高鐵車站跨線天橋天窗點施工技術研究

江東亞

（中鐵建工集團有限公司山東分公司，山東 青島 266000）

1 工程概況

新建藍煙線萊陽站3站臺由既有雨棚和鋼結構雨棚組合而成，既有雨篷長150 m，新建鋼結構雨棚長300 m，橫跨Ⅱ-5、Ⅱ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-3股道的196 t鋼結構天橋（天橋結構形式為箱形桁架結構，長×寬×高=32 m×13.4 m×6 m）與原高鐵進站天橋對接施工，AC段天橋主體質量為158 t，采用800 t履帶吊吊裝。吊裝AC段天橋跨越藍煙線4條股道及接觸網，安全防護要求高；營業線Ⅰ級天窗點內施工等級高、時間緊迫；對接節點部位采用高強螺栓群臨時固定，高強螺栓穿孔要求對接精度高[1]。

2 項目重難點

在本項目中，主要存在以下重難點：

1）萊陽站AC段天橋為營業線施工，橫穿藍煙線4條線路，天橋底部距離接觸網距離約1.4 m，安全防護壓力大。

2）由于要保障營業線正常運行，施工場地比較狹窄，施工材料運輸以及機械設備安裝均受到限制。

3）營業線Ⅰ級天窗點內施工等級高，施工周期控制嚴格。

4）吊裝施工影響范圍大，800 t履帶吊車的站位區為藍煙線普速貨運場原4、6股道及原227道岔的道床范圍內，在吊裝的過程中直接影響普速場5/3/1/2股道列車運營（吊裝過程中5/3/1/2股道接觸網垂停）。新天橋與既有天橋對接時會對青容城際高鐵青島方向運營產生間接影響。

5）施工現場地下管線縱橫交錯，地上部分設施也會影響施工活動，包括25條通信電纜與信號電纜，埋深約60 cm，如圖1所示；天橋南側Ⅱ-4、Ⅱ-6股道上有多處信號機；3站臺南側圍墻及上方暖氣管道。

圖1 吊裝示意圖

3 高鐵車站跨線天橋施工方案設計

3.1 施工方案擬定

根據鐵路局要求，天橋施工應采取安全可靠、經濟合理的施工方案，施工期間藍煙線線路不得整體停運，可單條股道封停、調流，應有效利用施工天窗點進行天橋施工。項目部根據鐵路局要求，擬定天橋營業線施工方案進行必選：

方案一：天橋整體吊裝施工方案；

方案二：天橋滑移施工方案；

方案三：天橋轉體施工方案；

方案四：搭設線路防護棚、硬隔離，在線路防護棚上進行天橋結構施工。

3.2 施工方案比選

方案一：根據現場場地情況，封停藍煙線貨運4、6股道到發線，天橋拼裝完成后，采用大型起重設備整體吊裝天橋就位。本方案拼裝期間不影響藍煙線正線正常運營，吊裝就位采用天窗點施工；主要增加經濟費用為大型起重設備租賃費。

方案二：天橋滑移方案，封停藍煙線貨運4、6股道到發線，在藍煙線正線之間設置臨時中間支撐，藍煙線上方設置滑移導軌，天橋拼裝完成后進行滑移就位。本方案設置線路間臨時支撐對藍煙線正線影響較大，天橋就位后底部標高距離接觸網僅約1.4 m，滑移導軌可利用的空間較小，滑移導軌距離接觸網安全距離無法保障，安全風險較大；主要增加費用為臨時支撐、滑移導軌施工費用[2]。

方案三：天橋轉體施工方案，天橋A、B端為4顆鋼管混凝土柱支撐，轉體施工需增設轉體墩柱，且需設置天橋平衡配重；天橋本身為大型鋼桁架結構，懸挑段長度約27 m，天橋轉體過程中懸挑段前緣豎向撓度較大，與結構天橋對接難度較大。主要增加費用為：設置臨時轉體墩柱、天橋平衡配重費用。

方案四：線路上搭設防護棚、硬隔離，天橋進行原位拼裝，由于天橋底部距離接觸網僅約1.4 m，防護棚搭設后無法保障接觸網與防護棚之間的安全距離，故舍棄方案四。

根據各方案必選，綜合考慮施工過程對鐵路運行影響、方案營業線施工安全系數、經濟效益等因素，項目部選用方案一——天橋整體吊裝方案。

3.3 施工方案確定

鋼結構天橋結構形式為箱形桁架結構，長×寬×高=32 m×13.4 m×6 m；質量為190 t（含外圍裝修結構質量），本次天橋施工采用整體吊裝工藝。天橋施工吊車選型：選用江蘇徐工集團生產的XGC系列800 t履帶吊車，吊裝提升高度18 m，回轉半徑28 m，根據XGC800 t履帶吊車性能表（附后）查的28 m半徑，60 m臂長情況下起質量為276 t，完全滿足本工程的吊裝需求。

4 高鐵車站跨線天橋天窗點施工要點

4.1 天橋對接部位節點設計

天橋對接節點采用高強螺栓群臨時固定，后期進行補焊，對高強螺栓群臨時固定進行設計。天橋連接節點方式為栓焊等強連接，其中，高強螺栓采用10.9級扭剪型高強螺栓。由于天橋吊裝時間短，高強螺栓終擰后，如果焊接不能完成，拆除吊鉤時，驗算在高強螺栓連接是否能滿足天橋自重工況下結構安全。經天橋對接后工況分析、荷載組合計算、對接節點受力分析和螺栓群驗算，滿足設計要求。

4.2 吊耳設計

本項目根據吊裝鋼結構天橋的實際需求，主吊耳選擇為4個板式吊耳，吊耳位于天橋中間部位，兩吊耳的間距為10 m。

4.3 吊裝區域地基處理

根據天橋吊裝工藝，確定800 t履帶吊車的站位區是在已拆除的原4、6股道和原227道岔道床上。根據《青榮城際萊陽站普速場天橋整體吊裝安全專項施工方案》的專家論證意見：吊車站位區及鋼結構天橋拼裝區域的軌道、枕木及道岔全部拆除，對吊車站位區的原道床（15 m×20 m）范圍進行整平壓實處理，并回填厚200 mm的道砟再壓實，然后委托有資質的實驗室對地基進行檢測，確保地基承載力不小于24.17 t/m2（并出具檢測報告），然后滿鋪25 mm厚鋼板找平，平整度控制在3‰以內，吊車吊裝作業時在鋼板上再鋪設鋼質路基板。鋼結構天橋吊裝重量190 t（不包含索具及平衡梁），吊車主機部分重約1213 t（含超起部分重240 t），每塊路基板單重7 t，共需鋪設9塊路基板（一橫一豎鋪設），路基板對地有效面積=2.2 m×6 m×6 m=79.2 m2。

4.4 試吊

栓掛索具并確認無誤后，在起重信號工的指揮下，將天橋緩慢吊起，使天橋最低點脫離胎架200 mm，此時，鋼結構廠家確認天橋整體結構是否完好，確認天橋整體變形量是否符合要求，判斷是否具備正式吊裝條件；吊裝單位確認天橋實際吊裝重量，檢驗起重機載荷性能、觀察地基承載力狀況及鋼絲繩卡環受力狀況，并做好相關記錄。本項目試吊過程無異常情況，吊裝施工方案可行。

4.5 正式吊裝

本項目正式吊裝施工流程如下：

1）栓掛吊裝索具與纜風繩，栓掛位置為天橋南北兩端下弦桿4個端點上，吊裝時應優先使用天橋南端下弦桿位置的2組纜風繩。

2）正式起吊。履帶吊以20 m半徑將鋼結構天橋從原位置提升至天橋底部距離胎架2 m處停止，檢查吊車以及天橋鋼結構是否正常，確認無異常后，將天橋鋼結構提升至天橋底部距離接觸網支柱3 m的位置。

3）吊車調整回轉半徑。起重機緩慢爬桿，將吊裝半徑調整到28 m，調整過程中地面防護工作人員需要監控天橋鋼結構，避免其與接觸網支柱發生碰撞，同時，要由8名工人利用纜風繩固定天橋鋼結構的方向。

4）重機順時針方向以28 m半徑轉桿95°，轉桿過程中通過8名工人分2組拉拽位于天橋南端的纜風繩保證天橋角度不變，避免自由旋轉，直至天橋到達就位位置。

5）天橋鋼結構就位。找準天橋就位角度后，起重機回鉤將天橋放置于就位支撐結構上。

6）人工校正對接。天橋鋼結構與既有天橋各個連接節點位置要安排作業人員進行校對，確保對接準確。

7）固定處理。田強鋼結構與既有天橋各個連接節點位置安排作業人員穿高強螺栓進行固定，共計使用136顆高強螺栓，要求每個螺栓安裝時間不超過2 min。

8）高強螺栓終擰。每個節點由2名鉚工進行高強螺栓終擰，根據工作量計算每個節點需由2名鉚工用時10 min完成終擰；高強螺栓終擰的同時安排6名電焊工進行節點部位工字鋼梁翼板焊接工作。

9）檢查高強螺栓。對每個連接節點的高強螺栓進行檢查，確認無異常后起重機開始緩慢回鉤。安裝作業人員檢查天橋支座位置就位情況以及接頭節點受力狀態，確認無誤后吊車開始回鉤。

10）摘鉤。天橋鋼結構找正完成后，吊車摘除超起裝置，并將索具吊至地面。

5 結語

綜上所述，本項目中通過分析項目重難點，設計了科學合理的吊裝施工方案，并通過對天橋鋼結構吊裝施工的關鍵點進行控制，在不影響營業線運營以及保障安全的前提下完成了跨線天橋吊裝施工。