地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)方法及工裝研究

陶恩澤

（蘭州新區(qū)市政投資管理集團(tuán)有限公司，甘肅蘭州 730000）

傳統(tǒng)的通過(guò)地下隧道洞口運(yùn)送道岔組件的施工方式需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸，運(yùn)輸成本相對(duì)較高，在運(yùn)輸過(guò)程中易受各種因素的干擾，影響道岔組件的構(gòu)造精度，難以組織開展施工作業(yè)，存在較大的局限性，因此通過(guò)豎井吊運(yùn)的道岔組件運(yùn)輸方式在地下鐵路線的施工中得到廣泛應(yīng)用。受豎井口直徑以及道岔組件尺寸規(guī)格等因素的限制，在實(shí)際施工中仍存在較大的難度，必須結(jié)合工程施工條件加強(qiáng)對(duì)豎井吊運(yùn)方法的研究，積極開展配套工裝的研制，為道岔組件的運(yùn)輸?shù)於己玫幕A(chǔ)，保證地鐵鐵路線施工的順利進(jìn)行。

1 地下鐵路線工程概況

某地下鐵路線工程對(duì)施工工期有嚴(yán)格的要求，需要完成大量道岔組件的鋪設(shè)施工。道岔施工段尚未鋪設(shè)正線軌道，難以利用軌道車對(duì)道岔組件進(jìn)行運(yùn)輸，加大了道岔組件運(yùn)輸?shù)碾y度。該工程在施工段范圍有多個(gè)豎井，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察確定其盾構(gòu)隧道豎井基本滿足道岔組件運(yùn)輸?shù)囊螅秦Q井洞口直徑為20 m，小于大尺度道岔組件尺寸，必須針對(duì)該工程的實(shí)際情況研究地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)的方法，專門研制相應(yīng)的工裝設(shè)備，保證道岔組件運(yùn)輸施工能夠順利進(jìn)行。

2 地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)方法分析

地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)施工主要包括組件進(jìn)洞以及洞內(nèi)運(yùn)輸。根據(jù)該工程道岔組件規(guī)格以及豎井洞口直徑的實(shí)際情況，在吊運(yùn)進(jìn)洞時(shí)應(yīng)將組件以傾斜姿態(tài)進(jìn)洞，使大于洞口直徑的道岔組件順利進(jìn)洞[1]。但是在施工中不能夠傾斜吊裝道岔組件，應(yīng)將道岔組件固定于鋼桁架上，再利用鋼桁架將組件送入洞內(nèi)。應(yīng)嚴(yán)格控制鋼桁架的剛度以及強(qiáng)度等指標(biāo)參數(shù)，避免出現(xiàn)道岔組件變形的問(wèn)題。

在道岔組件的洞內(nèi)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，尚不具備利用軌道車運(yùn)輸?shù)臈l件，道岔組件較長(zhǎng)，需要借助鋼桁架完成組件的運(yùn)輸。具體的運(yùn)輸方式采用將走行裝置安裝在鋼桁架上的方式，再通過(guò)拖車牽引實(shí)現(xiàn)走行運(yùn)輸，避免道岔組件出現(xiàn)變形現(xiàn)象以及減少倒運(yùn)施工。確定地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)方法后，應(yīng)根據(jù)其施工要求進(jìn)行吊運(yùn)工裝的研制，為吊運(yùn)施工的實(shí)施創(chuàng)造條件。

3 地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)工裝研究

3.1 豎井吊運(yùn)工裝研制基本技術(shù)要求分析

在研制吊運(yùn)工裝時(shí)應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況以及吊運(yùn)施工的具體要求合理確定工裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)合理確定吊運(yùn)架的剛度，確保其在復(fù)雜工況條件下的變形量能夠控制在允許的范圍內(nèi)[2]。應(yīng)保證吊運(yùn)工裝的強(qiáng)度滿足施工安全要求。道岔組件的固定裝置應(yīng)具有較好的牢固性，不得在各方向上產(chǎn)生位移。此外，吊運(yùn)工裝應(yīng)盡量減輕自重，合理控制其尺寸規(guī)格，以適應(yīng)復(fù)雜條件下的吊裝要求，為道岔組件的姿態(tài)調(diào)整以及走行牽引提供便利條件。

3.2 科學(xué)設(shè)計(jì)豎井吊運(yùn)工裝

該地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)工裝主要包括吊運(yùn)架、胡定價(jià)、吊點(diǎn)以及走行牽引結(jié)構(gòu)等。其中吊運(yùn)架是吊運(yùn)裝置的主要組成部分，采用框架結(jié)構(gòu)形式，以焊接工字鋼方式制作，是道岔組件的主要承載以及固定裝置。在制作加工時(shí)將其分為前后兩個(gè)階段，運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行拼裝。拼裝時(shí)應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓將其拼接牢固，將豎向加勁肋設(shè)置在其腳輪以及吊點(diǎn)處，以提高其穩(wěn)定性。焊接吊架時(shí)，采用H型鋼作為縱梁，通過(guò)對(duì)稱雙面角焊方式連接腹板以及翼緣板，焊接時(shí)應(yīng)采用連續(xù)焊接工藝。吊架的上下橫梁采用H型熱軋鋼。在連接腹板、上下橫縱梁翼緣、翼緣和吊耳以及對(duì)鋼板進(jìn)行接長(zhǎng)處理時(shí)應(yīng)通過(guò)全熔透坡口方式焊接，在焊接橫縱梁腹板時(shí)應(yīng)選擇對(duì)稱雙面角焊工藝[3]。

吊運(yùn)工裝的吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要包括前后吊耳各一對(duì)，前吊耳適用吊運(yùn)架前段的搬運(yùn)吊裝，后吊耳適用于吊運(yùn)架的吊運(yùn)施工，前后吊耳應(yīng)位于吊運(yùn)架承軌面。吊運(yùn)工裝的走行部分主要負(fù)責(zé)承載組件和吊運(yùn)架負(fù)荷以及洞內(nèi)走行，其構(gòu)成為4對(duì)剛性腳輪[4]。吊運(yùn)工裝的牽引結(jié)構(gòu)是連接牽引車和吊運(yùn)架以及牽引拖動(dòng)吊運(yùn)架在洞內(nèi)走行的主要結(jié)構(gòu)。吊運(yùn)工裝的固定件的功能是在吊運(yùn)架上固定道岔組件，避免道岔組件在吊運(yùn)以及洞內(nèi)走行過(guò)程中出現(xiàn)位移或者變形的問(wèn)題。道岔固定件應(yīng)分別設(shè)置在所有橫梁的兩側(cè)，以保證道岔組件固定的牢固性。

在制作所有吊運(yùn)工裝設(shè)備時(shí)，均應(yīng)對(duì)其構(gòu)件表面采取拋丸噴砂除銹措施，除銹效果應(yīng)達(dá)到相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。完成除銹后應(yīng)依次噴涂保養(yǎng)底漆和氯化橡膠底漆，才能夠進(jìn)行組件安裝作業(yè)。完成安裝后進(jìn)行氯化橡膠面漆的噴涂處理，干漆膜厚度應(yīng)控制在150 μm[5]。

3.3 準(zhǔn)確驗(yàn)算吊運(yùn)架指標(biāo)參數(shù)的合理性

為了保證吊運(yùn)施工的質(zhì)量安全，需要對(duì)吊運(yùn)工裝在不同荷載邊界組合條件下的性能參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算檢驗(yàn)，以驗(yàn)證吊運(yùn)工裝研制的合理性和可行性。

檢算時(shí)應(yīng)結(jié)合道岔重量以及鋼桁架自重等合理確定荷載系數(shù)和重力系數(shù)，以準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)荷載。根據(jù)工裝幾何尺寸等參數(shù)利用ANSYS等專業(yè)軟件進(jìn)行有限元模型的構(gòu)建，以便于對(duì)各種荷載邊界組合進(jìn)行模擬分析。仿真時(shí)應(yīng)對(duì)水平放置鋼桁架、水平吊起鋼桁架、以45°傾斜角吊起鋼桁架、垂直吊起鋼桁架以及以45°傾斜角著地鋼桁架等多種荷載邊界組合工況下的荷載分別進(jìn)行計(jì)算分析，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)較薄弱的滑輪以及吊點(diǎn)位置進(jìn)行最不利工況條件下的荷載計(jì)算，確保吊運(yùn)工裝所有主要部件的強(qiáng)度以及變形量均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證吊運(yùn)施工的安全。

3.4 道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)技術(shù)

（1）施工準(zhǔn)備階段技術(shù)要點(diǎn)。

在施工準(zhǔn)備階段應(yīng)先將吊運(yùn)架運(yùn)抵井口位置，完成拼裝后應(yīng)將其放置平穩(wěn)，避免吊運(yùn)架出現(xiàn)晃動(dòng)的情況。

（2）豎井吊運(yùn)空載試吊技術(shù)要點(diǎn)。

正式吊運(yùn)施工前應(yīng)在空載條件下進(jìn)行試吊作業(yè)，準(zhǔn)確掌握吊運(yùn)架進(jìn)洞角度以及位置等參數(shù)，確定其在吊運(yùn)過(guò)程中姿態(tài)控制要點(diǎn)[6]。應(yīng)對(duì)起吊裝置等施工設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢查，確認(rèn)一切正常后正式開展吊運(yùn)作業(yè)。

（3）裝載道岔組件技術(shù)要點(diǎn)。

道岔組件被運(yùn)至豎井口時(shí)，應(yīng)通過(guò)起重機(jī)吊裝柔性吊帶以及扁擔(dān)梁等吊裝設(shè)備，在吊運(yùn)架上將吊裝裝置安裝就位，應(yīng)對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行檢查。在吊裝道岔組件時(shí)應(yīng)將第一塊鐵墊板設(shè)置于基尖軌處，使用電動(dòng)扳手等工具緊固各道岔扣件。在對(duì)道岔固定件進(jìn)行安裝施工時(shí)，應(yīng)在上橫梁桑固定好各道岔組件，且固定件應(yīng)分別設(shè)置在所有橫梁的兩側(cè)，應(yīng)將膠墊設(shè)置在固定件板和鐵墊板之間，以免放置鐵墊板的硫化層遭到破壞[7]。安裝好所有道岔固定件后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行緊固處理，以確保所有固定件的可靠性。

（4）道岔組件起吊下井技術(shù)要點(diǎn)。

在本次施工中采用的是汽車式起重機(jī)，該類型起重機(jī)是利用汽車底板安裝回轉(zhuǎn)臺(tái)以及起重機(jī)構(gòu)，在底板兩側(cè)分別有支腿設(shè)置，具有較好的穩(wěn)定性，其可伸縮式的箱型起重臂能夠根據(jù)實(shí)際需要對(duì)臂架長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠滿足該地下鐵路線道岔組件吊運(yùn)施工的要求。該類型起重機(jī)對(duì)場(chǎng)地條件要求較高，負(fù)荷能力有限，因此如在不良場(chǎng)地條件下施工時(shí)可以同時(shí)綜合使用不同噸位的起重設(shè)備，保證施工的順利進(jìn)行。在起吊時(shí)應(yīng)利用后吊耳將吊運(yùn)架吊起，吊運(yùn)架達(dá)到豎直狀態(tài)后再將其吊運(yùn)至豎井洞口位置，緩緩向井下送入吊運(yùn)架。

（5）進(jìn)洞施工技術(shù)要點(diǎn)。

在吊運(yùn)施工過(guò)程中應(yīng)緩慢降下吊運(yùn)架，吊運(yùn)架后端腳輪著地時(shí)應(yīng)及時(shí)停止下降操作，保證吊運(yùn)架狀態(tài)穩(wěn)定。將牽引桿安裝在吊運(yùn)架上，與皮卡車等拖運(yùn)車輛進(jìn)行連掛。在牽引車走行時(shí)應(yīng)保持勻速慢行，向洞內(nèi)緩緩牽引吊運(yùn)架，吊車應(yīng)配合牽引車的拖動(dòng)繼續(xù)緩慢下放吊運(yùn)架，使其呈傾斜下降狀態(tài)。施工時(shí)應(yīng)確保吊車操作與牽引拖車操作相互協(xié)調(diào)，需要對(duì)吊運(yùn)架姿態(tài)進(jìn)行精確調(diào)整，保證吊運(yùn)架平穩(wěn)放置在拖車上，確保能夠經(jīng)豎井口順利運(yùn)入吊運(yùn)架[8]。

進(jìn)洞環(huán)節(jié)是經(jīng)豎井吊運(yùn)道岔組件施工的重難點(diǎn)環(huán)節(jié)，在施工中應(yīng)確保指揮科學(xué)統(tǒng)一，所有工作人員必須聽從指揮，提高操作的協(xié)同性。吊運(yùn)架進(jìn)洞后，應(yīng)對(duì)其放置的穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，才能摘除吊鉤，利用牽引拖車將組件運(yùn)抵施工段。將道岔組件的固定裝置解鎖卸載后，在指定位置存放組件，需要做好相關(guān)的保護(hù)措施。

（6）吊運(yùn)施工安全措施分析。

為了保證該地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)施工的安全，應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員指揮各工位的施工操作，所有工作人員必須聽從指令，提高操作的準(zhǔn)確性。施工前以及施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)吊裝設(shè)備以及道岔組件狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，道岔組件出現(xiàn)變形位移等現(xiàn)象時(shí)應(yīng)立即采取相應(yīng)的調(diào)整措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)靜荷載試驗(yàn)以及試吊等方式優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，保證吊運(yùn)施工的安全。

4 結(jié)語(yǔ)

為了保證地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)施工的質(zhì)量效率，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的施工技術(shù)規(guī)范，加強(qiáng)對(duì)吊運(yùn)方法及工裝的研究，科學(xué)確定吊運(yùn)方案，通過(guò)建模仿真模擬等方法對(duì)配套工裝的各種指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證分析，以確保工裝設(shè)備能夠適應(yīng)豎井吊運(yùn)施工的實(shí)際需要。在吊運(yùn)過(guò)程中應(yīng)準(zhǔn)確把握各施工環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)，做好安全防護(hù)措施，保證安全高效完成地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運(yùn)工作，為地下鐵路線的施工建設(shè)創(chuàng)造有利條件，推動(dòng)我國(guó)軌道交通事業(yè)的發(fā)展。