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，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區域內，居民戶數大于等于10戶、學校、幼兒園、醫院、養老院、環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，同時與站后接觸網工程施工存在交叉作業。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。

但采用以上兩種方案，存在兩個方面的問題：

⑴管段內軌道吊車較少，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。

根據技術經濟分析，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工程聲屏障結構形式、實際作業條件設計，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、穩定性必須滿足承載要求，并且考慮1.5倍的安全系數。

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，規格為3960mm×140mm×500mm，混凝土比重系數取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。經過簡算驗證，采用φ57mm、壁厚9mm鋼管可以滿足強度、剛度、穩定性的要求。

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。起吊系統由小型卷揚機，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，沿線路方向對應H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、豎向固定裝置、豎向連接裝置、立桿第二節、橫向連接裝置、橫桿含吊裝系統（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整位置，確保吸聲板平穩提升；當吸聲板超過H型鋼立柱頂部0.2m時，對準槽口平穩下方至安裝位置；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，拆除已經安裝側的立桿，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，重復上述操作，進行連續作業。

4 鐵路工程聲屏障簡易吊裝龍門標準作業配置

根據施工現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配置6人可以完成一個工作面的作業，這樣配置工序連接緊湊，勞動力利用效率高，同時安全、質量、進度可以得到有效保證。具體人員配合及職責說明、標準作業循環消耗時間見表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 一個標準作業循環消耗時間

根據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循環所消耗時間，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，配置較為靈活，可以根據施工進度，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（每天安裝數量）=108元 /m2。考慮其他影響因素，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，常規輪胎式汽車吊不能正常上道作業；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，取得了較顯著的經濟效益和社會效益，對類似工程施工有較高的參考價值。