連續(xù)梁跨既有線的新思維和方法研究

高步廷

摘 要：該文基于該研究者多年從事橋梁工程的施工，以跨既有鐵路線橋梁施工為研究對(duì)象，分析了工程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，提出了一系列針對(duì)該工程特點(diǎn)的新思維和新方法，并給出了具體的施工流程，該文是該研究者長(zhǎng)期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：既有鐵路 橋梁 施工 掛籃

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（b）-0056-02

1 工程概況

某大橋?yàn)橐蛔宦?lián)三跨連續(xù)梁橋，計(jì)算跨度為60m+100m+60m，中支點(diǎn)處梁高 7.85m，跨中截面梁高4.85m，梁底下緣按二次拋物線變化。全聯(lián)共2個(gè)T構(gòu)，13塊（對(duì)稱(chēng)）/T構(gòu)，14#塊為合龍段。主跨100m斜跨既有某鐵路上下行，橋梁中心線與鐵路線的夾角20.42°。

2 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

該既有鐵路屬?lài)?guó)家一級(jí)鐵路干線，是聯(lián)結(jié)北方一帶的重要交通干線，行車(chē)密度大、速度快，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

2.1 既有線上施工安全隱患大

眾所周知，近些年鐵路事業(yè)蓬勃發(fā)展，經(jīng)過(guò)幾次鐵路大提速，火車(chē)速度大大提高，運(yùn)營(yíng)環(huán)境條件要求提高，事故發(fā)生后追查力度加大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)程度較高。既有線上方安全施工主要應(yīng)解決以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）防觸電。

接觸網(wǎng)電壓為27千伏，通常氣候條件下安全距離認(rèn)定為2m。經(jīng)測(cè)算，連續(xù)梁梁底距接觸網(wǎng)承力索最小距離為2.21m，此凈空內(nèi)需滿(mǎn)足安裝模板、防護(hù)設(shè)備等施工要求。通常項(xiàng)目施工多采用鋼結(jié)構(gòu)作為施工平臺(tái)，該材料能夠滿(mǎn)足剛度、強(qiáng)度要求且經(jīng)濟(jì)合理，但鋼材是較好良好的導(dǎo)體，而施工全過(guò)程既有線停電停運(yùn)是不可能的，可見(jiàn)防觸電是施工的首要條件。

（2）防落物。

在既有線上立體施工，必須保證不能有任何東西掉落在線路上。鋼筋等導(dǎo)體如掉落在兩接觸網(wǎng)上會(huì)導(dǎo)致線路短路、熔斷；如掉落在兩鋼軌上會(huì)致使設(shè)備信號(hào)紊亂。即使是重量較小的物體掉落在高速行駛的火車(chē)上也會(huì)對(duì)火車(chē)造成較大破壞。

（3）防水。

混凝土工程，通常采用水養(yǎng)生，且該地區(qū)雨季較多。但是，水一旦形成水柱，連通接觸網(wǎng)與梁體，便會(huì)造成接觸網(wǎng)短路，形成事故。

2.2 施工凈空小

梁底與承力索距離較小，最小處僅為2.21m，要在如此小的空間內(nèi)安裝防護(hù)設(shè)備及施工平臺(tái)，難度較大。

2.3 給定天窗點(diǎn)時(shí)長(zhǎng)短

鐵路部門(mén)規(guī)定所有營(yíng)業(yè)線施工必須確保營(yíng)業(yè)線行車(chē)及設(shè)備安全，營(yíng)業(yè)線施工必須按規(guī)定納入天窗點(diǎn)，即所有危及營(yíng)業(yè)線安全的施工必須在鐵路部門(mén)給定的時(shí)間范圍內(nèi)完成。

連續(xù)梁施工，不管采取何種方式，都涉及到大型鋼構(gòu)安裝、拆除、移動(dòng)，危及既有線安全，并且耗時(shí)比較長(zhǎng)。該鐵路行車(chē)繁忙，給定天窗點(diǎn)，即停運(yùn)、停電允許施工時(shí)間較短。V型天窗點(diǎn)，即僅涉及單側(cè)線路施工時(shí)間為90 min；垂直天窗點(diǎn)，即涉及雙側(cè)線路施工時(shí)間為35 min，其中包括要點(diǎn)、消點(diǎn)等手續(xù)的辦理時(shí)間，實(shí)際使用時(shí)間僅有28 min。該連續(xù)梁從4#塊至6#塊屬于V型天窗點(diǎn)范疇，7#塊至14#塊屬于垂直天窗點(diǎn)范疇。同時(shí)該天窗點(diǎn)時(shí)間有鐵路局各部門(mén)嚴(yán)格規(guī)定、審批，遇到特殊情況擬定天窗點(diǎn)會(huì)隨時(shí)取消。所以該連續(xù)梁施工必須結(jié)構(gòu)安全，防護(hù)到位，同時(shí)存在較大安全隱患的工序必須在給定的天窗點(diǎn)內(nèi)完成，難度很大。

3 新思維、新方法在施工中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的施工思維及方法無(wú)法完成該連續(xù)梁施工，所以必須在原有的方法上進(jìn)行創(chuàng)新，敢于探索、借鑒與實(shí)踐。

3.1 方案比選

通常經(jīng)驗(yàn)，施工連續(xù)梁常采用棚架法、掛籃法、頂推法。第三種技術(shù)難度大、造價(jià)高，該研究者不再贅述。棚架法、掛籃法技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理可采用，以下進(jìn)行比較分析。

3.1.1 棚架法

（1）優(yōu)點(diǎn)：作為一種硬防護(hù)措施，能夠做到防水、防落物，且可滿(mǎn)足空間要求，同時(shí)在受力驗(yàn)算可靠的前提下能夠作為施工平臺(tái)。

（2）缺點(diǎn)：安裝及拆除難度大，尤其是連續(xù)梁施工完成后，空間狹小無(wú)法操作，即便是采用移動(dòng)型棚架，但因連續(xù)梁與既有線交角很小僅20.42°，且兩接觸網(wǎng)立柱間距有限，無(wú)法滿(mǎn)足要求。

3.1.2 掛籃法

（1）優(yōu)點(diǎn)：可在既有線范圍外安裝、提升，可后退至既有線外下放、拆除；能滿(mǎn)足空間要求。（2）缺點(diǎn)：通常采用的掛籃無(wú)法做到防觸電，同時(shí)防水、防落物效果不明顯； 天窗點(diǎn)內(nèi)掛籃走行時(shí)長(zhǎng)受限；掛籃在無(wú)防護(hù)的條件下，在既有線上走行危險(xiǎn)性增加。

3.1.3 方案選定及優(yōu)化

經(jīng)上述比較，顯然棚架法不能滿(mǎn)足既有線條件及場(chǎng)地要求，棚架拆除工作難以實(shí)施，故選用掛籃法。經(jīng)技術(shù)部門(mén)多次研究，該研究者連續(xù)梁采用封閉絕緣掛籃，同時(shí)采用一次走行方式。

3.2 具體施工方法

連續(xù)梁施工主要體現(xiàn)在采用了封閉絕緣掛籃和掛籃一次走行到位方法的應(yīng)用，以下做詳細(xì)闡述。

3.2.1 掛籃封閉絕緣方法的采用

封閉絕緣掛籃是在傳統(tǒng)掛籃的基礎(chǔ)上，在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)底模系統(tǒng)進(jìn)行封閉、絕緣處理，達(dá)到防觸電、防落物、防水的效果。

（1）掛籃封閉。

①底面封閉措施，包括底模平臺(tái)和前操作平臺(tái)兩部分底模平臺(tái)封閉，即在底模橫縱梁間利用槽鋼、角鋼等材料焊接成鋼構(gòu)骨架，注意前后下橫梁與吊帶為鉸連接，橫梁不得焊接，采用U型框架焊接于縱梁上，保證在施工中下橫梁扭轉(zhuǎn)的活動(dòng)范圍。前操作平臺(tái)封閉，是考慮鋼筋綁扎、張拉等施工而增大的操作空間，具體尺寸按施工條件而定，懸臂設(shè)置，同樣焊接成鋼構(gòu)骨架。再在骨架外整體焊接3mm厚花紋鋼板以保證其剛度滿(mǎn)足墜物打擊及人員行走等工況要求。

②立面封閉措施。

主要采用密目網(wǎng)，懸掛于前后上橫梁，將掛籃立面前端面、左右側(cè)面、后端面（翼緣區(qū)域）共三部分封閉，形成封閉的操作空間。梁面設(shè)置護(hù)欄，上橫梁等有人員操作的部分亦設(shè)置護(hù)欄。

（2）掛籃絕緣。

掛籃絕緣主要是在掛籃封閉的基礎(chǔ)上，利用絕緣材料進(jìn)行防護(hù)，經(jīng)30千伏電壓擊穿測(cè)試，能夠滿(mǎn)足施工要求。

①底面絕緣措施。

在鋼板的外露面，使用絕緣樹(shù)脂等材料進(jìn)行刷涂，依照現(xiàn)場(chǎng)線路電壓的不同，制作不同厚度的絕緣層，滿(mǎn)足絕緣的要求，該部分委托專(zhuān)業(yè)電力公司施工，涉及專(zhuān)業(yè)核心技術(shù)不作闡述。

②側(cè)面絕緣措施。

在底面以上1.2m范圍用3mm厚絕緣板封閉，搭接，并用帶絕緣帽的鉚釘錨固于角鋼護(hù)欄骨架上，與底面絕緣層連接為一體。

③掛籃接地措施。

將掛籃鋼構(gòu)與大地用易于導(dǎo)電的呂帶進(jìn)行連接，并配備安全報(bào)警設(shè)備，當(dāng)產(chǎn)生超過(guò)50伏的電壓時(shí)便可觸發(fā)警報(bào)。

④承力索絕緣措施。

在允許范圍內(nèi)，請(qǐng)示鐵路部門(mén)將影響施工范圍的承力索降低0.5m，并且安裝絕緣護(hù)套。

3.2.2 掛籃走行采用一次走行到位

常用的掛籃走行通常分為兩步，第一步用墊梁將前后上橫梁及掛籃抬起，脫離主梁，用倒鏈、千斤頂?shù)仍O(shè)備牽引主梁向前行進(jìn)，達(dá)到預(yù)定地點(diǎn)，然后錨固主梁；第二步拆掉墊梁，使前后上橫梁落回主梁，再利用倒鏈、千斤頂?shù)仍O(shè)備牽引前后上橫梁及掛籃向前行進(jìn)，達(dá)到預(yù)定地點(diǎn)。該方法在掛籃走行方式中運(yùn)用較廣泛，技術(shù)成熟、安全可靠，但我連續(xù)梁施工涉及既有線，耗時(shí)較長(zhǎng)，且要點(diǎn)次數(shù)增加，大大制約了工期和要點(diǎn)申請(qǐng)難度。故在原有方案上進(jìn)行改進(jìn)， 達(dá)到主梁與掛籃同步走行的效果，同時(shí)增大千斤頂走行行程，走行速度有較大提高， 能夠滿(mǎn)足28 min走行4m的要求。

（1）后錨固框系統(tǒng)的設(shè)置。

通常的掛籃之所以不能夠一次走行，是因?yàn)樽咝袝r(shí)要求取消主梁與梁體的固結(jié)，即后錨固，而此時(shí)掛籃與主梁重心不在梁體上，必定會(huì)產(chǎn)生傾覆。

后錨固框就是一個(gè)與主梁非固結(jié)、改裝的、自由的、可滑動(dòng)的后錨固，它成框架型，下部采用精軋螺紋鋼與梁體豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，用連接器連接，可拆裝；上部裝有滾軸，保證與主梁自由滑動(dòng)。它能夠在掛籃走行過(guò)程中始終給主梁一個(gè)向下的作用力而不致主梁向前失穩(wěn)傾覆。應(yīng)該注意的是，后錨固框的重要性非同一般，掛籃走行時(shí)，命懸一線，所以它的結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算必須可靠。由于它相對(duì)主梁處于滑動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)隨時(shí)做好框架結(jié)構(gòu)變形、精軋螺紋及連接器的檢查工作。正因其重要性非同一般，為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，設(shè)置了保險(xiǎn)錨固，也就是在掛籃走行前只是將后錨固松開(kāi)，而不拆除。即將后錨固上分配梁微微抬起，使之不接觸主梁，一旦后錨固框破壞，后錨固可起到保險(xiǎn)作用。走行過(guò)程中，由于主梁與后錨固框受力過(guò)大，局部摩擦力不均，致使后錨固框上分配梁滑動(dòng)不同步，左右豎桿偏位，造成走行受阻。為了避免此問(wèn)題發(fā)生，增加了調(diào)位倒鏈，即分別將兩條倒鏈，一端掛在后錨固框上方分配梁左右兩側(cè)，另一端栓接在主梁后端，注意長(zhǎng)度要滿(mǎn)足走行距離要求。走行時(shí)，人員隨時(shí)調(diào)整倒鏈長(zhǎng)度，保證后錨固框平面與主梁軸線垂直，順利滑動(dòng)。后錨固框系統(tǒng)的設(shè)置簡(jiǎn)化了走行步驟，節(jié)省了人工，最重要的是很大程度上節(jié)省了時(shí)間，在我既有線施工中保證了要點(diǎn)時(shí)長(zhǎng)要求，贏得了先機(jī)。

（2）采用千斤頂動(dòng)力裝置。

該裝置由鋼絞線、穿心千斤頂、油泵、反力錨梁、精軋螺紋鋼和螺帽等組成。在走行軌道前端將反力錨梁固定在梁體豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上，并將軌道壓緊。鋼絞線一端連接在反力錨梁上，另一端穿過(guò)前、后支腿，安裝千斤頂，千斤頂運(yùn)行帶動(dòng)掛籃及主梁同步向前移動(dòng)。通常穿心千斤頂行程為20cm，我處采用行程40cm型。該型千斤頂走行并回油到位耗時(shí)1.5 min，可走行40cm，加快了走行速度，降低了因多次人為操作造成的時(shí)間損耗，完成了垂直天窗點(diǎn)28 min走行4m的要求。同時(shí)安裝好整套千斤頂、油泵、動(dòng)力電源，作為備用，一旦操作中發(fā)生故障，可立即更換。

4 結(jié)語(yǔ)

該連續(xù)梁自施工準(zhǔn)備到中跨合龍歷時(shí)近一年時(shí)間，前后接待不同單位領(lǐng)導(dǎo)檢查近百次，天窗點(diǎn)施工十余次，未出現(xiàn)安全事故，得到了上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和兄弟單位的一致好。新思維、新方法的采用體現(xiàn)了我項(xiàng)目勇于創(chuàng)新的思想，并得到成功實(shí)踐。

封閉絕緣掛籃的采用是既有線連續(xù)梁施工的首選，該方法的成功經(jīng)驗(yàn)值得好好總結(jié)，并大力推廣。它將既有線上施工的高風(fēng)險(xiǎn)降低到最低，保證了安全，贏得了聲譽(yù)?？绺咚俟返倪B續(xù)梁通常采用棚架法進(jìn)行防護(hù)，往往材料耗費(fèi)較大，且安裝、拆除工作困難，建議借鑒我連續(xù)梁的封閉方法，安全可靠且經(jīng)濟(jì)合理。后錨固框的應(yīng)用及千斤頂走行系統(tǒng)的改良，在很大程度上提高了工作效率、縮短了工期，同時(shí)結(jié)構(gòu)安全性較高，應(yīng)全面普及。

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