既有線機(jī)務(wù)折返段新建整備棚方案優(yōu)化探討

殷雪坤

（中鐵十七局集團(tuán)有限公司京通鐵路電化改造指揮部，河北 承德 068250）

1 工程概況

既有線機(jī)務(wù)折返段新建整備棚根據(jù)實(shí)際條件編制合理施工方案，會(huì)同鐵路機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、供電、通信等相關(guān)配合單位審核，保證施工期間既有設(shè)備安全及施工作業(yè)正常實(shí)施。整備棚的建設(shè)可為新建工程及改造工程電氣化鐵路運(yùn)營維修等提供服務(wù)和保障［1-4］。

京通鐵路電氣化改造項(xiàng)目2標(biāo)機(jī)務(wù)整備棚位于河北省承德市隆化縣隆化站機(jī)務(wù)折返段，中心里程K243+150。整備棚建筑面積648 m2，方案由原設(shè)計(jì)的預(yù)制混凝土立柱配套彩鋼板屋面調(diào)整為門式鋼架結(jié)構(gòu)，原因是：一方面，因隆化站常年風(fēng)力在5級(jí)左右，尤其春冬季，風(fēng)力可達(dá)8～10級(jí)，本次改造機(jī)務(wù)折返段在整備棚前后均有接觸網(wǎng)工程，彩鋼板抗風(fēng)壓及安全風(fēng)險(xiǎn)較高，可能造成安全隱患及較大的行車影響；另一方面，杯形基礎(chǔ)開挖影響范圍大、預(yù)制混凝土立柱施工周期長及線間距較小等技術(shù)原因，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查隆化站機(jī)務(wù)折返段整備棚⑦軸交B軸處柱邊與既有燈塔外露基礎(chǔ)距離為2 m，基坑開挖施工不便且會(huì)對(duì)機(jī)1、機(jī)2、機(jī)4、機(jī)5線的正常作業(yè)及燈塔正常使用產(chǎn)生影響。為方便施工且減少對(duì)線路正常作業(yè)的影響，確保避開既有燈塔基礎(chǔ)，綜合考慮，經(jīng)相關(guān)單位確認(rèn)、審批后對(duì)方案進(jìn)行了調(diào)整。

整備棚主體施工工藝主要包括：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，測(cè)量放樣，獨(dú)立基礎(chǔ)土方開挖，鋼筋混凝土現(xiàn)澆基礎(chǔ)及短柱施工（含預(yù)埋柱腳螺栓、基礎(chǔ)接地），基礎(chǔ)土方回填，基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)，鋼立柱吊裝，鋼梁吊裝，屋面系桿、柱間支撐及屋面板安裝，電氣設(shè)備安裝，屋面防水及附屬施工，梯籠、雨水立管等附屬施工，地面施工等。

2 新建整備棚重點(diǎn)分部工程質(zhì)量管理

新建整備棚主要分為既有線纜遷改、基礎(chǔ)及預(yù)埋螺栓、鋼結(jié)構(gòu)主體吊裝、屋面板安裝及屋面保溫、防水及附屬構(gòu)件、照明安裝工程等階段。各階段均需在嚴(yán)格把控營業(yè)線施工人員和車輛安全的前提下組織施工［5-8］。

基坑施工工序?yàn)椋簻y(cè)量、定位放線→砌筑維護(hù)定位磚→基坑開挖→局部基坑支護(hù)（回填層及破碎層位置）→基坑護(hù)壁混凝土澆筑（回填層及破碎層位置）→修整基坑→基坑清理→基槽驗(yàn)收→墊層混凝土→基礎(chǔ)鋼筋綁扎→鋼筋隱檢→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)。

2.1 基坑開挖回填質(zhì)量控制

基坑開挖質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

（1）由于既有線施工的特殊性和地下工程的隱蔽性，為了確保線纜、設(shè)備及行車安全，開挖前必須對(duì)開挖范圍進(jìn)行探挖，基礎(chǔ)開挖采用隔一挖一、先支護(hù)再開挖的流程。采用全基礎(chǔ)人工開挖，嚴(yán)禁采用機(jī)械開挖。

（2）既有股道之間為混凝土硬化面，為落實(shí)安全文明施工，根據(jù)施工方案進(jìn)行測(cè)量放樣，一方面與既有燈塔保持設(shè)計(jì)基礎(chǔ)開挖的安全距離，另一方面通過合理調(diào)整使得基坑避讓既有雨（污）水井。根據(jù)基礎(chǔ)放樣和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，采用無齒砂輪鋸切割既有混凝土面，切割深度控制在100 mm以內(nèi)，按照基礎(chǔ)開挖尺寸切割，確保基礎(chǔ)上口方正、不傷及既有線纜，人工鑿除基礎(chǔ)范圍內(nèi)混凝土，開挖前邀請(qǐng)相關(guān)管理單位現(xiàn)場(chǎng)配合、盯控。開挖標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和既有軌面標(biāo)高控制，因軌面存在坡度，需保證基礎(chǔ)埋深和預(yù)埋螺桿的標(biāo)高，確保鋼立柱組立完成后在同一標(biāo)高；后期因軌面坡度導(dǎo)致的接口高差不一致，可在保證地面厚度的同時(shí)與軌面坡比一致來調(diào)整。

（3）為保證后期回填時(shí)有土可用，通過計(jì)算開挖土方量與基礎(chǔ)、短柱所占體積，同時(shí)結(jié)合回填密實(shí)度要求，裝袋預(yù)留回填土方量，裝袋倒運(yùn)多余土方，確保不污染道床及影響行車。

（4）開挖后的釬探及勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、建設(shè)等單位的共同確認(rèn)驗(yàn)收也是隱蔽驗(yàn)收的重要內(nèi)容，同時(shí)也是基礎(chǔ)工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)。驗(yàn)收完成后墊層施工前需做好接地極安裝，該工程接地極采用2.5 m的50角鋼，為了安全接地極不能直接打入土內(nèi)，需利用洛陽鏟開挖，放置角鋼后回填密實(shí)，確保電阻滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)可利用扁鐵將接地極與豎向縱筋、基礎(chǔ)網(wǎng)片鋼筋焊接成整體。

基礎(chǔ)施工完成后，對(duì)稱分層回填夯實(shí)，短柱周圍回填并對(duì)柱角做好成品保護(hù)。

2.2 混凝土基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制

2.2.1 鋼筋質(zhì)量控制要點(diǎn)

鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)較原設(shè)計(jì)的杯形基礎(chǔ)施工難度小，但鋼筋保護(hù)層厚度控制是混凝土工程的重點(diǎn)。基礎(chǔ)鋼筋綁扎要求嚴(yán)格按照短柱豎向鋼筋彎折后放在基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)片上部操作，不得顛倒。同時(shí)為了確保短柱混凝土質(zhì)量，短柱混凝土與基礎(chǔ)混凝土一次性澆筑完成，短柱模板加固需保證柱子截面尺寸和保護(hù)層，短柱豎向鋼筋預(yù)留長度需保持同一高度，預(yù)埋螺栓需與短柱鋼筋可靠連接固定，不得偏移。焊接連接時(shí)不得傷及短柱受力鋼筋。

2.2.2 混凝土質(zhì)量控制要點(diǎn)

利用拌合站混凝土澆筑，不得現(xiàn)場(chǎng)拌制。混凝土宜通過柱中心澆筑，初凝前澆筑至短柱與基礎(chǔ)交接處，振搗密實(shí)。柱混凝土澆筑不得太快，確保混凝土振搗不外流至基礎(chǔ)。混凝土澆筑采用人工倒運(yùn)，同時(shí)為確保行車和人身安全，增設(shè)現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)員。

基礎(chǔ)澆筑完成后，冬季需采用棉氈、回填土等措施保溫，夏季需采用塑料薄膜覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，確保基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度要求。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)主體施工安全質(zhì)量管理

2.3.1 鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)準(zhǔn)備

（1）鋼結(jié)構(gòu)制作加工均在工廠實(shí)施，鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)場(chǎng)后需對(duì)原材及焊接加工質(zhì)量進(jìn)行報(bào)驗(yàn)，進(jìn)場(chǎng)前的吊裝、倒運(yùn)可能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)噴涂層產(chǎn)生影響或損壞，進(jìn)場(chǎng)后的拼裝、吊裝、倒運(yùn)可能造成構(gòu)件局部損壞，局部損壞部分必須制定專項(xiàng)方案落實(shí)修補(bǔ)。焊縫高度、鍍鋅層及防護(hù)層厚度、高強(qiáng)螺栓扭矩、構(gòu)件板材厚度、預(yù)留螺栓孔位置等均是驗(yàn)收重點(diǎn)。

（2）通過與管理單位協(xié)商和機(jī)務(wù)折返段日常生產(chǎn)作業(yè)特點(diǎn)，機(jī)務(wù)折返段的鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)按照段批計(jì)劃實(shí)施，克服了按照營業(yè)線天窗點(diǎn)施工時(shí)間短、工作內(nèi)容不銜接造成的安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)［9-10］。同時(shí)因機(jī)務(wù)折返段現(xiàn)場(chǎng)條件限制，常規(guī)汽車吊無法實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)，必須利用軌道吊進(jìn)行。根據(jù)既有機(jī)務(wù)段進(jìn)出庫線及檢修線條件，軌道車吊裝利用中間檢修線，確保正常機(jī)車進(jìn)出和燃油加注。

（3）本次新建整備棚鋼結(jié)構(gòu)吊裝涉及機(jī)2、機(jī)3、機(jī)4線，縱向跨度36 m，橫向跨度18 m，剩余機(jī)1、機(jī)5線為進(jìn)出庫線。機(jī)2—機(jī)4線均有檢修坑。本次吊裝主要內(nèi)容為14根異形鋼立柱、7榀鋼梁（由3部分拼裝而成）、648 m2屋面板和屋面系桿的吊裝，鋼結(jié)構(gòu)系桿連接作業(yè)見圖1。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)系桿連接作業(yè)

2.3.2 鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全控制要點(diǎn)

（1）吊裝方案實(shí)施前利用BIM建模進(jìn)行仿真，組織研究討論吊裝順序和安全保障措施，吊裝流程如下：進(jìn)場(chǎng)材料報(bào)驗(yàn)完成后進(jìn)行鋼梁拼裝，然后依次完成軸線1—軸線7鋼立柱吊裝；期間完成相鄰兩軸線鋼立柱吊裝后連接鋼立柱柱間系桿及柱間支撐；鋼立柱吊裝完成后倒序吊裝1軸—7軸梁體，就位后利用預(yù)留螺栓固定，依次完成鋼梁吊裝。鋼梁吊裝完成后焊接屋面跨中系桿，由邊跨對(duì)稱安裝固定屋面板，逐跨完成。

（2）軌道吊型號(hào)根據(jù)鋼立柱、鋼梁、屋面板單個(gè)構(gòu)件總質(zhì)量和構(gòu)件高度、跨度、質(zhì)量確定。單塊屋面板最大規(guī)格為6 020mm×1500mm×100mm，質(zhì)量857kg；單根異形鋼立柱規(guī)格為（300～750） mm×320 mm×8 mm，質(zhì)量1 014 kg；單榀橫梁由2根異形對(duì)稱鋼梁和中間部分異形鋼梁通過螺栓連接而成，質(zhì)量2 042 kg，最終選擇16 t軌道吊組織實(shí)施。鋼柱高度8.5 m，鋼梁跨度18 m。鋼梁吊裝見圖2。

圖2 鋼梁吊裝

（3）鋼立柱為上大下小的異形柱，由2根預(yù)埋螺栓固定，吊裝后的臨時(shí)固定尤為重要。鋼梁吊裝前拼裝是鋼梁施工的重要步驟，減少在高空拼裝的安全風(fēng)險(xiǎn)。鋼立柱由1點(diǎn)起吊法吊裝，鋼梁由2點(diǎn)起吊法吊裝，均需試吊。

2.4 機(jī)務(wù)段安全管理

2.4.1 動(dòng)火管理

（1）機(jī)務(wù)段內(nèi)動(dòng)火作業(yè)屬安全風(fēng)險(xiǎn)大、危害高的施工作業(yè)。因此在焊接作業(yè)前必須按照規(guī)定要求辦理相應(yīng)的動(dòng)火審批，確保獲得動(dòng)火證后再進(jìn)行焊接作業(yè)，焊接包括基礎(chǔ)接地焊接、預(yù)埋螺栓固定焊接及屋面系桿與鋼梁、鋼柱焊接等，新建整備棚下方燃油發(fā)放柱應(yīng)在進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)前遷改完成。

（2）施工人員進(jìn)入機(jī)務(wù)段后嚴(yán)禁吸煙，進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)整備棚檢修坑范圍內(nèi)嚴(yán)禁停放機(jī)車。機(jī)車停放由設(shè)備管理單位組織，焊接作業(yè)提前1 d報(bào)備管理單位。

2.4.2 用電管理

（1）金屬焊接作業(yè)人員必須經(jīng)專業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)，考試合格持《特種作業(yè)操作證》方準(zhǔn)上崗獨(dú)立操作；非電焊工嚴(yán)禁進(jìn)行電焊作業(yè)。

（2）操作時(shí)應(yīng)穿電焊工作服、絕緣鞋和戴電焊手套、防護(hù)面罩等安全防護(hù)用品，高處作業(yè)時(shí)系安全帶。

（3）電焊作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)10 m范圍內(nèi)不得堆放易燃易爆物品。

（4）雨、雪、風(fēng)力6級(jí)（含6級(jí)）以上天氣不得露天作業(yè)；雨、雪后應(yīng)清除積水、積雪后方可作業(yè)。

（5）操作前應(yīng)首先檢查焊機(jī)和工具，如焊鉗和焊接電纜絕緣、焊機(jī)外殼保護(hù)接地和焊機(jī)各接線點(diǎn)等，確認(rèn)安全合格方可作業(yè)。

2.4.3 軌道車管理

（1）行車運(yùn)輸要確保聯(lián)系暢通，對(duì)所有施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，組織學(xué)習(xí)安全技術(shù)措施及施工方案，使每位施工人員明確施工任務(wù)和要求，明確安全注意事項(xiàng)和職責(zé)分工，做到人人有責(zé)，物有其主。

（2）嚴(yán)肅施工紀(jì)律，杜絕違章指揮及違章操作，保證施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)設(shè)施齊全，并確保其性能良好，通過科學(xué)的管理、先進(jìn)的技術(shù)、可靠的防護(hù)設(shè)施保證生產(chǎn)安全。

2.5 屋面板安裝質(zhì)量控制

2.5.1 屋面板安裝技術(shù)準(zhǔn)備

與原彩鋼屋面板相比，新型屋面板的抗風(fēng)壓、耐火、剛度、強(qiáng)度、整體性等性能均比彩鋼屋面板可靠，雖均為工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)施，新型屋面板與鋼結(jié)構(gòu)的連接更加可靠、安全。屋面板的規(guī)格根據(jù)跨度及天溝檐口等細(xì)節(jié)要求，細(xì)化為9種規(guī)格。除按常規(guī)材料進(jìn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)外，還需駐場(chǎng)把控、驗(yàn)收，從源頭確保整備棚質(zhì)量。

2.5.2 焊接控制要點(diǎn)

焊接作業(yè)必須由有焊工證的電焊工實(shí)施，焊條及焊機(jī)電壓等的調(diào)控直接影響焊接質(zhì)量。

2.5.3 屋面防水控制

工藝流程：天溝內(nèi)找坡—基層處理（噴冷底子油）—附加層鋪貼—細(xì)部節(jié)點(diǎn)處理（含落水口、陰陽角）—大面鋪貼—細(xì)部收口—隱蔽驗(yàn)收（含蓄水試驗(yàn)）—保護(hù)層施工。

卷材防水層所用卷材及其配套材料必須符合設(shè)計(jì)要求：檢查出廠合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)抽樣復(fù)驗(yàn)報(bào)告；卷材防水層不得有滲漏或積水現(xiàn)象，需進(jìn)行雨后或淋水、蓄水檢驗(yàn)；卷材防水層在天溝、落水口、泛水和伸出屋面管道的防水構(gòu)造必須符合設(shè)計(jì)要求。

防水層動(dòng)工前應(yīng)安排專人了解天氣情況，掌握天氣變化，安排好作業(yè)時(shí)間。

2.6 電氣安裝及附屬構(gòu)件質(zhì)量控制

屋面板安裝前必須確認(rèn)好燈具安裝位置及高度，嚴(yán)禁在屋面板上隨意開洞。配電箱及燈具安裝除滿足室外電氣照明等要求外，還需考慮后期維修運(yùn)營等更換需要。

燈具采用可升降型方案，更加有利于機(jī)務(wù)作業(yè)需求，配電箱防水及可靠固定、整備棚內(nèi)電氣化同樣需專業(yè)間配合和方案優(yōu)化。

所有構(gòu)件、設(shè)備均需有效接地，確保不因接觸網(wǎng)后開通送電影響整備棚的正常檢修需求。

3 工程成本分析

根據(jù)與承德工務(wù)段、懷柔北車輛段、懷柔北機(jī)務(wù)段等相關(guān)設(shè)備管理單位溝通，統(tǒng)計(jì)機(jī)務(wù)折返段每天作業(yè)的主要時(shí)間段和作業(yè)股道，申請(qǐng)段批計(jì)劃并獲批準(zhǔn)，段批計(jì)劃施工時(shí)間更加靈活，功效較營業(yè)線天窗更高，同時(shí)采用相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)管理人員與作業(yè)人員“同吃同住，同去同回”的管理模式。以施工類別由營業(yè)線天窗優(yōu)化為段批計(jì)劃臨近營業(yè)線B類施工，分析該工程方案優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益。

基坑開挖土（石）費(fèi)用：10d×12人×220元/（人·d）=26 400元（每天作業(yè)時(shí)間8 h）。

基坑回填土（石）費(fèi)用：2 d×8×220元/（人·d）=3 520元（每天作業(yè)時(shí)間8 h）。

考慮京通線天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)施和工人施工效率降低等因素，僅基礎(chǔ)施工所需天窗數(shù)為：（10×8×1.1+2×8×1.1）/2=52.8 d（非集中修京通線河北段天窗點(diǎn)時(shí)間2 h），遠(yuǎn)大于要求工期；工期成本將損失較大，無法滿足實(shí)際需要。

根據(jù)實(shí)際吊裝作業(yè)鋼立柱完成情況：鋼立柱、鋼梁、屋面板吊裝完成時(shí)間分別為2、1、1 d（每天作業(yè)時(shí)間8 h）。軌道車當(dāng)日運(yùn)用成本按照每個(gè)天窗20 000元，不考慮燃油費(fèi)用。按照常規(guī)方案，整備棚鋼結(jié)構(gòu)吊裝所需天窗數(shù)為1.1×4×8/2=17.6個(gè)，軌道車運(yùn)用成本為17.6×20 000=352 000元；實(shí)際利用4個(gè)天窗，軌道車運(yùn)用成本為4×20 000=80 000元，除正常作業(yè)燃油費(fèi)外，節(jié)約成本352 000-80 000=272 000元。因此，機(jī)務(wù)折返段整備棚可根據(jù)調(diào)車作業(yè)及管理單位意見，調(diào)整施工作業(yè)類別，可大大節(jié)約工期和成本。

4 結(jié)束語

綜合工程施工優(yōu)化及成本分析可知，營業(yè)線工期成本尤為重要，可通過調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件，從工期、安全、質(zhì)量、成本等方面綜合優(yōu)化，提出滿足現(xiàn)行規(guī)范且現(xiàn)場(chǎng)可行的優(yōu)化方案。對(duì)可優(yōu)化的施工環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，不僅工期能滿足計(jì)劃要求，也更有利于安全、成本等全方位管控。