鐵路工程聲屏障施工技術研究與應用

沈琦

（中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司）

1 依托工程背景

1.1 工程概況

浩吉鐵路（項目名稱為蒙華鐵路），為國家“北煤南運”新的戰(zhàn)略大通道，全長1813.5㎞。新建浩吉鐵路土建工程18標段位于河南省南陽市境內(nèi)，正線長度為49.787㎞。標段設計路基聲屏障19656m2，采用鋼筋混凝土樁基礎，立柱中心間距4.0m，高度3.0m，采用非金屬插板式結構。橋上聲屏障6483m2，立柱間距2.0m，高度2.5m或3.0m，采用H型鋼吸聲單元插板式結構。

安裝聲屏障范圍確定原則：在距線路外軌中心線80m、線路縱向長度100m區(qū)域內(nèi)，居民戶數(shù)大于等于10戶、學校、幼兒園、醫(yī)院、養(yǎng)老院、環(huán)境敏感點等采取聲屏障措施。對零星分布或不適于采取聲屏障措施，晝夜預測噪聲超標的敏感建筑，采取隔聲窗措施以滿足其室內(nèi)使用功能。

1.2 亟待解決的問題

由于有砟軌道鋪設在前，后續(xù)施工必須在工程線條件下進行，大部分路基、橋梁聲屏障在有砟軌道施工過程中安裝，同時與站后接觸網(wǎng)工程施工存在交叉作業(yè)。此種施工條件下，一般有兩種解決方案：

⑴采用鋪架單位的軌道吊車、人工配合進行安裝；

⑵采用履帶式反鏟（配置橡膠套靴、下墊木板）上道，人工配合進行作業(yè)。

但采用以上兩種方案，存在兩個方面的問題：

⑴管段內(nèi)軌道吊車較少，不能多工作面開展施工，況且軌道吊車租賃費用過高，對工期、成本控制極為不利；

⑵履帶式設備在道床、軌道上行走，可能損壞已經(jīng)鋪設的鋼軌及軌枕，同時設備操作半徑有限，容易侵入另一側線路限界，嚴重影響工程列車通行，安全隱患巨大。

根據(jù)技術經(jīng)濟分析，項目聲屏障實際安裝（包含短距離搬運）在有砟軌道鋪設前，成本為每平方米80～100元之間；在有砟軌道鋪設后，采用軌道吊測算成本為每平方米180～200元之間，成本翻倍，施工組織方式極為不經(jīng)濟。

在此技術背景下，設計了一種“鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門”，結構簡單，搬運方便，不占線路軌道，可以保證工程線正常施工。經(jīng)過成本測算，采用吸聲板簡易吊裝龍門方式，實際成本為每平方米110～120元之間，不僅工期得到了保障，成本也得到了有效的控制。

2 鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門

鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門根據(jù)工程聲屏障結構形式、實際作業(yè)條件設計，主要由龍門架、起吊設備、吊裝吊具，立桿固定裝置、導向繩構成，各級構件設計要求說明如下：

⑴龍門架采用鋼管的強度、剛度、穩(wěn)定性必須滿足承載要求，并且考慮1.5倍的安全系數(shù)。

⑵鋼絲繩、吊具的抗拉強度、屈服強度承載要求。

⑶吊裝最大重量為路基聲屏障吸聲板，規(guī)格為3960mm×140mm×500mm，混凝土比重系數(shù)取2.7㎏/m3，計算理論重量為78㎏（實際小于該重量），電機重量按照30㎏考慮，吊具、吊繩重量按照10㎏考慮。

⑷考慮動荷載、鳳荷載、連接方式等因素的影響。經(jīng)過簡算驗證，采用φ57mm、壁厚9mm鋼管可以滿足強度、剛度、穩(wěn)定性的要求。

該鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門結構見圖1。

圖1 鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門結構圖

該鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門關鍵構件設計說明如下：

⑴龍門架由橫桿、立桿組成，立桿通過固定裝置（詳見圖2大樣D）與聲屏障H型鋼立柱連接，利用立柱上螺栓孔固定。立桿中部設置套接裝置（詳見圖2大樣B），起到上下立桿自由拆裝的作用。橫桿與立桿設置橫向固定裝置（詳見圖2大樣A），橫桿穿入式安裝后采用螺栓固定，立桿也可在此處自由拆裝。

⑵立桿上設置橫擔，操作人員可以登高作業(yè)。起吊系統(tǒng)由小型卷揚機，固定裝置、吊繩、吊具、導向繩、操作開關組成，小型卷揚機固定在門架橫桿中部，電力控制系統(tǒng)接引至地面，吊繩采用鋼絲繩，端頭安裝吊具（詳見圖2大樣C）,導向繩采用普通麻繩。吊具由鋼板加工成U形，單邊設置螺栓孔，利用吸聲板的凹槽固定。

圖2 一種鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門大樣圖

3 鐵路工程聲屏障簡易吊裝龍門安裝及操作

聲屏障簡易吊裝龍門施工工藝流程為：施工準備→軌道列車運輸吸聲板、散布→組裝簡易吊裝龍門→吊裝吸聲板→移動簡易吊裝龍門至下一孔施工。

聲屏障吸聲板運輸及就位：聲屏障吸聲板提前通過軌道列車運輸至安裝里程，沿著砟肩排放，6塊（2.5米高時5塊）一組，沿線路方向?qū)狧型鋼立柱排放。

聲屏障簡易吊裝龍門安裝順序：安裝吊裝龍門，依次安裝立桿第一節(jié)、豎向固定裝置、豎向連接裝置、立桿第二節(jié)、橫向連接裝置、橫桿含吊裝系統(tǒng)（提前在地面組裝好），安裝完成后通電檢查測試。

聲屏障簡易吊裝龍門操作：啟動卷揚機，放下吊繩吊具，吊具對稱固定在吸聲板兩側，固定導向繩；開始提升，導向操作員站在軌道側通過拉動導向繩調(diào)整位置，確保吸聲板平穩(wěn)提升；當吸聲板超過H型鋼立柱頂部0.2m時，對準槽口平穩(wěn)下方至安裝位置；拆除導向繩，道具；重復進行下一塊吸聲板吊裝。

聲屏障簡易吊裝龍門移位：移動龍門架，拆除橫桿含吊裝系統(tǒng)，拆除已經(jīng)安裝側的立桿，安裝至下一孔型鋼立柱上，更換立桿固定裝置，安裝橫桿含吊裝系統(tǒng)，重復上述操作，進行連續(xù)作業(yè)。

4 鐵路工程聲屏障簡易吊裝龍門標準作業(yè)配置

根據(jù)施工現(xiàn)場勞動力組織配合測試，鐵路工程聲屏障簡易吊裝龍門標準作業(yè)配置6人可以完成一個工作面的作業(yè)，這樣配置工序連接緊湊，勞動力利用效率高，同時安全、質(zhì)量、進度可以得到有效保證。具體人員配合及職責說明、標準作業(yè)循環(huán)消耗時間見表1、表2。

表1 吸聲板簡易吊裝龍門最佳人員配置表及職責說明

表2 一個標準作業(yè)循環(huán)消耗時間

根據(jù)聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門完成一孔聲屏障安裝標準作業(yè)循環(huán)所消耗時間，按照每天工作10個小時，安裝15孔聲屏障計算，每天可以完成180m2聲屏障安裝（立柱間距為2m時，完成90m2）。聲屏障簡易吊裝龍門不使用軌道作業(yè)，配置較為靈活，可以根據(jù)施工進度，多工作面靈活配置，對施工進度控制有利。

5 鐵路工程聲屏障簡易吊裝龍門應用效果及效益分析

鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門設計費用方面，計算鋼管、卷揚機、吊繩、吊具等，設計一臺費用為6000元（計算折舊，每日攤銷不足100元），人工費用方面按照人均200元每人每天計算，一個工作面的每天人工費用為1200元，電費及其他費用按照每天150元考慮，得出每平方聲屏障吸聲板安裝費用為：（1200+100+150）元 /135m2（每天安裝數(shù)量）=108元 /m2?？紤]其他影響因素，聲屏障吸聲板吊裝成本可以控制在110～120元之間。按照本項目的合同條件，每平米的利潤在20～30元之間，經(jīng)濟效益顯著。鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門施工應用效果見圖3。

圖3 鐵路工程聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門施工效果照片

6 結束語

鐵路工程在有砟軌道鋪設后，聲屏障吸聲板施工設備的選擇受到較多的限制，常規(guī)輪胎式汽車吊不能正常上道作業(yè)；若采用履帶式設備（配置橡膠套靴）可能對軌道造成損壞，長期占用單側線路，對鐵路工程線運行有較大影響；采用軌道吊，施工租賃成本過高。本項目采用的“聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門”，作為在有砟軌道鋪設后設計的簡易設備，不占用工程線，設備設計簡單、組裝方便，不產(chǎn)生租賃費用，施工效率可以通過多工作面同時施工來提升，同時，安全、質(zhì)量、進度都能得到有效的保證。聲屏障吸聲板簡易吊裝龍門在浩吉鐵路土建工程中成功應用，取得了較顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，對類似工程施工有較高的參考價值。