橋梁高空作業蓋梁預埋件穩固主動防墜系統研究

朱倩，代峻儒，廖遠強，胡磊，羅紅，周楷倫（四川省交通建設集團股份有限公司，成都610047）

1 引言

目前，國內企業橋梁施工采取的安全措施主要為設置高空防墜網和懸掛安全帶[1-4]，然而中系梁、蓋梁施工中的安全防護仍存在一些難點：（1）在中系梁、蓋梁施工中，梁上的鋼結構即為建筑物的最高點，所有的安全帶的系掛點全在腳下，不符合安全帶“高掛低用”的原則。即使掛上了安全帶，發生高空墜落時，強烈的沖擊力也會對施工人員造成二次傷害[5]。（2）依托鋼結構搭設臨時支撐構筑鋼絲繩網格線時，高空作業無有效依靠物體，缺乏安全保障[6]。（3）臨時搭建的安全防護體系，沒有經過系統測試，強度和穩定性不夠可靠[7]。

本文針對目前存在的問題展開相關研究，對常用的方法進行比較、分析和改進，結合具體工程應用案例，以工程為對象、工藝為核心，研發了一種橋梁高空作業蓋梁預埋件穩固主動防墜系統施工技術，具有結構強度高、使用方便快捷、安全防護穩定性好等優點，特別適合橋梁高空作業蓋梁施工的安全防護。

2 工程概況與技術原理

2.1 工程概況

G4216線屏山新市至金陽段高速公路XJ14合同段，起止樁號K75+240～K79+932，主線長5.134 km，主體工程由馬鞍山出口段隧道、安寨坪1號大橋、安寨坪2號大橋、西蘇角1號隧道、一個互通組成。主線橋梁共計1 312.5 m/2座，其中大橋1 312.5 m/2座；匝道橋梁共計2 460.08 m/12座，其中大橋2 116.34 m/7座，中橋343.74 m/5座。橋梁主線為雙向四車道，設計速度80 km/h，汽車荷載等級為公路-I級，主線橋隧比99%。合同總工期48個月，造價約10.57億元。

2.2 技術原理

本文采用預埋件穩固主動防墜系統，將連接好鋼絲繩的安全立柱與蓋梁鋼筋骨架綁扎在一起，在地面完成主動防墜系統的施工作業。蓋梁吊裝完成后，通過安全立柱和鋼絲繩懸掛安全繩扣，結合提前搭建好的高空防墜網，共同建立帶網結合的安全防護體系。預埋件穩固主動防墜系統是一種錨固裝置，它由預埋在蓋梁縱向上兩側位置的安全立柱，水平通繩（鋼絲繩）和高空防墜網組成。這一裝置穩定固定在蓋梁結構上，安全立柱中間的水平通繩作為軟梁可以直接扣、掛施工人員身上的安全繩扣。在高空作業人員不慎跌落，產生高空墜落風險時，作業人員依托安全繩扣被懸吊在水平通繩上，避免施工人員墜落到地面而發生安全事故，同時高空防墜網的鋪設能防止高處墜落的物體砸傷施工人員。

3 工藝流程與操作要點

3.1 工藝流程

橋梁高空作業蓋梁預埋件穩固主動防墜系統施工工藝流程如下：施工準備→蓋梁骨架成型→防墜系統搭設→錨栓定位鋼管安裝→蓋梁混凝土澆筑→蓋梁拆模、養護→蓋梁運輸→蓋梁吊裝→防墜系統拆除。

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

根據設計圖紙編制施工組織設計，落實材料、人員和機具設備。驗算大噸位吊裝荷載引起樁基和立柱的水平位移及路基穩定性，并確定加固方案。設計和制作大剛度的預制裝配橋梁蓋梁專用定位架并組裝，確認與設計圖紙核對無誤。

3.2.2 蓋梁骨架成型

1）首先采用鋼結構制作預制蓋梁臺座，臺座基礎采用混凝土澆筑，基礎沿臺座尺寸擴大1.5 m，在基礎端部鋪設間距20 cm的鋼筋網，臺座四角預埋法蘭盤。臺座四周、內部采用I40b型鋼支撐，頂部使用8 mm冷軋鋼板平鋪。I40b的工字鋼和8 mm冷軋鋼板巧妙組合，既保證了臺座的強度，又確保了臺座不會因為長時間使用而發生變形和沉降。

2）在臺座上放出骨架鋼筋的邊線，并用墨線進行劃線標記。為確保蓋梁的保護層厚度，采用數控彎曲機加工和整體定型模架制作鋼筋骨架，采用二氧化碳氣體保護焊代替傳統鉛絲綁扎。骨架鋼筋柱頂范圍兩側50 cm內箍筋先不安裝并預留出位置，待定位鋼管安裝完成后再焊接。

3）鋼筋骨架在胎架上制作完成后，用龍門吊配合專用吊架將鋼筋骨架吊運至制梁臺座上方緩緩下放，當骨架底緣靠近底模時，利用人工與龍門吊配合的方式不斷調整鋼筋骨架位置，使其完全與事先劃好的鋼筋骨架控制線重合。檢查骨架鋼筋是否與所有預留孔有沖突，檢查無誤后脫鉤。若骨架鋼筋個別有細微沖突的，當場調整，若沖突部位較多且不能及時調整的，則吊運至胎架上重新檢查、調整或重新制作安裝。

3.2.3 防墜系統搭設

1）在蓋梁骨架縱向上兩側位置預埋設置鋼管立柱，鋼管立柱與蓋梁骨架進行焊接，立柱深入骨架內部不少于50 cm。

2）為防止鋼絲繩磨損破壞，在與鋼梁相接的位置應設置軟墊。鋼絲繩拉設在蓋梁鋼管立柱內側，首先通過拉鉤鎖緊，然后使用鋼絲繩繩扣固定，鋼絲繩要設置在蓋梁頂面1.5 m以上。

3）鋼絲繩端頭最少要固定4個卡扣，卡扣間距為6倍鋼絲繩直徑，繩頭露出長度約為鋼絲繩的3倍直徑。每條通繩的連續拉設長度不得超過100 m，超出100 m時需設立剛性節點，以防通繩下垂。

4）系統搭設完畢后需進行測試，保證鋼絲繩能夠承受大于3 t的瞬間沖量，從而確保高空作業人員的生命安全。

3.2.4 錨栓定位鋼管安裝

1）安插定位鋼管，在鋼管外側套入波紋管，并在錐形模板上口與波紋管銜接部位用強力膠進行封閉，確保蓋梁澆筑時漿液不流入管內。

2）安裝柱頂四周螺旋筋并補全骨架鋼筋柱頂范圍兩側50 cm內箍筋。

3）模板及錨固預留鋼管定位法蘭安裝。（1）按工期及蓋梁的規格加工制作若干套蓋梁鋼模板，立模前應對模板進行打磨防銹處理并涂刷脫模劑。（2）每節模板安裝后，用水準儀測設模板頂面標高，用卷尺檢查中心及平面尺寸。（3）為避免在澆筑混凝土時定位鋼管上端產生偏位，采用與預留孔孔位布置一致的法蘭板穿孔，套在鍍鋅鋼管上，鋼板直接安放在模板上部并調平、固定。

3.2.5 蓋梁混凝土澆筑

（1）蓋梁澆筑前檢查模板、鋼筋及預埋件的位置、尺寸和保護層厚度是否準確，準確無誤后方準澆筑混凝土。（2）混凝土由拌和站集中拌和，配合比和混凝土各項技術指標檢查合格。（3）通過泵車運輸由龍門吊轉送入模、插入式振搗器振搗的施工方法。（4）混凝土振搗時振動棒不能靠近定位鋼管，避免觸碰上部定位法蘭以免發生偏位。（5）蓋梁的澆筑由中間向兩邊進行分層澆筑，澆筑時混凝土傾落高度不宜超過2 m，分層厚度在30～40 cm。（6）按照鋼筋網格對蓋梁混凝土進行振搗，振搗按先四周后中心的順序進行，同時保證不發生漏振。

3.2.6 蓋梁拆模、養護

混凝土澆筑完成并養護2 d后開始拆除定位架及模板。拆除定位架時應先將所有擰開卡口螺母擰開，然后緩慢吊除定位架。拆模后立即用活動懸掛式自動噴淋灑水養護。

3.2.7 蓋梁運輸

1）蓋梁端部安裝水平檢查尺，檢查蓋梁起吊或安裝過程體位準確平衡。

2）預制蓋梁使用兩臺龍門吊同步起吊將蓋梁移運到運梁車上。正式起吊前應先進行試吊，吊環在龍門吊的扁擔鉤完畢后，緩慢起吊，先吊重物的10%，觀察鋼絲繩繃緊情況及龍門吊吊架情況，無問題后，再試吊80%，觀察一遍，無問題后，進行100%的吊重。當吊高梁底離開臺座2～5 cm，梁底立即墊入木條，停止5～10 min，觀察龍門吊及蓋梁的相關指標性能，若狀況良好且無其他反應，則可繼續起吊；吊高梁底離開臺座50 cm，梁底立即墊入枕木，停止20～30 min，觀察龍門吊及蓋梁的相關指標性能，若再無其他反應，則可繼續起吊并沿出梁區進行裝車。

3）運梁車采用多軸線液壓平板車運輸蓋梁。運梁車就位后應事先在蓋梁兩端0.207L（L為梁長）處墊上2根枕木，當落梁至平板車上時應注意調整蓋梁重心線與平板車縱向軸線重合，并用手拉葫蘆穿過吊環固定于平板車上。

4）先按平板拖車的寬度，距離蓋梁吊點的位置，用重型鋼軌焊制兩個架子，架子的形狀橫斷面與橋臺蓋梁臺背吻合，鋼軌與蓋梁接觸面用養護毯包裹，蓋梁吊上平板車后，用綁帶綁扎3道，使蓋梁同平板車架連成一體。

5）根據排摸結果對線路進行反復比選，確定了縱坡平緩、沒有小半徑的道路行駛，選擇交通流量小的點時間段、參照大件運輸方法進行蓋梁運輸，并做好安全和警示工作。途中通過路政、交警等部門的共同協作，確保了運輸過程安全。運輸途中，保持勻速行駛，拐彎處盡量慢行。

3.2.8 蓋梁吊裝

1）蓋梁吊裝采用兩臺履帶吊（汽車吊），起吊方式與預制場裝車方式相同，卸車前根據蓋梁，在平整地面平行放置兩根20 cm×20 cm的枕木，緩慢將蓋梁水平吊裝到地面枕木。

2）利用水準儀對鋼支撐、墩頂支撐鋼板進行抄平，結合蓋梁底斜率、到墩柱距離及之前預壓結果算出砂桶標高，兩側砂桶高差≤5 mm。

3）安裝到位后，觀測蓋梁與鋼板是否緊密貼合，測量橫坡達是否到設計要求（2%）。用全站儀在蓋梁懸臂端投影線外5～10 m引測出蓋梁軸線，對蓋梁軸線偏位進行測量并指導調整。

3.2.9 防墜系統拆除

1）蓋梁施工結束后對防墜系統進行拆除，拆除前要進行安全檢查，確保不存在嚴重安全隱患。對于存在影響主動防墜系統拆除的隱患，應及時修整加固，避免拆除作業時發生安全事故。

2）主動防墜系統拆除前，要明確施工區域、組件數量、拆除步驟、方法和時間，同時要提前設置警戒區域和應急安全措施。

3）主動防墜系統拆除時，要將防墜網上的垃圾雜物清理干凈，作業時嚴禁高空拋物，清理出的雜物應裝入特定容器內通過垂直運輸設備傳送至地面。

4）拆除的鋼管、扣件、鋼絲繩等主動防墜系統部件運送到地面后進行分類管理，對合格的部件在維護保養后進行存儲，方便日后繼續使用。

4 結論

1）本技術采用安全立柱預埋技術。通過在蓋梁縱向上兩側位置預埋設置鋼管立柱，提升了主動防墜系統的強度，保障了安全防護體系的穩定性。

2）本技術采用主動防墜系統地面預制技術。在蓋梁鋼筋骨架拼裝時，提前將連接好鋼絲繩的安全立柱與蓋梁鋼筋骨架綁扎在一起，在地面完成主動防墜系統的施工作業，避免了高空作業的風險。

3）本技術采用帶網結合的安全防護體系。依托橋梁結構安裝防墜網，建立安全帶和防墜網結合的安全防護體系，一方面可以有效地避免高空作業的施工人員墜落，另一方面可以防止高空墜物造成的人員損傷，全面提升了施工安全性。