地下鐵路線道岔組件經豎井吊運方法及工裝研究

陶恩澤

（蘭州新區市政投資管理集團有限公司，甘肅蘭州 730000）

傳統的通過地下隧道洞口運送道岔組件的施工方式需要長距離運輸，運輸成本相對較高，在運輸過程中易受各種因素的干擾，影響道岔組件的構造精度，難以組織開展施工作業，存在較大的局限性，因此通過豎井吊運的道岔組件運輸方式在地下鐵路線的施工中得到廣泛應用。受豎井口直徑以及道岔組件尺寸規格等因素的限制，在實際施工中仍存在較大的難度，必須結合工程施工條件加強對豎井吊運方法的研究，積極開展配套工裝的研制，為道岔組件的運輸奠定良好的基礎，保證地鐵鐵路線施工的順利進行。

1 地下鐵路線工程概況

某地下鐵路線工程對施工工期有嚴格的要求，需要完成大量道岔組件的鋪設施工。道岔施工段尚未鋪設正線軌道，難以利用軌道車對道岔組件進行運輸，加大了道岔組件運輸的難度。該工程在施工段范圍有多個豎井，根據現場勘察確定其盾構隧道豎井基本滿足道岔組件運輸的要求，但是豎井洞口直徑為20 m，小于大尺度道岔組件尺寸，必須針對該工程的實際情況研究地下鐵路線道岔組件經豎井吊運的方法，專門研制相應的工裝設備，保證道岔組件運輸施工能夠順利進行。

2 地下鐵路線道岔組件經豎井吊運方法分析

地下鐵路線道岔組件經豎井吊運施工主要包括組件進洞以及洞內運輸。根據該工程道岔組件規格以及豎井洞口直徑的實際情況，在吊運進洞時應將組件以傾斜姿態進洞，使大于洞口直徑的道岔組件順利進洞[1]。但是在施工中不能夠傾斜吊裝道岔組件，應將道岔組件固定于鋼桁架上，再利用鋼桁架將組件送入洞內。應嚴格控制鋼桁架的剛度以及強度等指標參數，避免出現道岔組件變形的問題。

在道岔組件的洞內運輸環節，尚不具備利用軌道車運輸的條件，道岔組件較長，需要借助鋼桁架完成組件的運輸。具體的運輸方式采用將走行裝置安裝在鋼桁架上的方式，再通過拖車牽引實現走行運輸，避免道岔組件出現變形現象以及減少倒運施工。確定地下鐵路線道岔組件經豎井吊運方法后，應根據其施工要求進行吊運工裝的研制，為吊運施工的實施創造條件。

3 地下鐵路線道岔組件經豎井吊運工裝研究

3.1 豎井吊運工裝研制基本技術要求分析

在研制吊運工裝時應結合工程的實際情況以及吊運施工的具體要求合理確定工裝技術標準。應合理確定吊運架的剛度，確保其在復雜工況條件下的變形量能夠控制在允許的范圍內[2]。應保證吊運工裝的強度滿足施工安全要求。道岔組件的固定裝置應具有較好的牢固性，不得在各方向上產生位移。此外，吊運工裝應盡量減輕自重，合理控制其尺寸規格，以適應復雜條件下的吊裝要求，為道岔組件的姿態調整以及走行牽引提供便利條件。

3.2 科學設計豎井吊運工裝

該地下鐵路線道岔組件經豎井吊運工裝主要包括吊運架、胡定價、吊點以及走行牽引結構等。其中吊運架是吊運裝置的主要組成部分，采用框架結構形式，以焊接工字鋼方式制作，是道岔組件的主要承載以及固定裝置。在制作加工時將其分為前后兩個階段，運抵施工現場后進行拼裝。拼裝時應采用高強度螺栓將其拼接牢固，將豎向加勁肋設置在其腳輪以及吊點處，以提高其穩定性。焊接吊架時，采用H型鋼作為縱梁，通過對稱雙面角焊方式連接腹板以及翼緣板，焊接時應采用連續焊接工藝。吊架的上下橫梁采用H型熱軋鋼。在連接腹板、上下橫縱梁翼緣、翼緣和吊耳以及對鋼板進行接長處理時應通過全熔透坡口方式焊接，在焊接橫縱梁腹板時應選擇對稱雙面角焊工藝[3]。

吊運工裝的吊點結構主要包括前后吊耳各一對，前吊耳適用吊運架前段的搬運吊裝，后吊耳適用于吊運架的吊運施工，前后吊耳應位于吊運架承軌面。吊運工裝的走行部分主要負責承載組件和吊運架負荷以及洞內走行，其構成為4對剛性腳輪[4]。吊運工裝的牽引結構是連接牽引車和吊運架以及牽引拖動吊運架在洞內走行的主要結構。吊運工裝的固定件的功能是在吊運架上固定道岔組件，避免道岔組件在吊運以及洞內走行過程中出現位移或者變形的問題。道岔固定件應分別設置在所有橫梁的兩側，以保證道岔組件固定的牢固性。

在制作所有吊運工裝設備時，均應對其構件表面采取拋丸噴砂除銹措施，除銹效果應達到相關的技術標準要求。完成除銹后應依次噴涂保養底漆和氯化橡膠底漆，才能夠進行組件安裝作業。完成安裝后進行氯化橡膠面漆的噴涂處理，干漆膜厚度應控制在150 μm[5]。

3.3 準確驗算吊運架指標參數的合理性

為了保證吊運施工的質量安全，需要對吊運工裝在不同荷載邊界組合條件下的性能參數進行科學的計算檢驗，以驗證吊運工裝研制的合理性和可行性。

檢算時應結合道岔重量以及鋼桁架自重等合理確定荷載系數和重力系數，以準確統計荷載。根據工裝幾何尺寸等參數利用ANSYS等專業軟件進行有限元模型的構建，以便于對各種荷載邊界組合進行模擬分析。仿真時應對水平放置鋼桁架、水平吊起鋼桁架、以45°傾斜角吊起鋼桁架、垂直吊起鋼桁架以及以45°傾斜角著地鋼桁架等多種荷載邊界組合工況下的荷載分別進行計算分析，應重點針對較薄弱的滑輪以及吊點位置進行最不利工況條件下的荷載計算，確保吊運工裝所有主要部件的強度以及變形量均符合技術標準，保證吊運施工的安全。

3.4 道岔組件經豎井吊運技術

（1）施工準備階段技術要點。

在施工準備階段應先將吊運架運抵井口位置，完成拼裝后應將其放置平穩，避免吊運架出現晃動的情況。

（2）豎井吊運空載試吊技術要點。

正式吊運施工前應在空載條件下進行試吊作業，準確掌握吊運架進洞角度以及位置等參數，確定其在吊運過程中姿態控制要點[6]。應對起吊裝置等施工設備的狀態進行檢查，確認一切正常后正式開展吊運作業。

（3）裝載道岔組件技術要點。

道岔組件被運至豎井口時，應通過起重機吊裝柔性吊帶以及扁擔梁等吊裝設備，在吊運架上將吊裝裝置安裝就位，應對其狀態進行檢查。在吊裝道岔組件時應將第一塊鐵墊板設置于基尖軌處，使用電動扳手等工具緊固各道岔扣件。在對道岔固定件進行安裝施工時，應在上橫梁桑固定好各道岔組件，且固定件應分別設置在所有橫梁的兩側，應將膠墊設置在固定件板和鐵墊板之間，以免放置鐵墊板的硫化層遭到破壞[7]。安裝好所有道岔固定件后應對其進行緊固處理，以確保所有固定件的可靠性。

（4）道岔組件起吊下井技術要點。

在本次施工中采用的是汽車式起重機，該類型起重機是利用汽車底板安裝回轉臺以及起重機構，在底板兩側分別有支腿設置，具有較好的穩定性，其可伸縮式的箱型起重臂能夠根據實際需要對臂架長度進行調節，能夠滿足該地下鐵路線道岔組件吊運施工的要求。該類型起重機對場地條件要求較高，負荷能力有限，因此如在不良場地條件下施工時可以同時綜合使用不同噸位的起重設備，保證施工的順利進行。在起吊時應利用后吊耳將吊運架吊起，吊運架達到豎直狀態后再將其吊運至豎井洞口位置，緩緩向井下送入吊運架。

（5）進洞施工技術要點。

在吊運施工過程中應緩慢降下吊運架，吊運架后端腳輪著地時應及時停止下降操作，保證吊運架狀態穩定。將牽引桿安裝在吊運架上，與皮卡車等拖運車輛進行連掛。在牽引車走行時應保持勻速慢行，向洞內緩緩牽引吊運架，吊車應配合牽引車的拖動繼續緩慢下放吊運架，使其呈傾斜下降狀態。施工時應確保吊車操作與牽引拖車操作相互協調，需要對吊運架姿態進行精確調整，保證吊運架平穩放置在拖車上，確保能夠經豎井口順利運入吊運架[8]。

進洞環節是經豎井吊運道岔組件施工的重難點環節，在施工中應確保指揮科學統一，所有工作人員必須聽從指揮，提高操作的協同性。吊運架進洞后，應對其放置的穩定性進行檢查，才能摘除吊鉤，利用牽引拖車將組件運抵施工段。將道岔組件的固定裝置解鎖卸載后，在指定位置存放組件，需要做好相關的保護措施。

（6）吊運施工安全措施分析。

為了保證該地下鐵路線道岔組件經豎井吊運施工的安全，應由專業技術人員指揮各工位的施工操作，所有工作人員必須聽從指令，提高操作的準確性。施工前以及施工過程中應加強對吊裝設備以及道岔組件狀態的動態監測，及時發現故障隱患，道岔組件出現變形位移等現象時應立即采取相應的調整措施。通過現場動靜荷載試驗以及試吊等方式優化技術參數，保證吊運施工的安全。

4 結語

為了保證地下鐵路線道岔組件經豎井吊運施工的質量效率，應嚴格遵守相關的施工技術規范，加強對吊運方法及工裝的研究，科學確定吊運方案，通過建模仿真模擬等方法對配套工裝的各種指標參數進行驗證分析，以確保工裝設備能夠適應豎井吊運施工的實際需要。在吊運過程中應準確把握各施工環節的技術要點，做好安全防護措施，保證安全高效完成地下鐵路線道岔組件經豎井吊運工作，為地下鐵路線的施工建設創造有利條件，推動我國軌道交通事業的發展。