鄰近鐵路狹小空間內吊裝架梁施工技術研究

李曉龍（上海東華地方鐵路開發有限公司，上海 200071）

1 工程概況

上海市某高架匝道橋上跨鐵路立交工程共有 3 條匝道，由東向西依次上跨滬昆高鐵和滬昆鐵路 4 股道。上跨滬昆高鐵橋梁采用預應力鋼筋混凝土小箱梁，梁長分別為 23.46 m、23.46 m 和 30.00 m；上跨滬昆鐵路 4 股道采用鋼混疊合梁，梁長分別為 53.00 m、51.00 m 和 55.00 m。上跨鐵路平面位置關系如圖 1 所示，上跨鐵路立面位置關系如圖2 所示。其中 Pse 12、Pne 39、Pes 14 號 3 個橋墩早期建成，位于滬昆高鐵與滬昆鐵路夾心地的 Pse 13、Pne 40、Pes 13 號 3 個橋墩樁基與滬昆高鐵同步施工完成，上部結構未同步實施。

圖1 上跨鐵路平面位置關系（m）

圖2 上跨鐵路立面位置關系（m）

2 工程特難點及架梁方案選擇

2.1 工程特點及難點

2.1.1 工程特點

(1) 上跨鐵路立交橋橋墩位置距鐵路接觸網距離近。

(2) 墩柱高、梁體跨度和重量大，分別為 24.28 m 、55.00 m 和 225.7 t。

(3) 吊裝施工均須在鐵路夜間封鎖且接觸網停電情況下實施，施工時間有限。

2.1.2 施工難點

(1) 3 個橋墩在普鐵與高鐵夾心地內，作業場地寬 9.20 m，高鐵橋下凈空高 12.47 m，鋼蓋梁外邊與高鐵饋線水平距離僅 1.11 m，垂直距離僅 0.23 m，起吊難度大。

(2) 鋼蓋梁高達 3.60 m，橫坡 2%，吊裝落位難度大。

(3) Pne 和 Pse 匝道西段橋梁均已完成，兩橋結構之間最小距離僅為 18.66 m，650 t 履帶吊的超起半徑為 16.00 m，吊裝空間十分狹窄。

2.2 架梁方案選擇

2.2.1 鋼梁架設方案

一般情況下，上跨鐵路鋼梁架設采用架橋機架梁。本工程上跨鐵路匝道寬度僅為 8.50 m，且位于曲線段，橫坡為3%，縱坡最大為 5.1%。根據架橋機安全技術操作規程，施工條件無法滿足架橋機架梁工藝要求。因此，綜合吊裝高度、最大吊裝重量、吊裝半徑以及現場吊裝空間，選用履帶吊吊裝架梁方案[1-2]。

2.2.2 鋼蓋梁架設方案

一般情況下，墩柱蓋梁施工采用托架法現澆混凝土施工工藝，但本工程鐵路夾心地 3 個墩柱距高鐵和普鐵距離近，施工場地狹窄。橋墩距鐵路接觸網距離如表 1 所示。墩柱距滬昆高鐵接觸網距離最近為 2.08 m，距滬昆鐵路回流線距離最近為 4.05 m。因此，立柱蓋梁施工均須在鐵路封鎖且接觸網停電的情況下進行。正常情況下，滬昆高鐵封鎖時間為 00:00～04:00，滬昆鐵路封鎖時間為 00:30～02:30，高鐵和普鐵同時封鎖的時間短。蓋梁托架法現澆混凝土施工工藝復雜，施工周期長，所需鐵路封鎖和接觸網停電次數明顯增多，對鐵路運營影響較大，更重要的是施工工序多、工藝復雜等因素不可避免地增加了安全風險，不利于鄰近鐵路施工安全控制。

表1 橋墩距鐵路接觸網距離 m

為了盡可能減少鐵路封鎖和接觸網停電次數，減小對鐵路運營效率及安全的影響，提高營業線施工安全可靠度，本工程采用鋼蓋梁整體吊裝施工技術。

3 吊裝架梁施工技術

3.1 鋼箱梁吊裝

3.1.1 吊機選型

鋼箱梁高 2.60 m、寬 8.20 m，其中跨度為 55.00 m 的跨鋼梁總重 225.7 t，跨度為 53.00 m的跨鋼梁總重 215.4 t，跨度為 51.00 m 跨鋼梁總重 207.0 t。本次吊裝鋼梁提升高度為 27.00 m，55.00 m 起重最大幅度R=26.00 m；51.00 m 和 53.00 m 起重最大幅度R=28.00 m。

選用 1 臺徐工 650 t 履帶吊機進行吊裝作業，主臂選用的臂長為 66 m ，超起配重 300.0 t。查閱設備技術參數表可知：在超起重工況時，臂長 66 m，工作幅度R=28 m，提升高度 ＞60 m，起重量 253.0 t，滿足 51.00 m、53.00 m 鋼梁最大重量 215.4 t 吊裝需求；臂長 66 m，工作幅度R=26 m，提升高度＞60 m，起重量 277.0 t，滿足 55.00 m 鋼梁最大重量 225.7 t 吊裝需求。

3.1.2 吊機占位地基處理

徐州重工 650.0 t 超起履帶吊整車重 400.0 t，超起配重300.0 t，單片鋼梁重為 230.0 t，不加吊鉤、吊繩等吊具重量，起吊鋼梁后總重量達 1 020.0 t。吊裝場地原為浜塘，土層為浜填土和淤泥質粉質黏土，地質條件薄弱，承載力不滿足起重要求。因此，對吊裝場地吊機占位范圍進行了地基加固處理。

加固處理方案為采用 20 根 20.00 mФ800 鉆孔灌注樁，1.00 m 高圈梁將鉆孔灌注樁與 0.10 m 厚鋼筋混凝土板連接成整體。將 6 .00 m×1.60 m×0.20 m 鋼板路基箱放在圈梁上方。履帶吊行走在路基箱上。吊機占位地基加固范圍及樁基布置如圖 3 所示。經檢算地基承載力滿足起重吊裝要求。

圖3 吊機占位地基加固范圍及樁基布置圖（m）

3.1.3 吊機架梁工況

選擇吊裝環境最為復雜的 Pne 39～pne 40 間 51.00 m鋼箱梁吊裝為例說明吊裝工況。51.00 m 鋼箱梁在 53.00 m 鋼箱梁吊裝完成后進行吊裝，因此吊裝空間十分狹窄。51.00 m 鋼箱梁吊裝平面圖如圖 4 所示。

圖4 51.00 m 鋼箱梁吊裝平面圖（m）

工況 1：駐站聯絡員下發停電命令后，開始進行吊裝作業。使梁體離開胎架 10 cm，靜止 20 min，觀察基礎沉降情況，檢驗吊機作業性能。提升梁體至距離 53.00 m 鋼梁底部 1.5 m，此時 51.00 m 鋼梁底部距離滬昆鐵路接觸網8.80 m。此過程需 35 min。

工況 2：大臂逆時針回轉 15°，同時攬風繩拉住 Pne 39端頭使梁體逆時針旋轉。慢慢趴扒桿，使梁體下降 7.00 m，提升大鉤使梁體升高至原先高度，重復此過程直至履帶吊回轉半徑達到 26.00 m 且梁體高度保持在原高度。履帶吊大臂逆時針回轉 8°，攬風繩牽引使梁體旋轉脫離出 53.00 m鋼梁的投影面。此過程需 15 min。

工況 3：大鉤提升使梁體底部高出已建成橋梁（Pne 38～Pne 39）的防撞墻 1.0 m，履帶吊向前走行 7.00 m 至設計架梁位置。此過程需 10 min。

工況 4：大臂逆時針旋轉 10°，趴扒桿使回轉半徑達到28.00 m，人工拉動攬風繩使梁體大致就位于設計位置；緩慢下落大鉤直至梁體距離支座 20 cm，微調鋼梁使梁體順利就位。此過程需 30 min。

3.2 鋼蓋梁吊裝

3.2.1 吊機選型

鋼蓋梁長 7.41 m、寬 2.50 m、高 3.60 m，鋼外殼重13.1 t，鋼筋 8.4 t，鋼筋綁扎完成后鋼蓋梁整體吊裝重量為21.51 t。根據鋼蓋梁重量、作業半徑及起吊高度，選用徐工QY 130 K 型汽車吊[3]，依據 JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術規范》，當汽車吊主臂長度為 37.84 m、工作半徑為 14.00 m 時，起吊高度可以達到 35.00 m，起吊重量為 24.8 t，可以滿足施工需要。

3.2.2 吊機占位地基處理

地基加固處理方式為挖除地表 0.90 m 雜填土，壓實土基。分兩層填筑建筑舊料，每層厚度為 0.30 m ，采用 ≥12 t 的重力式壓路機壓實，并澆注 0.30 m 厚的 C 30 混凝土。吊裝時在吊機馬腿下墊放 1.00 m×4.00 m×0.20 m 的鋼板路基箱。經驗算地基承載力滿足吊裝要求。

3.2.3 吊機架梁工況

鋼蓋梁吊裝施工須在高鐵和普鐵同時封鎖且接觸網停電的情況下進行。由表 1 可知，高鐵正饋線與普鐵回流線距離為 9.20 m。鋼蓋梁吊裝空間狹小，且封鎖施工在凌晨開始，夜間施工難度大。因此，在正式封鎖施工之前，應在封鎖點內對鋼蓋梁進行試吊。首先，將鋼蓋梁吊離地面 10 cm以檢驗吊耳強度及熟練掌握電動葫蘆操作流程。吊機占位平面布置圖如圖 5 所示，吊機占位立面布置圖如圖 6 所示。

圖5 吊機占位平面布置圖 （m）

圖6 吊機占位立面布置圖（m）

工況 1：駐站聯絡員下發停電命令后，開始進行吊裝作業。吊機升起基本臂至最大仰角，約 82°，再逆時針旋轉180°。此時吊鉤位于蓋梁上方。

工況 2：伸長主臂至 37.84 m，調節主臂仰角，使吊鉤大致對準蓋梁中心。落大鉤，掛上鋼絲繩，緩緩提升蓋梁使離地 10 cm，靜止 10 min，觀察地基、鋼蓋梁、吊耳的變形情況及吊具的性能。

工況 3：繼續提升蓋梁使蓋梁底部高出立柱預埋鋼筋頂部 0.50 m，降低趴扒桿，提升大鉤，使蓋梁中心大致對準于立柱中心。此時吊機回轉半徑約為 12.30 m。

工況 4：緩緩下降大鉤，此時工人應登上立柱操作平臺。人力拉動蓋梁底部預先固定的 2 根白棕繩，調節使鋼蓋梁軸線對準立柱預埋鋼板上已經標記好的軸線位置，緩緩下落。若立柱鋼筋與鋼蓋梁鋼筋碰撞，則須調整蓋梁底板鋼筋位置，必要時須割斷主筋，使鋼蓋梁最終順利落至立柱外包鋼板上。全程通過全站儀觀測指導調整鋼蓋梁就位方向。

4 吊裝架梁安全技術措施

4.1 吊裝技術優化改進

4.1.1 鋼梁吊裝技術優化改進

(1) 為保證鋼梁受力均勻，取用 8 吊點。吊耳布置在鋼梁的 4 條縱向加勁肋上，同時為保證吊裝平衡，用卡環將 4根長鋼絲繩轉換為 4 對受力一致的短鋼絲繩，將 8 點吊轉換成 4 點吊。

(2) 吊裝前進行桌面演練。將現場實測數據（特別是饋線、回流線、結構邊線、吊機位置及回轉半徑等重要數據）代入 CAD 中，對吊裝動作進行詳細分解，演練其可行性。

(3) 吊裝區域有浜塘在滬昆鐵路邊上，為保證吊機基礎安全穩固，履帶吊行走路徑采用鉆孔灌注樁加固。為節約施工成本，計算找出 ne 鋼梁和 se 鋼梁吊裝履帶吊的共同行走路線，可以共用吊裝基礎。

4.1.2 鋼蓋梁吊裝技術優化改進

(1) 為防止鋼蓋梁變形，在鋼蓋梁內部增設支撐。

(2) 為解決單柱式鋼蓋梁對位容易發生傾斜的問題，吊索由 2 根鋼絲繩和 2 根手拉葫蘆組成，對位時通過手拉葫蘆對鋼蓋梁進行坡度微調。

(3) 為解決因封鎖時間有限，鋼蓋梁對位后無法全部與立柱焊接完成的問題，防止落梁后鋼蓋梁傾覆，將 4 根 H 型鋼與鋼蓋梁和立柱外側預留孔采用螺栓連接。

4.2 吊裝架梁安全技術控制要點

(1) 根據起吊重量和履帶吊走行路徑，對吊機占位地基加固處理并進行承載力驗算，確保地基穩定，沉降值在允許范圍內。

(2) 分解細化吊裝作業步驟，試吊模擬演練每個步驟的操作方法、作業要求和作業時間。

(3) 吊裝作業配合部位和人員多，應建立封鎖吊裝作業協同指揮體系，使分工明確，指令傳遞路徑清晰。

(4) 吊裝作業前須進行全面細致的檢查，特別是對地基沉降觀測、鋼梁吊耳、測量放線及相關標記標線等進行檢查。

(5) 封鎖前，對履帶吊限位、報警等裝置和操作人員證書、超起配重情況等進行檢查。封鎖中，履帶吊須按操作規程操作，走行速度、回轉速度應按預設值執行。

5 結 語

本工程施工場地狹小，周邊環境復雜，鋼梁及鋼蓋梁架設施工難度大，通過多次現場踏勘和方案論證，最終采用吊裝架梁施工技術，克服了復雜的施工環境限制，施工安全可控，取得了良好的效果。實踐證明，在施工環境條件允許的情況下，吊裝架梁施工技術可縮短架梁時間，減小安全風險因素，提高施工效率，降低對鐵路運營的影響。在施工環境條件允許的情況下，上跨鐵路立交橋架梁可優先選擇吊裝架梁施工技術。吊裝架梁施工技術在該涉鐵工程中的成功應用，可為今后同類工程提供技術支撐和施工經驗。