后背梁上，千斤頂鋼絞線穿過后背梁雙拼H型鋼空隙后至后錨點(diǎn)。后錨點(diǎn)為固定鋼絞線裝置，通過在鋼箱梁尾部設(shè)置3 m長“L”型箱型鋼梁，利用箱型梁上的錨夾具固定鋼絞線，前后錨點(diǎn)通過鋼絞線傳遞拖拉所需牽引力。

2.3.4 側(cè)向限位系統(tǒng)

在鋼梁拖拉前沿著鋼梁前進(jìn)路線在鋼梁底板下布置6組限位裝置，兩邊外側(cè)腹板處布置5組橫向糾偏千斤頂，保證鋼梁在拖拉過程中按照拖拉路線前進(jìn)。

3 安全風(fēng)險(xiǎn)分析與管控

該項(xiàng)目為跨鐵路營業(yè)線施工，同時(shí)跨越梅山、寧蕪鐵路，其中寧蕪鐵路為繁忙干線，拖拉過程中發(fā)生的任何細(xì)小問題都極有可能給營業(yè)線運(yùn)營帶來較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，為此，上跨營業(yè)線鋼箱梁拖拉施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控研究很有必要。

3.1 營業(yè)線施工風(fēng)險(xiǎn)

為保證營業(yè)線行車安全，鋼梁拖拉采取封鎖施工，因拖拉行程較長，加之每日的封鎖點(diǎn)時(shí)間較短，這將導(dǎo)致拖拉施工不能連續(xù)進(jìn)行，這也要求對每個(gè)拖拉周期內(nèi)鋼箱梁拖拉長度必須進(jìn)行規(guī)劃和控制，不能出現(xiàn)因措施問題導(dǎo)致拖拉過程中斷[5]。

為保證營業(yè)線封鎖的安全，在每日施工前編制詳細(xì)的施工流程圖，明確每個(gè)流程達(dá)到的效果，所需時(shí)間和具體負(fù)責(zé)人，確保各流程的順利運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，在施工前召開了點(diǎn)名會，對現(xiàn)場所有涉及施工的人員進(jìn)行交底，明確每個(gè)人的職責(zé)[4]?，F(xiàn)場不僅按照路局文件要求設(shè)置了駐站聯(lián)絡(luò)員、現(xiàn)場防護(hù)人員和現(xiàn)場封鎖防護(hù)標(biāo)志，還設(shè)置了應(yīng)急作業(yè)人員、應(yīng)急機(jī)械、發(fā)電機(jī)和備用千斤頂?shù)仍O(shè)備，應(yīng)對突發(fā)狀況如高處墜物進(jìn)入線路、現(xiàn)場停電和千斤頂損壞中斷施工等情況，保證每個(gè)封鎖點(diǎn)施工計(jì)劃的順利實(shí)施。

3.2 勞動安全風(fēng)險(xiǎn)

拖拉過程都是處于高空作業(yè)過程，對人員高空作業(yè)的安全有著極高的要求?，F(xiàn)場在支架搭設(shè)過程就開始制作作業(yè)平臺，為了保證作業(yè)人員高空作業(yè)安全，綜合考慮鋼箱梁曲線情況，現(xiàn)場設(shè)置了較寬敞兩側(cè)作業(yè)平臺，通過螺栓將3塊步行板連接成為一個(gè)整體。每塊步行板兩端距離支撐點(diǎn)點(diǎn)約40 cm處設(shè)置鋼筋壓桿固定（圖3），避免步行板發(fā)生位移脫落問題。為保證臨邊圍欄的強(qiáng)度，現(xiàn)場采用剛性材料設(shè)置上中下三道橫桿進(jìn)行加固。圍欄內(nèi)側(cè)綁扎欄片封閉，提升外側(cè)圍欄高度，避免人員發(fā)生高墜事故。L14#墩作為拖拉設(shè)備作業(yè)端，采用盤扣支架搭設(shè)作業(yè)平臺，一方面滿鋪腳手板，平臺四周加上欄片圍擋，另一方面在作業(yè)人員需要作業(yè)位置設(shè)置預(yù)埋件便于作業(yè)人員有地方系安全帶，并在現(xiàn)場安排專職安全員進(jìn)行管控，確保作業(yè)人員全程系好安全帶，有效保證了作業(yè)人員高空作業(yè)安全。

圖3 步行板連接壓桿

3.3 鋼箱梁偏位風(fēng)險(xiǎn)

軸線偏位是鋼箱梁拖拉施工普遍存在現(xiàn)象，該項(xiàng)目鋼箱梁橋面設(shè)4%超高橫坡且又是曲線梁，自身偏載影響此軸線偏位更加嚴(yán)重，使得拖拉精度降低、拖拉時(shí)間變長，極限情況下可能造成滑道梁偏載壓垮和鋼箱梁側(cè)滑側(cè)傾等嚴(yán)重安全事故，安全風(fēng)險(xiǎn)十分高，尤其是拖拉過程發(fā)生鋼箱梁側(cè)傾將嚴(yán)重影響營業(yè)線運(yùn)營安全[3]。

該項(xiàng)目通過對牽引系統(tǒng)優(yōu)化以及鋼箱梁的偏位布置優(yōu)化大大降低偏位風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.1 牽引系統(tǒng)優(yōu)化

與以往采用單獨(dú)液壓泵站分別控制單獨(dú)千斤頂從而人為調(diào)節(jié)平衡兩側(cè)拖拉力的施工方法不同，該項(xiàng)目只用一臺液壓泵站，通過分油器，使得兩臺千斤頂同時(shí)受油，通過PLC自動控制器調(diào)節(jié)每個(gè)千斤頂?shù)挠蛪哼_(dá)到不平衡輸出，使得千斤頂?shù)纳炜s量同步達(dá)到毫米級控制，有效避免了因偏載和摩阻力不同導(dǎo)致的兩側(cè)千斤頂伸縮量不同步的問題，從拖拉角度減小了鋼箱梁偏位風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.2 偏位布置優(yōu)化

因鋼箱梁為曲線梁，該項(xiàng)目與以往將滑道梁布置于腹板處的施工方法不同的是，通過計(jì)算得到鋼箱梁順橋向的重心軸，通過重心軸與兩根滑道梁對稱中心軸重合的方式布置鋼箱梁，這樣有效消除了因偏載問題導(dǎo)致的偏位情況。

拖拉過程再通過限位以及主動糾偏等方式進(jìn)一步消除偏位風(fēng)險(xiǎn)，有效保證了整個(gè)拖拉過程的順利進(jìn)行和營業(yè)線設(shè)備的安全。

3.4 滑道不銹鋼板損壞隆起風(fēng)險(xiǎn)

鋼箱梁主體為分段焊接，在底板拼接誤差、滑塊MGE板固定鋼板的加工誤差、滑道受力部位的豎向位移等因素作用下[2]，使得部分滑塊與滑道接觸面不統(tǒng)一，拖拉過程中極易發(fā)生部分滑塊發(fā)生脫空，而另一部分滑塊MGE板因受力過大壓縮嚴(yán)重，造成固定MGE板的鋼板與下滑道不銹鋼板產(chǎn)生剪切力。下滑道不銹鋼板采用兩條通長不銹鋼焊接，如果不銹鋼板厚度不足，焊接點(diǎn)位數(shù)量不夠，不銹鋼板連接處的焊接強(qiáng)度和順橋向焊接長度也不夠，再經(jīng)受剪切力，極有可能導(dǎo)致不銹鋼板隆起，直接影響后續(xù)拖拉滑動的安全。

為保證拖拉施工的正常進(jìn)行，降低滑道不銹鋼板隆起的風(fēng)險(xiǎn)，該項(xiàng)目對滑道不銹鋼板進(jìn)行了加強(qiáng)，采用千斤頂支撐起鋼箱梁，將原先3 mm厚的不銹鋼板更換為5 mm厚不銹鋼板，重新進(jìn)行焊接打磨，確保足夠的焊接高度和強(qiáng)度，并對全部滑道加焊，尤其是對接頭處順橋向延長焊接長度，并打磨平整，同時(shí)也對滑塊底部限位鋼板和MGE板打磨成向上的圓弧形避免受力剪切不銹鋼板，提高滑塊通過率。通過此方法，有效解決了不銹鋼板隆起等問題，確保了封鎖施工的順利進(jìn)行。

3.5 鋼箱梁震動風(fēng)險(xiǎn)

導(dǎo)梁到達(dá)接收端前時(shí)會因自重產(chǎn)生下?lián)?，因此在接收端設(shè)置臨時(shí)支墩，利用千斤頂頂升導(dǎo)梁，安裝臨時(shí)墊墩，使鋼箱梁導(dǎo)梁能夠順利到達(dá)接收端滑道梁，形成簡支結(jié)構(gòu)。但是，因臨時(shí)墊墩采用的剛性結(jié)構(gòu)，與導(dǎo)梁直接接觸，拖拉過程剪切導(dǎo)梁底部，摩擦力增大會導(dǎo)致鋼梁發(fā)生較大的震動和異響，對鋼箱梁拖拉帶來不可預(yù)知的安全風(fēng)險(xiǎn)[6]。此時(shí)，應(yīng)在臨時(shí)墊墩上抄墊MPE板，保證不產(chǎn)生剛性摩擦剪切，消除震動和異響。

施工過程中還對限位裝置的構(gòu)造形式進(jìn)行了重新設(shè)置，由原來的采用鋼板焊接在梁底，通過鋼板與滑道梁硬性擠壓進(jìn)行限位（圖4），改為采用H型鋼配合無縫鋼管制作出可滾動限位，使限位糾偏時(shí)為滾動摩擦（圖5），從而達(dá)到既起到限位糾偏又避免了因剛性擠壓造成鋼梁震動和異響的作用。

圖4 鋼板與滑道梁硬性擠壓

圖5 滾動限位

4 結(jié)論及建議

結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際，采用拖拉施工方法進(jìn)行大跨度曲線鋼箱梁上跨越鐵路營業(yè)線架梁施工，通過在施工過程中對防偏、防隆起、人身安全以及營業(yè)線防護(hù)等采取針對性措施，大大降低上跨鐵路鋼箱梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了施工過程中的安全管控和營業(yè)線運(yùn)營安全，順利完成鋼箱梁架設(shè)，為今后類似工程施工提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。