上跨軌道交通高架橋梁的懸拼施工安全防護(hù)技術(shù)研究

薛武強(qiáng) 孫九春 曹 虹

騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 上海 201204

隨著城市立體化交通的趨勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，公路、鐵路、城市軌道交通涉及交叉的情況日益明顯。而在跨越既有軌道交通線路的橋梁施工中，機(jī)械設(shè)備可能會(huì)對(duì)既有線路限界造成一定的侵占[1]，因此，不僅要保證新建橋梁建設(shè)的進(jìn)度、質(zhì)量、安全，還要保證既有線路能夠安全運(yùn)營(yíng)。

目前針對(duì)跨越既有軌道交通線路的橋梁施工的安全措施，以在既有交通線路上搭設(shè)防護(hù)棚為主[2]，但這種方式對(duì)交通影響較大，費(fèi)用較高。也有部分橋梁采用全封閉式掛籃方案，相比防護(hù)棚方案稍有改進(jìn)[3-4]，但仍不能滿足所有安全需求。落地式防護(hù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，但相比附著式防護(hù)平臺(tái)來(lái)說(shuō)費(fèi)工費(fèi)料，且與梁底的貼合程度較低。

本工程中上海軌交10號(hào)線橋梁底部與軌交6號(hào)線軌道限界距離較小，且上跨橋梁截面形狀較為復(fù)雜，有必要研制一種全新的防護(hù)措施，既要保證施工的安全性，又要有效提高施工的效率與經(jīng)濟(jì)性。

1 工程背景

上海軌交10號(hào)線上跨軌交6號(hào)線出入場(chǎng)線的節(jié)點(diǎn)橋?yàn)椋?0＋75＋40） m的3跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋，梁高最大為5.4 m，最小為1.9 m，斷面為雙線U形＋箱形結(jié)構(gòu)。全橋共40個(gè)塊段，除0#塊和合龍段采用現(xiàn)澆外，其余塊段均采用預(yù)制節(jié)段、懸臂拼裝工藝施工。該節(jié)點(diǎn)橋與軌交6號(hào)線高架結(jié)構(gòu)成小角度疊交，梁底與軌交6號(hào)線軌道接觸網(wǎng)最小距離僅0.598 m。由于現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境限制（圖1），常規(guī)的懸臂拼裝工藝無(wú)法適用，為此創(chuàng)新性地提出了單T構(gòu)懸臂拼裝工藝。分為東（19#墩）、西（18#墩）2個(gè)T構(gòu)施工，先用架橋機(jī)懸臂拼裝東側(cè)T構(gòu)，完成后架橋機(jī)過(guò)孔至西側(cè)T構(gòu)，以相同方式施工西側(cè)T構(gòu)，最后進(jìn)行邊跨與中跨的合龍。

圖1 施工平面布置

建設(shè)過(guò)程中施工設(shè)施設(shè)備會(huì)對(duì)軌交車輛的安全運(yùn)行造成較大影響，需要足夠安全的防護(hù)設(shè)施保證運(yùn)行的絕對(duì)安全。

2 可調(diào)移動(dòng)式防護(hù)棚平臺(tái)設(shè)計(jì)

可調(diào)移動(dòng)式防護(hù)棚平臺(tái)主要用于中跨施工防護(hù)，阻止施工過(guò)程中工具、廢料等掉落到下方軌交線上影響軌道車輛運(yùn)營(yíng)安全。其設(shè)計(jì)因素考慮如下：主梁為變高度梁，支座處與跨中處主梁高差達(dá)到3.50 m，跨中與既有線路交叉部位接觸網(wǎng)與梁底最近距離僅0.598 m，需要防護(hù)棚能夠調(diào)整底部標(biāo)高，適應(yīng)梁底線形變化；工地地處我國(guó)東部沿海，施工期內(nèi)可能存在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)天氣，因此需要在普通防護(hù)平臺(tái)“防墜、防電、防火、防水”等功能的基礎(chǔ)上加入防風(fēng)功能；由于施工方法限制，防護(hù)平臺(tái)自重需由主梁承擔(dān)，因此其接觸部件需要與主梁斷面有較好的貼合性，并且滿足走行要求。防護(hù)平臺(tái)的強(qiáng)度與剛度需要滿足作業(yè)人員在其上施工。

防護(hù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)由防護(hù)骨架、封閉板、防拋網(wǎng)和行走輪構(gòu)成。整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 防護(hù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

2.1 防護(hù)平臺(tái)構(gòu)造

防護(hù)平臺(tái)骨架長(zhǎng)12.00 m，頂部寬12.60 m，底部寬9.33 m，分為上下兩部分。上部高3.55 m，頂部采用10#槽鋼結(jié)合鋼板焊接成反力架，最前端采用雙拼25#槽鋼制成橫梁，增加防護(hù)平臺(tái)剛度；側(cè)面前半部分采用10#槽鋼焊接成網(wǎng)格狀骨架，后半部分對(duì)稱用45#角鋼斜拉；U形梁底部根據(jù)主梁斷面形式設(shè)置1.7 m左右內(nèi)收平臺(tái)，并與側(cè)面增加斜桿連接，加強(qiáng)剛度。下部4個(gè)角點(diǎn)采用φ32 mm精軋螺紋鋼作為懸吊支點(diǎn)，可根據(jù)梁段高度進(jìn)行調(diào)節(jié)；側(cè)面各設(shè)置10道開(kāi)孔鋼板作為限位卡扣；底板縱向布置2道10#槽鋼作為縱梁，橫向布置間距為1.0 m的45#角鋼與縱梁連接，并在低處設(shè)置排水硬管，將平臺(tái)內(nèi)的積水排至輸電線路外側(cè)。

2.2 封閉板構(gòu)造

封閉板分為內(nèi)外2層，內(nèi)層采用厚3 mm鋼板封閉，為施工過(guò)程中意外墜落的施工設(shè)備及工具提供支承。外層由于防電需要采用絕緣板，軌交6號(hào)線接觸網(wǎng)電壓為1.5 kV，絕緣板在選材時(shí)，首先應(yīng)滿足可抗1.2倍接觸網(wǎng)電壓的要求[2]，因此采用厚5 mm環(huán)氧樹(shù)脂粘貼絕緣板，再用尼龍?jiān)鷰Ш筒垆摻壴烧w，絕緣板可承受50 kV電壓，可有效避免高電壓的擊穿效應(yīng)。

2.3 行走輪構(gòu)造

行走輪為防護(hù)平臺(tái)的走行裝置，并起著傳遞結(jié)構(gòu)重力的作用。防護(hù)平臺(tái)在主梁兩側(cè)頂部均設(shè)置有反力架，每側(cè)反力架內(nèi)含有上、下、左、右4組行走輪（圖3），對(duì)防護(hù)平臺(tái)除順橋向外所有方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行約束。同時(shí)，行走輪和反力架共同起到調(diào)節(jié)作用，控制防護(hù)平臺(tái)及橋梁結(jié)構(gòu)的平衡，保證結(jié)構(gòu)的安全?？紤]到行走的平順性和預(yù)制梁的施工誤差，行走輪內(nèi)部設(shè)置了彈簧，可以自行調(diào)節(jié)行走輪與結(jié)構(gòu)之間的間隙。

圖3 行走輪構(gòu)造

2.4 防拋網(wǎng)構(gòu)造

防拋網(wǎng)設(shè)置在防護(hù)平臺(tái)頂部的左右兩側(cè)，骨架采用高120 cm的25#方鋼立柱，向外傾斜30°，間距120 cm。為確保物體不會(huì)掉落，骨架外周采用白色細(xì)目鋼絲網(wǎng)封閉，鋼絲網(wǎng)孔眼大小不大于1 cm×1 cm[5]。防拋網(wǎng)邊緣與骨架采用鋼絲綁扎。

2.5 抗風(fēng)措施

由于施工地點(diǎn)處于我國(guó)東部沿海，施工期間需考慮強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的潛在影響，因此在收到風(fēng)暴預(yù)警時(shí)，應(yīng)將防護(hù)平臺(tái)退后至所在側(cè)0#塊上，與橋梁通過(guò)精軋螺紋鋼進(jìn)行錨固，同時(shí)拆除防拋網(wǎng)（圖4）。

圖4 抗風(fēng)措施

3 自動(dòng)跟隨式張拉吊籃

自動(dòng)跟隨式張拉吊籃主要用于為梁段拼裝施工提供操作平臺(tái)，同時(shí)保障作業(yè)人員的安全。其設(shè)計(jì)考慮如下：

1）主梁斷面為U形＋箱形斷面，主梁上部寬度明顯大于下部，為保證吊籃可與防護(hù)平臺(tái)協(xié)同工作，需要吊籃具有橫向?qū)挾日{(diào)節(jié)功能。

2）吊籃頂部懸掛于架橋機(jī)主桁梁下方，為方便施工過(guò)程中平臺(tái)的移動(dòng)，使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

3）吊籃下方為軌交運(yùn)行線路，為防止柔性吊籃因空中擺動(dòng)，影響司機(jī)運(yùn)行，需設(shè)置約束機(jī)構(gòu)，吊籃只能在約束機(jī)構(gòu)內(nèi)部上下移動(dòng)。

自動(dòng)跟隨式張拉吊籃主要由電動(dòng)行走輪、懸掛架、導(dǎo)鏈葫蘆、保險(xiǎn)架和操作平臺(tái)組成，如圖5所示。電動(dòng)行走輪對(duì)扣在架橋機(jī)小縱梁上，作為張拉吊籃行走的動(dòng)力。

圖5 施工吊籃結(jié)構(gòu)

懸掛架長(zhǎng)8.80 m，寬1.56 m，采用8#槽鋼加工而成，通過(guò)行走輪懸掛于主桁架上。保險(xiǎn)架采用4根豎向11#方鋼套9#方鋼形成伸縮桿，桿件間設(shè)置4根橫向9#方鋼焊接成為剛性格構(gòu)，起到限位保險(xiǎn)作用。設(shè)置5 t倒鏈葫蘆＋φ20 mm鋼絲繩承受吊籃平臺(tái)重力，倒鏈葫蘆可調(diào)節(jié)吊籃懸掛高度。

操作平臺(tái)分為平臺(tái)本體和伸縮平臺(tái)2個(gè)部分。平臺(tái)本體長(zhǎng)8.40 m，寬1.27 m，前后有高1.53 m的防護(hù)欄桿。伸縮平臺(tái)單邊長(zhǎng)1.80 m，橫向截面略小于平臺(tái)本體，伸出后吊籃總寬度可達(dá)12 m。伸縮端可根據(jù)所需操作長(zhǎng)度進(jìn)行伸縮，最多可容納4人同時(shí)進(jìn)行施工操作。

4 防護(hù)平臺(tái)施工技術(shù)

4.1 防護(hù)平臺(tái)拼裝

防護(hù)平臺(tái)在地面整裝完畢后，由汽車吊起吊，調(diào)整吊具位置，保證水平。使用手拉葫蘆將防護(hù)平臺(tái)的限位導(dǎo)軌與主梁兩側(cè)對(duì)位，根據(jù)0#塊處主梁高度調(diào)整防護(hù)平臺(tái)變高卡扣位置，將防護(hù)平臺(tái)向內(nèi)推進(jìn)6.4 m后與0#塊頂部預(yù)埋件間采用鋼拉索進(jìn)行固定[6]。

拼裝好一個(gè)梁段后，防護(hù)平臺(tái)沿主梁中軸線緩慢同步向前頂推一個(gè)梁段的長(zhǎng)度，到位后與節(jié)段頂部預(yù)埋件間采用鋼拉索固定，根據(jù)下一節(jié)段高度調(diào)整變高卡扣高度，開(kāi)始下一節(jié)段防護(hù)。

4.2 防護(hù)平臺(tái)過(guò)孔

完成東側(cè)塊段拼裝后，防護(hù)平臺(tái)后退至5#塊上，減小防護(hù)平臺(tái)自重對(duì)T構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩。

待架橋機(jī)過(guò)孔進(jìn)行到如圖6所示的工序時(shí)，防護(hù)平臺(tái)移動(dòng)至東側(cè)T構(gòu)最前端，采用天車吊具吊掛防護(hù)平臺(tái)，緩慢前移至其尾端完全脫開(kāi)T構(gòu)前端，繼續(xù)前移至西側(cè)T構(gòu)0#塊前端再旋轉(zhuǎn)180°，后端先穿入0#塊，再將防護(hù)平臺(tái)向內(nèi)推進(jìn)6.4 m后與0#塊頂部預(yù)埋件間采用鋼拉索進(jìn)行固定。因天車下部橫梁過(guò)短，實(shí)際吊運(yùn)時(shí)增加了雙拼H500 mm×200 mm型鋼用作扁擔(dān)梁。

圖6 過(guò)孔示意

5 吊籃施工技術(shù)

5.1 吊籃施工操作

施工吊籃在地面組裝完畢后，由汽車吊安裝到位。節(jié)段安裝前，電動(dòng)行走輪帶動(dòng)施工吊籃前行至超過(guò)待安裝節(jié)段長(zhǎng)度1.0 m位置后停止，待天車攜帶梁塊至安裝位置并臨時(shí)固定后，吊籃回退至防護(hù)平臺(tái)前方0.2 m位置。

先將吊籃兩側(cè)伸縮平臺(tái)縮進(jìn)至能夠進(jìn)入防護(hù)平臺(tái)，再調(diào)整鋼纜懸吊長(zhǎng)度至合適位置后卡緊保險(xiǎn)架，繼續(xù)回退至梁塊前方0.2 m處，張拉部分預(yù)應(yīng)力筋。

張拉完成后解除保險(xiǎn)架卡扣，收短鋼纜長(zhǎng)度，提升吊籃至預(yù)定位置，重新卡緊剛性保險(xiǎn)架，伸出兩側(cè)伸縮平臺(tái)，張拉其余預(yù)應(yīng)力筋。完成全斷面的預(yù)應(yīng)力筋張拉以后，可前移吊籃進(jìn)行下一塊段的安裝工作。

5.2 吊籃抗風(fēng)措施

當(dāng)接收到強(qiáng)臺(tái)風(fēng)天氣預(yù)警時(shí)，吊籃停止原有施工操作，提升吊籃高度至籃底高于主梁梁頂，開(kāi)動(dòng)走行裝置，將吊籃緩慢移動(dòng)至最近的架橋機(jī)支腿側(cè)面，放松吊籃鋼纜使吊籃支承于主梁上，通過(guò)鋼絲繩與橋面預(yù)埋件進(jìn)行固定，做好防臺(tái)風(fēng)準(zhǔn)備。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工驗(yàn)證，可調(diào)移動(dòng)式防護(hù)平臺(tái)與自動(dòng)跟隨式張拉吊籃，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，整體施工性能優(yōu)異，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。