鐵路既有站場燈橋改造施工技術淺析

朱培

摘要：本文以既有沙城站燈橋改造施工為例，探討在營業(yè)線上如何安全、高效組織新建燈塔施工，并探索應用繩鋸切割技術在鐵路既有站場拆除照明燈橋混凝土立柱方法，最終確保燈塔改造施工安全、正點，效果顯著。

Abstract： This paper takes the reconstruction of the light bridge in the existing Shacheng Station as an example to discuss how to construct a new lighthouse safely and efficiently on the business line， and explore the application of the wire saw cutting technology to remove the concrete pillars of the lighting bridge at the existing railway station. In the end， it is ensured that the construction of the lighthouse is safe and punctual， and the effect is remarkable.

關鍵詞：燈橋;營業(yè)線;繩鋸切割;吊裝

Key words： lamp bridge;business line;wire saw cutting;lifting

中圖分類號：U291 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0120-05

1 ?工程概況

懷來縣廣場路下穿沙城站頂進框架橋，位于京包線K117+505處，孔徑為三孔（7+16+7）m框架橋，框架橋長104.75m，橋寬33.0m，橋軸線與鐵路正交。因框架橋頂進影響，需在既有燈橋大里程方向51m處新建一座燈橋，滿足調車線照明功能，并拆除既有燈橋。

新燈橋橫梁及立柱為鋼結構，橫梁長54m，跨越12～19道，跨度42m，立柱外各懸挑6m;鋼立柱外形尺寸0.9×1.1×15.3m，最重零件165kg，最長零件5.3m;基礎為挖孔灌注樁基礎，鋼筋混凝土承臺。基礎位于11道、12道間及19道與鐵路護欄間。

既有燈橋為鋼筋混凝土支柱，橫梁為鋼結構，長48m，跨越12～18道，跨度36m，立柱外各懸挑6m。鋼筋混凝土立柱機構尺寸0.5×1.4×12m，基礎位于11道、12道間及18道與鐵路護欄間。

2 ?工程特點

2.1 不同之處

燈橋的新建及拆除均處于鐵路營業(yè)線范圍內，施工場地局限，機具材料安放困難，與新建鐵路燈橋施工不同。

既有燈橋立柱為鋼筋混凝土結構，拆除時為保證營業(yè)線的安全，既不能直接放倒也不能爆破施工，與正常施工組織不同。

2.2 安全風險大

鐵路站場燈橋跨越鐵路線12～19道，橫梁延伸至10道，因此在營業(yè)線新建、拆除燈橋，均會對營業(yè)線行車安全和施工人員人身安全造成影響，施工安全風險高。

懷來縣中部地形是自西向東走向的河川平原，與冬、春季節(jié)冷空氣自西伯利亞經蒙古進入我國的風向平行，狹管效應使經過這里的氣流速度加快，大風天氣多。冬季刮風日最多，占全年大風日的40%，春季大風日占全年大風日的32%。受施工組織安排的影響，燈橋安裝時間剛好處于冬、春季節(jié)，致使吊裝危險系數增加。

為確保安全，消除營業(yè)線施工過程中各種安全隱患，既不能對鐵路運輸造成大的影響，又要在風力六級以下的自然條件下完成施工。因此，如何有效地利用天窗點、如何做好安全防護和采用合理的施工工法特別重要。

3 ?總體施工方案

新建燈橋建設完成投入使用后，拆除既有燈橋，避免影響沙城站調車照明及下穿沙城站框架橋的頂進施工。

新燈橋樁基及承臺采用人工開挖，鋼立柱及橫梁在現場拼裝，橫梁分為5段工廠制作，然后運輸到吊裝現場進行焊接組裝。11～12道間燈橋鋼立柱采用軌道吊吊裝，19道與鐵路護欄間鋼立柱及橫梁，采用220T汽車吊吊裝。

既有燈橋橫梁采用220T汽車吊吊裝拆除，18道與鐵路護欄間鋼筋混凝土立柱采用繩鋸從立柱根部切割，配合220T汽車吊吊裝拆除;11～12道間鋼筋混凝土立柱采用繩鋸分段切割，軌道吊吊裝至平板車，并運輸至19道后吊至鐵路護欄外進行破碎處理。

燈橋的新建、拆除根據施工工序工藝及路局的相關營業(yè)管理辦法，按照臨近營業(yè)監(jiān)督計劃、車務段批準計劃及局批計劃進行上報，分步組織施工。

新建燈橋鋼立柱及橫梁架設共用3個封鎖點。19道與鐵路護欄間立柱吊裝為車務段段批計劃;11～12道線間立柱及橫梁吊裝為路局局批計劃，施工等級為Ⅲ級。

既有燈橋鋼筋混凝土立柱及橫梁拆除共用5個封鎖點。18道與鐵路護欄間鋼筋混凝土支柱拆除為車務段段批計劃;11～12道線間立柱切割、吊裝及橫梁吊裝為路局局批計劃，施工等級為Ⅲ級。

4 ?施工方法

4.1 施工準備

①專項施工方案需經路局主管部門組織相關設備單位及專家審查通過，簽署施工配合及安全協議，上報月度施工計劃;因施工工藝要求需要辦理車站施工動火證。

②按照施工方案完成基坑范圍內探溝開挖，鐵路設備的改移，防護，施工場地的整理、安全防護措施布置。

③所用機械設備，根據路局相關文件要求規(guī)定進行報驗，報驗合格后進場施工。

④新燈橋鋼構件預定，生產運輸周期20天。

4.2 新燈橋基礎

①樁基礎共計4根，直徑1m，單根長度10.7m，采用人工挖孔樁。11～12道線間距6.5m，為防止施工作業(yè)期間人員、機具及材料的侵限，在線間設置鋼管隔離措施，防護寬度為1.4m，長度20m;挖孔提升機基礎在既有路基面下挖0.3m，提升機四角及左右采用鋼管硬防護。鋼筋采用孔內綁扎，長度≤4m，以保證與接觸網導線的安全距離。

②承臺施工采用人工垂直開挖，設置擋土板，減少對線間路基的影響。預埋的鋼立柱螺栓制作控制模具，保證相對位置準確，為后續(xù)立柱安裝提供保障。

③混凝土采用地泵澆筑，由19道外側鐵路護欄引入，在混凝土枕間開挖管溝穿至澆筑位置。下穿軌道時，設置絕緣措施，防止軌道電聯。

④11～12道線間施工受到場地的限制，材料及機具均采用人工運輸，每天利用調車線停止作業(yè)時間段，通過固定的運輸路線進行，并設置駐站及現場防護人員。線間開挖的土方必須裝袋外運處理。

4.3 燈橋吊裝

新建燈橋橫梁及19道與鐵路護欄間鋼立柱、既有燈橋橫梁及18道與鐵路護欄間鋼筋混凝土立柱采用220t汽車吊進行吊裝。11～12道線間新建鋼立柱及既有燈橋鋼筋混凝土立柱采用16t軌道吊車進行吊裝。結合施工場地、機械設備性能及起吊重量，確定吊車就位位置，鋼絲繩吊裝夾角按規(guī)定控制在40°～70°之間（吊裝圖見圖2）。

4.3.1 吊裝計算

吊索選用計算：

橫梁設計4個吊點，吊索安全系數K取值為8，采用6×19公稱抗拉強度為1400N/mm2的鋼絲繩，荷載不均勻系數α取值0.85（建筑計算施工手冊中對6×19鋼絲繩的α取值），采用6根10m長的鋼絲繩吊裝。鋼絲環(huán)繞鋼桁架上橫梁節(jié)點板處，并加設保護墊板。

吊索起吊構件時按如圖3所示的四支等長的方法，每只吊索的拉力可用下式計算：

查6×19鋼絲繩破斷拉力表，選用Φ26鋼絲繩（公稱抗拉強度1400MPa）能滿足安全要求。

4.3.2 汽車吊確定

新燈橋擬采用220t汽車吊進行安裝，鋼橫梁總長54m，總重9.7t，鋼立柱重3.6t。汽車吊停靠在19道外側的護欄外，吊車轉盤中心距離19道外側燈橋基礎中心距離10m。此時，220t汽車吊吊裝作業(yè)的最大半徑為30m。依據吊車性能表得知，作業(yè)半徑30m，臂長45m時，可以起吊額定重量為15.5t，吊裝橫梁的安全系數為1.59。路局要求吊裝安全系數不小于1.4，滿足條件。

既有燈橋擬采用220t汽車吊進行吊裝拆除，鋼橫梁總長48m，總重8.64t;鋼筋混凝土立柱總重量約8.7t。汽車吊停靠在18道外側的護欄外，吊車轉盤中心距離18道外側既有燈橋基礎距離16m。此時，220T汽車吊吊裝作業(yè)的最大半徑為34m。依據吊車性能表得知，作業(yè)半徑34m，臂長45m時，可以起吊額定重量為13.2t，吊裝橫梁的安全系數為1.5，滿足條件。吊裝鋼筋混凝土立柱時作業(yè)半徑為16m，臂長45m時，可以起吊額定重量為29.9t，吊裝立柱的安全系數3.4，滿足條件。

4.3.3 軌道吊確定

新建及既有燈橋11～12道間的立柱，擬采用16t軌道吊進行安裝及拆除。因12道為車站調車線（無電氣化線路），設置有減速頂及峰尾停車器，致使軌道吊無法駛入，故須占用11道電氣化線路。

新燈橋鋼支柱高15.3m，重3.56t，軌道吊車停至11道，受接觸網導線限制，作業(yè)半徑最大6m，臂長只能伸長至16.1m，可以起吊額定重量為7.5t ，起吊鋼立柱的安全系數為2.1，滿足要求。

既有燈橋鋼筋混凝土立柱由于場地條件限制，軌道吊車無法一次吊裝拆除，所以采用繩鋸進行分段吊裝拆除。鋼筋混凝土立柱自上而下分為3段，第1段高2.5m，重約2.8t，第2段、第3段高4.7m，重約4t。軌道吊車停至11道，作業(yè)半徑6m，臂長16.1m，可以起吊額定重量為7.5t，取起吊重量4t計算，起吊安全系數為1.88，滿足要求。

通過對220t吊車、軌道吊吊裝作業(yè)的計算，滿足使用需求，確定鋼絲繩的選用。軌道吊吊裝燈橋立柱式使用大于吊裝物重量2倍的吊帶進行吊裝。

4.4 燈橋拆除

燈橋鋼桁架與鋼筋混凝土立柱采用氧氣切割，切割前設置臨時支墩，保證鋼桁架在切割過程中的穩(wěn)定。鋼筋混凝土立柱采用繩據切割工藝進行分解，此工藝的優(yōu)點是機具設備體積小、工效高、污染小、切割面平整、無需辦理爆破工藝的相關手續(xù)。11～12道間的立柱根據分段位置需搭設移動腳手架作業(yè)平臺，腳手架共有5節(jié)（每節(jié)高1.7m、寬1.2m、長1.8m）腳手架與立柱間加設鋼管固定，并做接地保護;接觸網回流線與腳手架平臺較近，為保證安全加設特制橫擔固定于鋼筋混凝土立柱上。（見圖4、圖5）

繩鋸切割工藝：

①繩鋸工作原理：等比例排列的串珠在液壓或電動馬達的帶動下從鋼筋混凝土表面高速、重復摩擦通過，最終實現切割目的的一種拆除工具。

繩鋸的組成：泵站、繩鋸架、導向輪、繩鋸鏈條（金剛石材料制作而成）、油管、電源、水源。

繩鋸鏈條由鋼絲繩、串珠組成。繩鋸鏈條規(guī)格主要是通過串珠來控制的，其切割鋼筋混凝土用串珠規(guī)格為Φ10.5或Φ11;鋼絲繩張力一般為250～300kg（Φ4～5mm鋼絲繩）。切割速度與切割體材質應相匹配，切割時的線速一般為20～40m/s，鋼筋混凝土切割線速度33m/s。新繩起始切割階段，其線速度應減2～3m/s，以利于串珠出刃。繩鋸鏈條的連接采用手動液壓鉗連接，常用的繩扣為不銹鋼材質。

②施工工藝流程，見圖6。

③施工要點：

固定繩鋸機及導輪：安裝導向輪要穩(wěn)定，輪的邊緣一定要與穿繩孔的中心線對準對齊，以確保繩鋸正常運轉。

安裝繩鋸鏈條：根據切割形式將繩鋸鏈條按一定順序纏繞在主動輪和輔動輪上，繩子方向應與主動輪驅動方向一致。

相關操作系統連接與安全防護措施：根據現場情況，水、電、液壓機之間的連接要牢固，防止漏水、漏電及液壓油泄露，導致繩鋸無法運轉。繩索切割過程中，繩子運動方向周圍一定設置安全防護欄，并在一定區(qū)域設置安全警示標志。

切割：啟動泵站，通過手動控制液壓機提升張力，使繩鋸鏈條適當繃緊，在切割時有足夠的供水量（通水量12～25L/min），保證繩鋸的冷卻，切割時應保證速度、設備均穩(wěn)定。

切割橫截面小于驅動部分導向輪間距80cm時，會出現“跳繩”現象，需要進行導向輪的逐漸調整，保證切割的順利進行。

5 ?封鎖點內作業(yè)

5.1 新燈橋安裝

新建燈橋封鎖施工過程如下：

①第一個封鎖點（局批計劃）6：30～8：30，共120分鐘，線間立柱安裝。

封鎖點前準備工作：11～12道間鋼立柱驗收合格后在線間進行拼裝，照明設備安裝調試就位，檢查調試軌道吊運轉情況是否正常。

封鎖點內作業(yè)：

16t軌道吊車由11道行駛進現場，到達指定位置支腿。待接觸網停止供電并做好接地保護后，開始伸臂作業(yè)，掛吊鉤試吊，用時40分鐘。

吊裝就位時，松動立柱底座連接螺栓，便于預埋螺栓對位，用時40分鐘。

立柱吊裝初步就位后，軌道吊脫鉤收吊臂及支腿，并駛離11道同時人工開始對立柱進行緊固及精確調整，用時30分鐘。

②第二個封鎖點（段批計劃）13：30～15：30，共120分鐘，19道外側立柱安裝。

封鎖點前準備工作：鋼立柱及檢修爬梯運至19道外側路基邊坡下的組裝作業(yè)區(qū)驗收合格后進行拼裝，排空19道燈橋兩側50m范圍內車輛，220t汽車吊到達指定位置支腿待命。

封鎖點內作業(yè)：汽車吊轉臂掛鉤吊裝鋼立柱，緊固立柱底座螺栓，初步就位后，解除吊裝掛鉤，人工開始精確調整。過程用時30分鐘。

吊車吊裝檢修爬梯，用時20分鐘，人工焊接爬梯連接，用時20分鐘。

汽車吊完成吊裝作業(yè)后，安裝自身全配重，為吊裝橫梁做準備，并進行了橫梁試吊，因既有燈橋橫梁拆除的吊裝作業(yè)無法試吊，故按照既有燈橋吊裝作業(yè)半徑34m的工況，進行了模擬試吊，無異常，為后續(xù)橫梁的架設提供了可靠的數據參考，用時60分鐘。

③第三個封鎖點（局批計劃）6：30～8：30，共120分鐘，橫梁安裝。

封鎖點前準備工作：橫梁完成預拼，并敷設燈具所用電纜，排空12～19道燈橋兩側100m范圍內車輛，照明設備安裝調試就位，捆綁拉繩4組及吊裝鋼絲繩，吊車掛鉤。

封鎖點內作業(yè)：

10～11道接觸網停止供電，安裝接地保護后，220t汽車起吊橫梁轉臂對位，人工控制拉繩精確調整就位，受風力影響，就位用時60分鐘。

橫梁支座與立柱頂板采用焊接方式連接，電弧點焊固定橫梁后，松解鋼絲繩，220t汽車吊完成點內吊裝作業(yè)，進行收車作業(yè)，用時40分鐘，同時人工對橫梁與立柱進行永久焊接。

5.2 舊燈橋拆除

拆除舊燈橋施工過程如下：

①第一個封鎖點（局批計劃）10：15～12：35，共140分鐘，拆除舊燈橋橫梁及移動腳手架搭設。

封鎖點前準備工作：新燈橋正常投入使用;220t汽車吊停靠在指定位置待命，氣割設備及滅火器等安全防護用品就位;安裝軟爬梯及作業(yè)平臺。

封鎖點內作業(yè)：

10～11道接觸網停止供電，安裝接地保護后，220t汽車吊轉臂掛鉤，捆綁拉繩，施工人員開始對橫梁與立柱的連接處進行氧氣切割，此過程用時60分鐘。

220t汽車吊起吊橫梁，吊車司機和拉晃繩人員聽從作業(yè)負責人的統一指揮，避免橫梁碰到接觸網，將橫梁吊至鐵路護欄外，分解切割，用時20分鐘。

橫梁與立柱分離后，立即進行11～12道間立柱繩鋸切割所需的移動腳手架作業(yè)平臺，腳手架與立柱采取加固措施，保證穩(wěn)定，并安裝接地線與安全警示牌;封鎖點內完成3節(jié)腳手架的搭設及固定，用時70分鐘。

②第二個封鎖點（段批計劃）14：00～16：00，共120分鐘。拆除18道與鐵路護欄間鋼筋混凝土立柱。

封鎖點前準備工作：220t汽車吊停靠在指定位置待命。

封鎖點內作業(yè)：

吊車轉臂掛鉤，鎖定燈柱頂端。此過程用時5分鐘。

待吊繩受力后，開始安裝繩鋸設備，用時60分鐘。繩鋸氣割鋼筋混凝土立柱2個截面，每個截面（0.3×0.5m）需用時7分鐘，繩鋸鏈條調整6分鐘，共用20分鐘。220t汽車吊起吊拆除部分立柱，將混凝土立柱放倒至路基護坡外，隨后破碎處理。此過程用時5分鐘。封鎖點結束前，將施工現場的雜物及時清理干凈。

③第三個封鎖點（局批計劃）10：15～12：35，共140分鐘，移動腳手架搭設及繩鋸設備安裝。

接觸網停止供電，安裝接地保護后，搭設移動腳手架2層至所需高度，并安裝特制的接觸網回流線橫擔支撐，增加與腳手架的距離。在切割斷面安裝繩鋸導向輪部分，安裝軟爬梯，此過程用時60分鐘。

安裝繩鋸泵站、繩鋸架、繩鋸鏈條、油管，接入電源及水源（水桶存水）進行調試，用時60分鐘。

④第四個封鎖點（局批計劃）10：15～12：35，共140分鐘，繩鋸切割拆除立柱第一段。

封鎖點前準備工作：16t軌道吊檢查調試，配置平板車1節(jié)。

封鎖點內作業(yè)：

接觸網停止供電，安裝接地保護后，軌道吊車出臂，施工人員攀登至燈柱頂端，用吊帶固定掛鉤，鎖定燈柱第一段頂端，此過程用時30分鐘。

繩鋸切割鋼筋混凝土立柱，受繩鋸鏈條較長的影響，切割緩慢，用時30分鐘。

16t軌道吊吊起拆除部分立柱，將第一段混凝土立柱放置平板車，收車，駛離作業(yè)地點至指定地點將混凝土立柱卸車，隨后將其破碎外棄處理，用時15分鐘。

吊裝完畢施工人員拆卸切導向輪及回流線橫擔，并由上至下拆除三層腳手架至第2段作業(yè)平臺，安裝第2段立柱切割導向輪，調整繩鋸鏈條長度，為后續(xù)切割做準備，用時40分鐘。

⑤第五個封鎖點（局批計劃）10：15～12：35，共140分鐘，繩鋸切割拆除立柱第二、三段。

切割過程與第一段程序相同，隨著切割面高度的降低，繩鋸鏈條縮短，切割所用時間也較第一段減少10分鐘。第三段切割面小于驅動輪80cm的間距，導致出現“跳繩”現象，需要中斷切割過程，調整導向輪角度以順利完成切割任務。

立柱拆除完成后，清除作業(yè)范圍內的全部施工機具、腳手架等物料，確保無雜物、無侵限、無電聯現象。在封鎖點內安全順利完成全部工作內容。

6 ?結束語

沙城站燈橋的改建根據吊裝高度、重量及施工場地的特殊性，分別采用了汽車吊、軌道吊、平板車、繩鋸切割等方式進行了燈橋的吊裝、拆除。通過對該工程現場施工采取的施工方案及作業(yè)方法進行比選，確保燈橋改建順利完成，為框架橋下穿沙城站按期頂進就位提供了先決條件，也為今后鐵路營業(yè)線范圍內的吊裝、拆除提供了參考。

參考文獻：

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