上跨既有鐵路鋼蓋梁吊裝施工安全技術

魏后義 中國鐵路上海局集團有限公司上海上鐵建筑工程（集團）有限公司

1 工程概況

南京市光華路東延跨繞城公路立交工程8、9、10 號橋墩采用三柱式門式墩鋼蓋梁跨越寧蕪鐵路（見圖1）。鋼蓋梁為單箱單室截面，梁高為2 m、2.2 m、2.8 m,寬度2.2 m,其頂、底板板厚度為28 mm/32 mm，為提高其整體和局部穩定性，在箱體內部采用“板肋”作為加勁肋。加勁肋厚度為16 mm,高度180 mm,加勁肋對稱布置，分別組成頂、底板單元與腹板單元。每榀鋼蓋梁分兩節段制作，運至現場拼裝成整體。鋼蓋梁參數如下表1所示。

圖1 8-10#鋼蓋梁跨既有鐵路示意圖

表1 梁高及跨徑組合

鋼柱與混凝土墩柱采用插入式連接，鋼柱插入混凝土中5.03 m，屬鋼梁混凝土柱混合結構。鋼柱采用八邊形箱型截面，外框尺寸為1.4 m×1.4 m(橫橋向×順橋向)，四個角各折邊0.2 m，其頂、底板，加勁肋板厚和勁板布置形式與鋼橫梁相同，同樣組成頂、底板單元與腹板單元，各墩鋼柱外包混凝土（見圖2）。

圖2 鋼蓋梁與鋼柱連接示意圖

寧蕪鐵路為國鐵普速鐵路是主要干線，單線，無縫線路，60 kg/m鋼軌，混凝土軌枕，填方路基。

2 吊機選型、工況確認及吊索具選擇

根據現場情況，鐵路南側大型機械無法進入，吊裝只能在北側進行吊裝，雙機抬吊無法實現，所以選擇一臺履帶吊作為吊裝設備。鋼蓋梁分節段位置在線路上方或距離線路較近，分階段吊裝也無法實現，所以選擇整榀鋼蓋梁一次性吊裝落位。利用匝道填筑路基作為履帶吊吊裝地基，履帶吊下鋪路基板，滿足地基承載力要求。便于履帶吊解體撤場，吊裝順序從內向外，為10#→9#→8#（見圖3）。

圖3 吊裝現場平面布置圖

2.1 吊機選型及工況確認

根據現場墩柱間寬度、鋼蓋梁的重量、外形尺寸及結構特點，以及現場拆卸條件的許可和裝車條件的限制，結合我單位現有的起重設備，綜合經濟安全可行的施工方案，現決定采用1臺SCC6300液壓履帶起重機。

根據履帶吊《起升高度范圍曲線表》選擇主臂長度為54 m，起升高度為45 m，滿足起吊高度要求。根據現場布置，無超起配重狀態，最大作業半徑為12 m，根據SCC6300 履帶吊機性能表，可知額定起吊能力可以達到248 t；超起配重狀態，最大作業半徑為18.3 m，根據SCC6300 履帶吊機性能表，可知額定起吊能力可以達到370 t。工況選擇：超起主臂54 m+（0 t～300 t）超起配重（15 m超起半徑）。

2.2 吊索具選擇

2.2.1 鋼絲繩安全系數計算

10#鋼蓋梁最重173 t（1 730 kN），擬選用2 根長度36 m，每根鋼絲繩對折使用，直徑90 mm，規格8×61+FC,查規范根據鋼絲繩質保書可知，鋼繩最小破斷拉力為3 609 kN。

查閱《粗直徑鋼絲繩》GB/T20067-2017，最小破斷拉力總和=鋼絲繩最小破斷拉力×1.225=3609×1.225=4 421 kN。根據10#蓋梁吊耳間距15.2 m，可知鋼絲繩與蓋梁夾角約60°。10#蓋梁重 1 730 kN，每根鋼絲繩受力 1730÷4÷sin60°=500 kN，4421÷500=8.8＞8，滿足吊裝8倍安全系數要求。

2.2.2 卸扣選擇

單片鋼蓋梁最重173 t，鋼蓋梁設4 個吊耳，吊裝時通過卸扣將鋼絲繩與吊耳連接，選用4 副BX85T 型卸扣，單個承重 85 t，共承受340 t＞173 t，滿足要求。

2.3 場地承載力計算

吊裝時地基承受最大壓力情況為：超起配重300 t狀態下吊裝10#鋼蓋梁時。此時地基承受壓力為510 （t整機重量）+300 （t最大超起配重）+173 （t10#鋼蓋梁）+15 （t吊索具）=998 t=9 980 kN，受力面積為6×2.5×4=60 ㎡（每側兩塊路基箱）。經計算，承載力為9980÷60=166 kPa。吊裝場地是匝道路基，經過分層填筑，壓實度達到96%以上，經動力觸探檢測，地基承載力可以達到400 kPa以上，滿足地基承載力要求。如圖4施工場地處理范圍；圖5施工場地處理前斷面圖；圖6施工場地處理后斷面圖。

圖4 施工場地處理范圍

圖5 施工場地處理前斷面圖

圖6 施工場地處理后斷面圖

3 墩柱搭設焊接作業平臺

吊裝作業前，需搭設操作平臺，作為封鎖吊裝時鋼梁的安裝和焊接平臺。采用盤扣支架搭設，踏板和爬梯采用配套構件（見圖7）

圖7 墩柱作業平臺示意圖

4 鋼蓋梁吊裝

4.1 吊裝順序及施工流程

履帶吊位置在寧蕪鐵路北側，站位在10#與9#墩之間，吊裝10#鋼蓋梁；移位至9#與8#墩之間，吊裝9#鋼蓋梁；移位至8#與7#墩之間，吊裝8#鋼蓋梁。

施工工藝流程如下：施工場地規劃布置→鋼蓋梁節段進場，拼裝、焊接、驗收→履帶吊進場組裝→吊裝演練→鋼蓋梁吊裝就位、焊接→框架墩外包混凝土施工。

4.2 吊裝前準備工作

（1）鋼蓋梁吊裝之前復核各鋼立柱平面位置及高程、預埋件位置及尺寸，墩柱混凝土強度達到設計強度、鋼蓋梁節段焊接焊接及吊耳焊接探傷檢測合格等。

（2）完成鋼蓋梁各項數據復核：鋼蓋梁截面尺寸長寬高、鋼蓋梁上墊石平面位置、尺寸及高程、鋼蓋梁預留孔及預埋件等。

（3）在墩柱周圍搭設作業平臺，用于作業人員對位、焊接。平臺采用盤扣支架搭設，設置可靠接地措施。

（4）確定指揮體系及各班組人員組織。

（5）完成安全技術交底及安全預想。

（6）檢查作業機具的安全及使用性能，確保機械及吊索具使用安全。

4.3 試吊

提前申請一個封鎖點來完成鋼蓋梁試吊工作。以此來檢驗履帶吊的基礎沉降、卷揚機制動性能、鋼蓋梁離地后的平衡度以及吊耳、索具是否安全可靠、指揮系統是否良好等各方面情況，詳細記錄掛卸扣、起吊、旋轉、拆卸扣的時間，并根據實測數據及時調整吊裝方案，為正式吊裝做好充分準備。通過試吊驗證吊裝過程各工序用時以及吊裝設備的可靠性和適用性，以指導正式吊裝施工。

4.4 正式吊裝

10#鋼橫梁重173 t，鉤頭、鋼絲繩、卸扣等重15 t，非帶超起配重起梁，起吊半徑10.8 m，超起半徑15 m，提升高度不小于26.865-12+2=16.865 m（高于蓋梁頂2 m），順時針旋轉56°，根據履帶吊電腦顯示掛載超起配重0 t～300 t，順時針旋轉103°，同時趴桿調整至落梁半徑18.3 m，旋轉期間通過栓在橫梁端頭的纜風繩調整梁的空中姿態（見圖8）。

圖8 10#墩鋼蓋梁吊裝吊機站位定位圖

以10#鋼蓋梁吊裝為例，鋼絲繩等吊具提前掛好，等待下達封鎖命令后，非超起配重狀態下起梁，此時吊距為10.8 m，順時針旋轉56°，到達掛超起配重位置，根據電腦顯示數據懸掛配重0 t～300 t，順時針旋轉103°，同時趴桿調整至落梁半徑18.3m，旋轉期間通過栓在橫梁端頭的纜風繩調整梁的空中姿態。10#鋼蓋梁吊裝流程圖見圖9～圖12。

圖9 非帶超起配重工況起梁旋轉

圖10 帶超起配重工況旋轉落梁

圖11 10#鋼蓋梁超起工況

圖12 10#鋼蓋梁現場吊裝

吊裝時間分配如表2所示。

表2 整個吊裝過程時間分配

落梁時梁體距離接觸面500 mm 時停止落梁，待梁體穩定后再緩慢下降，落梁輔助人員及技術人員準確控制梁體就位。落梁時，定位板與鋼柱貼合，同時檢查梁體與鋼柱間是否密貼，如不密貼，采用1 mm、2 mm 等不同厚度鋼片墊實。現場對位措施：在鋼蓋梁底提前焊接定位卡板（最外側兩個墩柱，一側在縱橫向各焊接一塊，另一側在縱橋向焊接一塊），落梁時，卡板與鋼柱貼合即完成對位，微調使三個立柱都受力狀態，落梁結束。

4.5 焊接

鋼橫梁就位后，及時將鋼蓋梁與鋼立柱進行焊接。每個墩柱安排兩臺電焊機同時進行焊接，3 個墩柱每邊焊接不少于5 cm 才能達到摘鉤條件。剩余焊接工作利用B 類施工計劃進行施工。

4.6 摘鉤

鋼橫梁與鋼柱連接穩固后，由指揮人員下達摘鉤命令，起重機將超起配重卸落，緩慢收繩，轉臂，使起重臂平行于線路方向，完成吊裝，移位準備下一榀鋼蓋梁吊裝。

5 既有線施工安全保證措施

5.1 吊裝專項方案鐵路審查流程

專項方案經內審并完善后，上報監理單位審查并完善、由建設管理部門組織設備管理單位、行車組織單位及其他相關參建單位對施工方案進行審查。審查通過，施工單位按照審查會議紀要對方案進行完善后，上報監理單位審核，并報建設管理單位確認備案。提前申報月度施工計劃、鄰近營業線施工計劃，按批準施工計劃組織施工。施工項目負責人按規定參加施工預備會、點名會和總結會，并到現場履行職責。按規定設置駐站聯絡員、現場防護員。施工現場設立應急標牌，標明防護車站應急電話，簡易應急程序等。配備對講機、停車信號等防護用品。

5.2 加強進場大型設備及操作人員的審查、交底、教育

實施施工專項方案前將需要用到的特種及大型設備報驗至監理工程師處審查，檢查機械設備的出廠及核驗情況，并核對相關操作人員的上崗操作證。對各作業工種及相關作業人員進行《安全技術交底》，對新進場人員做好三級安全教育，經考試合格后進入現場施工。在開始鋼蓋梁施工作業前，必須對鋼蓋梁施工人員進行安全技術教育和安全技術交底和培訓；配備好安全防護用品；熟悉吊裝工程內容、安裝方法、程序、使用的機具性能；安全技術要點和措施；學習有關安全技術操作規程和各項安全技術規章制度，并嚴格執行。

5.3 鋼蓋梁施工前進行仔細、全面的檢查或試驗

鋼蓋梁吊裝工作開始前，應組織有關部門，根據鋼蓋梁吊裝方案要求，對運輸和吊裝起重設備以及所用機具、吊環、夾具、卡具、纜風繩等的規格、技術性能進行仔細、全面的檢查；對地基承載力進行檢測，必須滿足計算要求，同時履帶吊配備相應規格的路基板：起重機械要進行試運轉，發現機件轉動不靈活或有磨損、損壞、松動等現象，應視情況修理或對已磨損嚴重或有隱患的及時更換。重要構件在正式吊裝前，應進行試吊，檢查各部受力情況，一切正常才可進行正式鋼蓋梁吊裝。所有吊裝機具在鋼蓋梁吊裝進行中還應定期檢查，發現問題隨時處理。

5.4 嚴格落實過程檢查驗收制度

鋼梁或梁段的桿件、零件、臨時吊點和養護車軌道吊點的加工尺寸及組裝精度應滿足設計要求并符合有關技術規范的規定，分階段檢查驗收合格后方可進行下一道工序。鋼梁或梁段制作前應進行焊接工藝評定,評定結果應符合相關技術規范的規定，并制定實施性焊接施工工藝。焊縫應無裂紋、焊瘤、氣孔、夾渣、電弧擦傷、未焊透、未填滿弧坑及設計不允許出現的外觀缺陷，構件表面無焊渣和飛濺物，對廠制焊縫及現場焊接進行無損探傷檢測。

6 結束語

本文主要對跨既有線門式墩鋼蓋梁吊裝施工技術進行了闡述，并介紹了相關的吊裝施工工藝，同時總結施工中的難點、重點，解決施工中的一些實際問題。相比于傳統的現澆混凝土門式墩，鋼蓋梁門式墩施工上跨既有鐵路作業時間短，影響鐵路行車小，施工安全風險相對低，在上跨既有鐵路施工中應用已越來越廣泛。