跨高鐵營業線長跨天橋吊裝施工技術

豐志廣

(福州鐵建建筑有限公司 福建福州 350013)

1 工程概況

仙游動車站跨線鋼結構天橋全長39.675m，寬9.1m，高5.35m，重120t，中心里程為DK128+989.15，結構體系為下承式鋼桁架結構。天橋橫跨基本站臺、5、3、Ⅰ、Ⅱ、4道及二站臺，底部距離接觸網承力索0.7m，距軌面7.95m，東端與站房柱連接，西側臨近高山，南、北兩側均為接觸網硬橫跨，尤其北側距接觸網硬橫跨只有5m，如圖1所示。

圖1 天橋布置斷面圖

2 工藝原理

高鐵營業線允許施工天窗點時間基本為凌晨0點至4點，在該有限時間內將長跨天橋跨27.5 kV高壓接觸網吊裝就位。

通過對擬投入使用起重機最不利工況的分析，精確計算出最大回轉半徑和吊重，提前確定起重機停放位置，根據天橋設計位置和起重機停放位置，確定天橋擺放位置。

起重機將天橋提升超過接觸網高度特定距離，調整天橋至計算角度穩定后，起重機將天橋緩慢平穩旋轉至設計位置上空，通過微調精確定位，最后連接固定。

3 施工方案

3.1 施工平面布置(局促場地大型吊裝)

起重機停放位置同時滿足3個條件：一是起重機開始垂直提升天橋、吊運天橋空中旋轉和吊運天橋至安裝就位位置這3個階段工作半徑始終保持一致；二是起重機回轉半徑四周障礙物保持安全距離大于2m；三是起重機超起旋轉半徑必須在高鐵安全限界距離以外(高鐵安全限界2.44m)，特別是保證與接觸網設備的安全限界大于3m。

根據以上要求，確定起重機停放位置，其余各場地圍繞此進行布置。

(1)起重臂拼裝所需場地長，平行線路布置最符合營業線施工特點，使局促施工場地得到最大利用。

(2)天橋重心處于起重機工作半徑線上，天橋拼裝場平行起重臂拼裝場布置，與起重臂拼裝場之間預留拼裝吊車工作通道，兩拼裝場共用此空間進行施工，節省場地需求。

跨線天橋施工平面布置示意圖如圖2所示。天橋重心處于起重機工作半徑線上,工作半徑預留適當的富余量。

3.2 起重機選型

起重機在吊裝過程中占用三維空間較大，先考察現場既有設備設施，包括已存在的建筑設備、接觸網線和其他行車設備，結合場地情況確定起重機擺放位置；再根據天橋拼裝位置、設計位置計算擬采用的工作半徑；最后根據天橋實際重量和要求的工作半徑選擇起重機型號。

圖2 吊裝平面圖

3.3 地基處理

根據起重機側位吊裝時的臨界狀態，建立起重設備地基受力模型， 計算最不利工況下地基所需承載力，確定地基加固方案。

(1)建立地基受力模型

在計算地基附加應力之前，首先建立地基受力模型，大型履帶吊在作業時，履帶下方鋪墊路基箱，外部總荷載F是通過路基箱傳遞到地基中的。如果將吊車和吊件看作整體的設備，那么路基箱就相當于埋置深度為0m的矩形剛性基礎，從而建立地基受力模型，如圖3所示。

圖3 履帶吊作業地基受力模型圖

(2)起重機臨界狀態基底壓力計算

起重機側位吊裝時的臨界狀態，是吊臂與履帶垂直且只有單側路基箱中心荷載作用，而另一側履帶剛剛離開路基箱已不再傳遞豎向荷載，但吊車整體仍保持平衡的狀態。側吊臨界狀態下，滿足天橋吊裝過程起重機履帶從拼裝位置到架設就位的最不利受力驗算，以確定地基承載力要求。

3.4 起重機組裝

按照起重機大概率傾覆考慮拼裝方向，大臂平行線路放置不會向鐵路方向傾倒。吊車組裝完成后，重點對吊鉤、吊繩進行檢查，對吊鉤進行磁粉探傷并作相關記錄，鋼絲繩采用全新鋼絲繩，吊車組裝完成后檢測其是否合格。

3.5 吊點位置選擇和吊耳設置[1]

吊點連線平面幾何中心與天橋重心在同一條鉛垂線上，4個吊點設置在鋼結構天橋下弦桿上，宜設置在長度方向中間1/3段位置，控制天橋吊裝時的變形量和穩定性[2]，如圖4所示。

圖4 吊點布置圖

3.6 天窗點吊裝

(1)制定天窗點作業時間控制表

制定詳細的吊裝作業時間控制表，專項安全小組嚴格比對每個工序的工作時間，若在一個天窗內無法完成，即撤回機械、構件，確保不影響行車。

(2)設置營業線防護

施工負責人收到駐站聯絡員匯報的行調和電調命令后，確認施工起止時刻，按圖5防護示意圖[3]設置防護指示開工。

圖5 防護示意圖

(3)垂直提升超越接觸網硬橫跨[4]

垂直提升前做好所有準備工作，包括：吊裝安全驗算，吊車按照施工平面布置就位，鋼絲繩通過卸扣與吊耳連接牢固。

吊裝安全驗算采用MIDAS GEN有限元軟件，對天橋吊裝時變形量進行驗算，變形驗算如圖6所示。

圖6 變形驗算

施工命令下達后，開始天橋垂直提升，過程中利用激光測距儀控制提升高度超過接觸網硬橫跨1.2m，即離軌面高度11m。

(4)天橋空中旋轉至設計位置

天橋在提升到11m高度，待天橋穩定后，吊臂緩慢、平穩地向就位方向轉臂，此過程中，不調整天橋的方向。

(5)微調就位

天橋旋轉至支座上空時，將天橋對準支座位置，待天橋穩定后，鋼絲繩緩慢下降，測量人員對準天橋和支座上的標記線，天橋就位完成后立即開始焊接連接工作。

(6)焊接固定[3]

焊接過程中，吊鉤微松消除吊裝應力。支座在高空焊接，搭設操作平臺，平臺四周設置0.9m高防護欄桿，并安裝防護網。登高作業人員佩戴安全帶、安全帽，并將所需小工具放入工具袋內，防止意外墜落。天橋支座焊接點雖然距接觸網較遠，但為了確保安全，支座焊接時設置接火盆，限制焊接火花四濺。

(7)摘鉤解繩

天橋吊裝鋼絲繩通過卸扣與吊耳連接，而不采用同樣滿足受力要求的鋼絲繩直接兜綁弦桿方式，原因在于天橋吊裝就位后需解除鋼絲繩，后者在解除容易出現鋼絲繩掛碰接觸網情況，前者很好地避免了該風險。

(8)撤除防護

施工完成后做到工完料清，將高鐵線上防護用具全部撤出現場。

4 結語

隨著經濟的快速發展，中國高鐵步入飛速發展期，大量高鐵站房相繼聳立而起，多數已成為城市標志性建筑甚至城市之門。如何高效、安全地完成鐵路建設，本篇總結了長跨天橋跨越高鐵營業線施工操作要點、施工工藝、過程控制及安全管理注意事項，重點攻克了跨越高鐵營業線吊裝安全風險大和鐵路天窗點作業時間短等問題。