淺談一種鋼軌走行設備在運營地鐵高架橋梁聲屏障施工工法的應用

李誠鈺，王婷，郝衛濤，姚鵬，劉天寧

（1.西安市軌道交通集團有限公司，陜西 西安 710016；2.機械工業勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710043）

1 工程概況

西安地鐵在新增敏感區域點加裝聲屏障，長度2488m，高度3.5m、4.5m,安裝在橋梁欄板預埋螺栓上，采用頂部金屬吸聲板+中部通透（磨砂）隔聲板+底部金屬吸聲板形式。

2 鋼軌走行設備主材料及搭設

2.1 主材料規格要求

采用40×40×3mm的焊接方管和外徑φ48 mm、壁厚3.5 mm的鋼管，連接點滿焊，表層除銹并涂刷灰色防銹漆；墊板采用2000×300×30mm的防火木板；主動力采用220V多功能電動提升機。

2.2 系統組成

鋼軌走行設備主要由走行系統、平臺系統、吊裝系統組成，為更好地滿足施工需要，進一步創新研究并實現各系統快速便捷的整體組裝拆卸。

2.2.1 走行系統

采用方管焊接框架，內設兩道加強梁提高框架穩定性。框架下部安裝4個具備剎車功能的行走輪，在鋼軌和走行左前輪及右后輪插入鐵鞋固定，鐵鞋與框架鏈條焊接鏈接，避免鐵鞋遺落軌行區。在操作平臺底部安裝配重，兩側框架各用兩條棘輪捆綁帶垂直固定于軌道上，在吊裝反向用棘輪捆綁帶斜拉固定，保證走行系統穩固牢靠。

2.2.2 平臺系統

整體框架與走行系統采用方管加工的零部件組拼成可伸縮操作平臺，平臺高3m，頂部鋪設30mm厚的雙排鐵板，橫向最大伸縮量1.5m，周邊安裝1.2m防護欄桿。

2.2.3 吊裝系統

操作系統底部安裝多功能電動提升機，兩根鋼管上端斜向與操作系統連接成支撐臂。頂部安裝2T滑輪，1T專用鋼絲繩起吊聲屏障單元板；下端固定于走行系統。電機上安裝限位裝置，方便控制升降高度；鋼絲繩粘貼膠帶標注定位點，預判操作高度。

2.3 搭設要求

2.3.1 安全要求

具備安全操作空間，橫平豎直、連接牢固；受荷安全，不變形、不晃動。

2.3.2 橫桿與立桿連接采用方管焊接

每道工序前需校正立桿的垂直度和橫桿的標高、水平度，確保步距、橫距、縱距一致。

3 鋼軌走行設備受力檢算

3.1 受力分析

鋼軌走行設備吊裝最重物體為178kg的立柱，吊裝過程中為保證安全，增強支架穩定性，配重安全系數取2倍，操作人員、平臺及部分材料均在可能傾覆零點和配重之間，配重中心到可能傾覆點距離為2.0m（見圖1）。

圖1 鋼軌走行設備尺寸圖

3.2 抗傾覆穩定性驗算

基于安全因素考慮，操作人員、平臺及施工材料等自重不計入配重。

根據《建筑施工腳手架安全技術規范》（JGJ130-2011），抗傾覆驗算公式如下：，其中γ為安全系數，對于危險性較大分部工程γ取值2.0。

驗算滿足要求，結構不會發生傾覆。

4 施工風險分析及應對措施

4.1 吊裝傷害風險分析及對策

4.1.1 風險

操作不當，手、腳伸入吊起物體下方取放墊襯物；工前未對鋼絲繩及卡扣進行檢查，吊物綁、掛、吊點不準或不當；違反“十不吊”操作原則。

4.1.2 對策

（1）加強培訓，杜絕違章作業，進入施工現場必須正確佩戴勞動防護用品。

（2）加強檢查，尤其是鋼絲繩、吊鉤，操作人員持證作業等方面。

（3）吊裝人員嚴格遵守“十不吊”操作規程。

4.2 影響運營風險分析及應對措施

4.2.1 風險

未按照規定時間進出施工現場；超范圍施工；立柱侵限。

4.2.2 對策

（1）作業前進行安全技術交底，對接接觸網停電掛好底線后，組織辦理登記手續開始施工；作業后嚴格執行回檢制度，確保人機具出清。

（2）嚴格按照技術交底規范作業，安排專人盯控，禁止超范圍施工。

（3）為防止運營期間立柱傾斜造成安全隱患，嚴格執行立柱安裝檢查確認記錄制度，對立柱底防松動墊圈、螺母安裝數量、螺栓扭力、立柱間距及外觀等進行檢查確認。

4.3 設備受損風險及對策

4.3.1 風險

材料搬運、立柱及吸聲板及隔聲板安裝時對既有設備、線纜造成損傷。

4.3.2 對策

（1）嚴格落實班前安全教育，人員、材料和工具進入施工現場后，放在指定安全位置，搬運材料、散料時禁止碰砸既有線纜，由專職安全員現場監管。

（2）做好成品保護，動火作業時，用防火毯覆蓋；在臨近設備施工，嚴謹踩踏、磕碰設備，專職安全員和運營配合專業人員全程監控。

（3）如果出現設備、線纜受損，需現場組織專業配合人員檢測、評估后修復。

5 聲屏障安裝施工步驟及要點

在運營線路加裝聲屏障的前提是確保次日安全運營，因作業在夜間地鐵停運后，有效利用時間不足4h，又臨近公路，車流量大，安全風險高。具體施工步驟及要點如下：

施工準備→基礎清理、螺栓校正→立柱安裝→立柱基礎澆筑→吸聲板及隔聲板安裝→頂罩板及底罩板安裝。

5.1 施工準備

（1）提前將立柱、吸聲板及隔聲板等材料運至存料場地，做好支墊及覆蓋；清理立柱基礎面污跡；用法蘭模具檢查螺栓位置的準確性。

（2）對聲屏障安裝地段測量復核，做好工序轉換坐標控制點及高程控制點的移交。

（3）根據施工總平面圖布置施工機械，做好現場周邊環境保護工作。

5.2 基礎清理、螺栓校正

基礎混凝土需鑿毛處理，將浮土、雜物清理干凈，對預埋地腳螺栓進行檢查、校正、除銹后安裝下部薄螺母、彈性墊圈、上部薄螺母，水平尺調平。

5.3 立柱安裝

（1）使用鋼軌走行設備開始吊裝立柱，為實現吊鉤與立柱分離，立柱制作需在距離鋼立柱頂部10cm處開直徑3cm的吊裝孔。插銷用碳纖維棒，一端穿過立柱頂部吊裝孔，另一端使用軟繩連接吊鉤，當立柱就位后，用軟繩拉掉插銷，實現吊鉤與鋼立柱分離。

（2）安裝前采用水平尺復核底座，調整墊片及螺栓調平。立柱底部需高于基礎螺栓0.5～1m時調節吊臂角度，使立柱底部法蘭盤在基礎螺栓正上方；將立柱法蘭盤螺栓孔與基礎螺栓上下對齊緩慢放下，使立柱順利坐于基礎法蘭盤上，安裝防松墊圈后，擰緊螺母。

（3）立柱調平時，對立柱軸線垂直度、柱基準點標高、柱腳底座中心線對定位軸線的偏移等使用儀器進行檢查。按照聲屏障結構形式，使用特殊加工的不同厚度規格的U型墊片及螺母調整立柱的線性、標高、垂直度，以達到便捷、防脫落及提高效率的目的。

（4）立柱在跨越橋梁伸縮縫兩側時，翌緣板需按照設計圖紙要求加寬同材質鋼板，加寬高度與聲屏障立柱等高，寬度簡支梁處50mm，連續梁處80mm。

5.4 立柱基礎澆筑

立柱就位后，用水平尺及卷尺對立柱垂直度及屏距進行復核、調整、緊固，直到螺栓達到設計扭矩后，成段進行基礎立模、重力砂漿澆筑（不小于40根），對局部發生漏漿原因分析整改；在預制立柱時，主肋板及底鋼板開模設置3個直徑30mm的灌漿孔，較好地解決了重力砂漿澆筑不密實的質量難題。

5.5 吸聲板及隔聲板安裝

（1）固定鋼軌走行設備，人工將下部金屬吸聲板豎直沿H型鋼槽緩緩落下，調整好左右間隙后固定，吸聲板與立柱、吸聲板與吸聲板之間采用廠制橡膠條，達到密封及減振效果。

（2）將亞克力透明（磨砂）隔聲板吊起，人工輔助沿H型鋼槽緩緩落下，落入下部吸聲板上方，調好位置后與立柱固定。

（3）人工將上部金屬吸聲板豎直對準H型鋼槽緩緩落下，調整好位置后固定。

5.6 頂罩板及底罩板安裝

（1）頂罩板通過鋼軌走行設備配合將頂罩扣在鋼立柱頂部，調整好標高和水平面度，用螺栓固定。

（2）底罩板按照現場測量尺寸制作，手槍鉆打孔，鉚釘固定。

6 人工時分析

通過鋼軌走行設備對聲屏障施工工序、工藝及人工時大數據統計分析，建立合理化、標準化的人工時定額，以精確指導人機料法環資源的統籌調配，避免了人力圬工成本增大及人力不足工期延期，最大限度地減小了對地鐵運營的影響（見表1）。

表1 人工時統計分析表

7 聲屏障主要原材料試驗檢測項目及安裝標準

7.1 主要原材料試驗檢測項目

選取主要原材料金屬復合吸聲板、通透及磨砂隔聲板、三元乙丙橡膠條、重力砂漿、H型鋼立柱等五個項目進行試驗檢測。

7.2 安裝標準

（1）測量放線正確，精度符合要求；材料、半成品、構配件、設備等按規定檢查；試驗報告、出廠合格證齊全，并經專業人員簽認。

（2）預埋件誤差采取技術措施調整，按照現場尺寸放樣定型生產異形H鋼立柱，以消化預埋件間距誤差，鋼構件應符合設計和GB50755《鋼結構工程施工規范》的規定。

（3）立柱與底板、加勁板的焊接需在出廠前完成雙面焊接，焊縫進行無損探傷檢測；鋼結構的制作、安裝需符合設計要求，滿足《鋼結構工程施工質量驗收規范》要求；焊接材料焊接工藝，滿足《鋼結構焊接規范》GB50661的規定。

（4）立柱安裝需隨時檢查立柱垂直度、相鄰立柱間距，如有超限現場調整。

（5）金屬吸聲板、隔聲板安裝時，杜絕發生縫隙和漏聲現象；異型尺寸板提前編號，對號安裝。構件之間牢固緊密，板面潔凈，線性平順，各項指標符合設計要求。

8 結語

西安地鐵在運營線路鋼軌走行設備加裝聲屏障工法的應用，在保證安全運營前提下，縮短了施工工期，提高了生產勞效，有利于降低工程成本，能夠為企業取得良好的經濟效益和社會效益，值得同行推廣和借鑒。