跨营业线门式墩钢横梁吊装施工技术

跨营业线门式墩钢横梁吊装施工技术马帅【摘要】以新建宝鸡至兰州铁路客运专线兰州枢纽工程4标咸水沟特大桥跨既有兰新线门式墩钢横梁吊装为例，介绍了跨线桥钢横梁设计、吊装施工方案、地基承载力计算、吊装设备选择、跨既有线施工天窗点时间分配及施工作业要求.工程安全、稳定、顺利完成，相关经验对同类工程具有参考价值.【期刊名称】《国防交通工程与技术》【年(卷)，期】2015(013)005【总页数】4页(P74-76,62)【关键词】钢横梁;吊装;地基;检算;跨既有线施工【作者】马帅【作者单位】中铁十八局集团第五工程有限公司兰州枢纽项目部，甘肃兰州I730060【正文语种】中文【中图分类】U443.331工程概况新建宝鸡至兰州铁路客运专线兰州枢纽4标东川货场位于甘肃省兰州市西固区，地处黄河南岸河谷高阶地区，线路处于兰州铁路枢纽西端，东接兰新线起点、陇海线，西连兰新线和兰青线，北通包兰线。东川货场设在既有兰新铁路河口南站与坡底下站之间，位于既有兰新线南侧，距河口南站2km，从既有线引入货场有上下行两条联络线，其中上行联络线在坡底下与东咽喉线相接，并采用桥梁结构上跨兰新铁路引至货场，其中跨线位置采用门式墩钢横梁结构，门式墩钢横梁共4片（37-40号），门式墩钢横梁立面简图如图1所示。图1钢横梁跨既有线铁路立面图（单位：cm）2钢横梁设计及技术指标2.1钢横梁设计门式墩钢横梁为钢箱结构，截面高2.26m,宽2.3m,长25.5m。顶底板厚30mm，腹板厚24mm;顶底板纵向加劲肋240mmx18mm，间距600mm;腹板纵向160mmx16mm加劲肋，间距1200mm;普通隔板厚20mm，垫石下横隔板24mm，隔板间距在2700mm左右。在混凝土墩柱顶预埋外包钢板和柱顶钢板，钢横梁与柱顶预埋件之间钢筋用焊接连接。2.2主要技术指标37-40号门式墩钢横梁重71.5~72.3t，腹板与顶底板焊缝质量采用I级，其余焊缝质量采用H级，钢横梁外表面采用钢横梁涂装体系7,内表面采用钢横梁涂装体系4。3钢横梁吊装检算3.1吊装场地地基检算钢横梁采用大吨位吊车吊装，故履带吊就位吊装处地基标准应相应提高，履带吊施工区域地基处理后其坡度应小于0.5°,施工区域清理干净，无影响吊车回转的障碍物。履带吊地基承载力计算如下：吊装工况自重（含配重和车身压重）G1=4550kN，钢横梁最大自重G2=723kN，其它辅助吊装工具G3=50kN，总荷载G=G1+G2+G3=5323kN。吊装作业时，为减少对地压强，履带下垫路基箱，吊装场地铺设厚度为0.3m、长6m、宽2.4m的路基箱减小地面压强，路基箱铺设方向为横向。吊载时总重量将由8块路基箱承担，8块路基箱面积S=115.2m2，考虑到履带的不均匀受力和两侧上翘，取折减系数k=0.55，吊装时受力面积为S'=Sx45%=115,2m2x45%=51.84m2，则地基承载应力为：o=G/S'=102.7kPa，即为路基板最大受力。要求地基承载力应不小于110kPa。出于吊装安全的考虑，履带吊工作时的站位区域应进行地基处理，处理后地基承载力应不小于250kPa。采用10%灰土150cm厚，上铺50cm二灰碎石，20cm分层碾压。选定二灰碎石施工配合比为：石灰：粉煤灰：碎石=1:3:6。二灰碎石层采用16t振动压路机碾压，先静压一遍，然后振压5遍，最后静压2遍，压实度达到96%以上。3.2履带吊机选择结果37-40号门式墩钢横梁吊装时，节段重量715~723kN，吊装半径均为16m。37、38、39和40号门式墩墩高10m，钢横梁截面高2.26m，因此最小起吊高度h=12.26m。由于36号混凝土墩的位置关系，对37号门式墩钢横梁吊装时履带吊机后配重旋转有影响，37号门式墩钢横梁吊装时主臂旋转方向与38、39和40号门式墩相反，因此37号相比于38、39和40号门式墩钢横梁吊装工况不利。根据《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)描述，起重机械工作时，在行走、起升、回转及变幅四种动作中，应只允许不超过两种动作的复合操作。当负荷超过该工况额定负荷的90%及以上时，应慢速升降重物，严禁超过两种动作的复合操作和下降起重臂［1］。另外，《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)附录A要求，磨合期内操作应平稳，不得骤然增加转速，并应减载使用，起重机从额定起重量50%开始，逐步增加载荷，且不得超过额定起重量的80%［1］。综合以上描述，出于安全考虑要求吊机所吊构件重量不大于额定载荷的80%。最不利工况37号(71.5t)门式墩钢横梁吊装：工作半径15.3m，吊钩高度26m，吊钩上方钢丝绳长3m，主臂需求长度约33m。查FWX400-400t履带吊重型主臂起重特性表，其在配重135t、车身压重50t、工作半径16m、主臂长度36m时，额定起重量为116to116tx80%=92.8t>71.5t,37、38、39和40号门式墩钢横梁满足使用条件。3.3钢丝绳及吊具选择根据受力分析，其单根钢丝绳受力F=(723kN/4)/sin60°=209kN，如图2所示。图2吊装时钢丝绳受力图最重节段72.3t,其吊装工况钢丝绳状态如图3所示。图3钢丝绳吊装时状态图(单位：m)用于吊索的钢丝绳的安全系数一般情况下为6~8，本工程取8，则钢丝绳理论受力值N=209kNx8=1672kN。根据《一般用途钢丝绳》(GB/T20118—2006)和《重要用途钢丝绳》(GB/T8918—2006)，若要安全起吊最重节段钢梁，6x37钢丝绳至少要求直径。56mm并且钢丝绳公称抗拉强度不小于1870kN或者直径。58mm并且钢丝绳公称抗拉强度不小于1770kN或者选用直径更大的钢丝绳［2-3］。根据受力分析，其单根钢丝绳受力最大为209kN，约为21t，根据《一般起重用D形和弓形锻造卸扣》(GB25854—2010—T)配25t卸扣可以满足使用要求［4］。4跨营业线钢横梁吊装4.1吊装前演练为确保在天窗点内完成钢横梁吊装作业，吊装前进行吊装演练，通过演练定出吊装施工中各道工序的作业时间如下：①线路封锁和停电命令下达后，供电配合人员对供电臂停电用时5min;②吊车大臂提升钢横梁至墩柱上方2m用时5min;③检查配重和支脚稳定情况用时3min；④吊车缓慢转向至架设位置正上方用时4min；⑤检查吊车运转情况、缆风绳控制对中情况用时3min；⑥吊车将钢横梁安放在门式墩柱上用时3min；⑦根据测量放样，人员配合吊车调整钢横梁位置并准确对齐安放用时10min；⑧检查与预埋外包钢板对位情况及误差值用时2min；⑨每个支墩上面钢板的四个角焊接临时固定用时30min；⑩气割切除钢横梁两端的吊环用时5min；°11钢横梁吊环切割位置补涂用时10min；°12清理横梁内吊装工具(手扳葫芦、千斤顶、撬棍、吊钩、气管等)，用时3min；o13人员撤离钢横梁用时2min；o14检查开通线路用时5min。综上所述，天窗点内每片钢横梁吊装共用时计90min。4.2吊装施工因接触网与钢横梁净间距不满足规范要求，在架梁前需要对4孔桥梁下方接触网进行降低、保证承力索距离梁底最小距离大于550mm，根据梁底尺寸接触网导高及结构高度进行改造，上行、下行接触网下降后还需对桥墩内承力索安装绝缘套管，改造施工过程中需西固城至河口南上、下行供电臂停电，施工前请求调度台电调下达停电命令［5］。待具备条件后，点前做好吊车支立准备工作，将吊车大臂事先转向钢横梁正上方并系好吊勾，待线路封锁和停电命令下达后按预定工序开始吊装。4.3吊装施工注意事项通过在施工天窗内对跨营业线门式墩钢横梁吊装作业的实践，并与国内现有上跨既有线方案比较，采用门式墩钢横梁结构上跨营业线有以下要点：对门式墩施工时要加强现场测量控制，确保两侧墩中心线纵向和横向位置误差与钢横梁加工一致。确保墩身预埋件位置与钢横梁底板预留孔洞一致，确保天窗点内钢筋能正常穿入至钢横梁底板预留孔。吊装前要进行检算，确保吊装场地地基承载力符合要求。吊装前认真核查钢横梁底面与接触网的净间距，确保安全距离大于55cm[6]o对吊车及吊具进行检算，确保安全系数，防止因选择不当对营业线行车造成影响。加强现场安全控制，做好安全培训，严格执行铁道部下发的《铁路营业线施工安全管理办法》(铁运〔2012〕280号)及兰州铁路局下发的《兰州铁路局营业线施工安全管理实施细则》(兰铁办〔2013〕2号)文件。5结束语新建宝鸡至兰州铁路客运专线兰州枢纽4标东川货场咸水沟特大桥跨既有兰新线采用门式墩钢横梁结构上跨既有线，结构简单，稳定性强，受力明了，施工工期短，对既有线干扰少。施工前精确测量既有线轨面标高与钢横梁底面标高差，在不能确保接触网安全距离情况下需先对接触网结构高度进行改造，在施工门式墩钢横梁前还要注意两侧墩身中心距及预埋件的位置，其误差值要与钢横梁预留孔位置相符，这样才能确保吊装准确对位；另外根据既有线的客运量和天窗点封锁时间，分析原设计钢横梁与墩柱连接方式是否能在点内按时完成，通过调整连接方式及加固方式保证天窗点内施工安全可控。参考文献[1]中华人民共和国住房与城乡建设部.JGJ33-2012建筑机械使用安全技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012:16,86中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB—T20118—2006—般用途钢丝绳[S].北京：中国标准出版社，2006:26中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB8918—2006重要用途钢丝