連續(xù)梁跨既有線的新思維和方法研究

高步廷

摘 要：該文基于該研究者多年從事橋梁工程的施工，以跨既有鐵路線橋梁施工為研究對象，分析了工程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，提出了一系列針對該工程特點(diǎn)的新思維和新方法，并給出了具體的施工流程，該文是該研究者長期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：既有鐵路 橋梁 施工 掛籃

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0056-02

1 工程概況

某大橋?yàn)橐蛔宦?lián)三跨連續(xù)梁橋，計(jì)算跨度為60m+100m+60m，中支點(diǎn)處梁高 7.85m，跨中截面梁高4.85m，梁底下緣按二次拋物線變化。全聯(lián)共2個T構(gòu)，13塊（對稱）/T構(gòu)，14#塊為合龍段。主跨100m斜跨既有某鐵路上下行，橋梁中心線與鐵路線的夾角20.42°。

2 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

該既有鐵路屬國家一級鐵路干線，是聯(lián)結(jié)北方一帶的重要交通干線，行車密度大、速度快，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

2.1 既有線上施工安全隱患大

眾所周知，近些年鐵路事業(yè)蓬勃發(fā)展，經(jīng)過幾次鐵路大提速，火車速度大大提高，運(yùn)營環(huán)境條件要求提高，事故發(fā)生后追查力度加大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)程度較高。既有線上方安全施工主要應(yīng)解決以下幾個問題。

（1）防觸電。

接觸網(wǎng)電壓為27千伏，通常氣候條件下安全距離認(rèn)定為2m。經(jīng)測算，連續(xù)梁梁底距接觸網(wǎng)承力索最小距離為2.21m，此凈空內(nèi)需滿足安裝模板、防護(hù)設(shè)備等施工要求。通常項(xiàng)目施工多采用鋼結(jié)構(gòu)作為施工平臺，該材料能夠滿足剛度、強(qiáng)度要求且經(jīng)濟(jì)合理，但鋼材是較好良好的導(dǎo)體，而施工全過程既有線停電停運(yùn)是不可能的，可見防觸電是施工的首要條件。

（2）防落物。

在既有線上立體施工，必須保證不能有任何東西掉落在線路上。鋼筋等導(dǎo)體如掉落在兩接觸網(wǎng)上會導(dǎo)致線路短路、熔斷；如掉落在兩鋼軌上會致使設(shè)備信號紊亂。即使是重量較小的物體掉落在高速行駛的火車上也會對火車造成較大破壞。

（3）防水。

混凝土工程，通常采用水養(yǎng)生，且該地區(qū)雨季較多。但是，水一旦形成水柱，連通接觸網(wǎng)與梁體，便會造成接觸網(wǎng)短路，形成事故。

2.2 施工凈空小

梁底與承力索距離較小，最小處僅為2.21m，要在如此小的空間內(nèi)安裝防護(hù)設(shè)備及施工平臺，難度較大。

2.3 給定天窗點(diǎn)時長短

鐵路部門規(guī)定所有營業(yè)線施工必須確保營業(yè)線行車及設(shè)備安全，營業(yè)線施工必須按規(guī)定納入天窗點(diǎn)，即所有危及營業(yè)線安全的施工必須在鐵路部門給定的時間范圍內(nèi)完成。

連續(xù)梁施工，不管采取何種方式，都涉及到大型鋼構(gòu)安裝、拆除、移動，危及既有線安全，并且耗時比較長。該鐵路行車繁忙，給定天窗點(diǎn)，即停運(yùn)、停電允許施工時間較短。V型天窗點(diǎn)，即僅涉及單側(cè)線路施工時間為90 min；垂直天窗點(diǎn)，即涉及雙側(cè)線路施工時間為35 min，其中包括要點(diǎn)、消點(diǎn)等手續(xù)的辦理時間，實(shí)際使用時間僅有28 min。該連續(xù)梁從4#塊至6#塊屬于V型天窗點(diǎn)范疇，7#塊至14#塊屬于垂直天窗點(diǎn)范疇。同時該天窗點(diǎn)時間有鐵路局各部門嚴(yán)格規(guī)定、審批，遇到特殊情況擬定天窗點(diǎn)會隨時取消。所以該連續(xù)梁施工必須結(jié)構(gòu)安全，防護(hù)到位，同時存在較大安全隱患的工序必須在給定的天窗點(diǎn)內(nèi)完成，難度很大。

3 新思維、新方法在施工中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的施工思維及方法無法完成該連續(xù)梁施工，所以必須在原有的方法上進(jìn)行創(chuàng)新，敢于探索、借鑒與實(shí)踐。

3.1 方案比選

通常經(jīng)驗(yàn)，施工連續(xù)梁常采用棚架法、掛籃法、頂推法。第三種技術(shù)難度大、造價(jià)高，該研究者不再贅述。棚架法、掛籃法技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理可采用，以下進(jìn)行比較分析。

3.1.1 棚架法

（1）優(yōu)點(diǎn)：作為一種硬防護(hù)措施，能夠做到防水、防落物，且可滿足空間要求，同時在受力驗(yàn)算可靠的前提下能夠作為施工平臺。

（2）缺點(diǎn)：安裝及拆除難度大，尤其是連續(xù)梁施工完成后，空間狹小無法操作，即便是采用移動型棚架，但因連續(xù)梁與既有線交角很小僅20.42°，且兩接觸網(wǎng)立柱間距有限，無法滿足要求。

3.1.2 掛籃法

（1）優(yōu)點(diǎn)：可在既有線范圍外安裝、提升，可后退至既有線外下放、拆除；能滿足空間要求。（2）缺點(diǎn)：通常采用的掛籃無法做到防觸電，同時防水、防落物效果不明顯； 天窗點(diǎn)內(nèi)掛籃走行時長受限；掛籃在無防護(hù)的條件下，在既有線上走行危險(xiǎn)性增加。

3.1.3 方案選定及優(yōu)化

經(jīng)上述比較，顯然棚架法不能滿足既有線條件及場地要求，棚架拆除工作難以實(shí)施，故選用掛籃法。經(jīng)技術(shù)部門多次研究，該研究者連續(xù)梁采用封閉絕緣掛籃，同時采用一次走行方式。

3.2 具體施工方法

連續(xù)梁施工主要體現(xiàn)在采用了封閉絕緣掛籃和掛籃一次走行到位方法的應(yīng)用，以下做詳細(xì)闡述。

3.2.1 掛籃封閉絕緣方法的采用

封閉絕緣掛籃是在傳統(tǒng)掛籃的基礎(chǔ)上，在施工現(xiàn)場對底模系統(tǒng)進(jìn)行封閉、絕緣處理，達(dá)到防觸電、防落物、防水的效果。

（1）掛籃封閉。

①底面封閉措施，包括底模平臺和前操作平臺兩部分底模平臺封閉，即在底模橫縱梁間利用槽鋼、角鋼等材料焊接成鋼構(gòu)骨架，注意前后下橫梁與吊帶為鉸連接，橫梁不得焊接，采用U型框架焊接于縱梁上，保證在施工中下橫梁扭轉(zhuǎn)的活動范圍。前操作平臺封閉，是考慮鋼筋綁扎、張拉等施工而增大的操作空間，具體尺寸按施工條件而定，懸臂設(shè)置，同樣焊接成鋼構(gòu)骨架。再在骨架外整體焊接3mm厚花紋鋼板以保證其剛度滿足墜物打擊及人員行走等工況要求。

②立面封閉措施。

主要采用密目網(wǎng)，懸掛于前后上橫梁，將掛籃立面前端面、左右側(cè)面、后端面（翼緣區(qū)域）共三部分封閉，形成封閉的操作空間。梁面設(shè)置護(hù)欄，上橫梁等有人員操作的部分亦設(shè)置護(hù)欄。

（2）掛籃絕緣。

掛籃絕緣主要是在掛籃封閉的基礎(chǔ)上，利用絕緣材料進(jìn)行防護(hù)，經(jīng)30千伏電壓擊穿測試，能夠滿足施工要求。

①底面絕緣措施。

在鋼板的外露面，使用絕緣樹脂等材料進(jìn)行刷涂，依照現(xiàn)場線路電壓的不同，制作不同厚度的絕緣層，滿足絕緣的要求，該部分委托專業(yè)電力公司施工，涉及專業(yè)核心技術(shù)不作闡述。

②側(cè)面絕緣措施。

在底面以上1.2m范圍用3mm厚絕緣板封閉，搭接，并用帶絕緣帽的鉚釘錨固于角鋼護(hù)欄骨架上，與底面絕緣層連接為一體。

③掛籃接地措施。

將掛籃鋼構(gòu)與大地用易于導(dǎo)電的呂帶進(jìn)行連接，并配備安全報(bào)警設(shè)備，當(dāng)產(chǎn)生超過50伏的電壓時便可觸發(fā)警報(bào)。

④承力索絕緣措施。

在允許范圍內(nèi)，請示鐵路部門將影響施工范圍的承力索降低0.5m，并且安裝絕緣護(hù)套。

3.2.2 掛籃走行采用一次走行到位

常用的掛籃走行通常分為兩步，第一步用墊梁將前后上橫梁及掛籃抬起，脫離主梁，用倒鏈、千斤頂?shù)仍O(shè)備牽引主梁向前行進(jìn)，達(dá)到預(yù)定地點(diǎn)，然后錨固主梁；第二步拆掉墊梁，使前后上橫梁落回主梁，再利用倒鏈、千斤頂?shù)仍O(shè)備牽引前后上橫梁及掛籃向前行進(jìn)，達(dá)到預(yù)定地點(diǎn)。該方法在掛籃走行方式中運(yùn)用較廣泛，技術(shù)成熟、安全可靠，但我連續(xù)梁施工涉及既有線，耗時較長，且要點(diǎn)次數(shù)增加，大大制約了工期和要點(diǎn)申請難度。故在原有方案上進(jìn)行改進(jìn)， 達(dá)到主梁與掛籃同步走行的效果，同時增大千斤頂走行行程，走行速度有較大提高， 能夠滿足28 min走行4m的要求。

（1）后錨固框系統(tǒng)的設(shè)置。

通常的掛籃之所以不能夠一次走行，是因?yàn)樽咝袝r要求取消主梁與梁體的固結(jié)，即后錨固，而此時掛籃與主梁重心不在梁體上，必定會產(chǎn)生傾覆。

后錨固框就是一個與主梁非固結(jié)、改裝的、自由的、可滑動的后錨固，它成框架型，下部采用精軋螺紋鋼與梁體豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，用連接器連接，可拆裝；上部裝有滾軸，保證與主梁自由滑動。它能夠在掛籃走行過程中始終給主梁一個向下的作用力而不致主梁向前失穩(wěn)傾覆。應(yīng)該注意的是，后錨固框的重要性非同一般，掛籃走行時，命懸一線，所以它的結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算必須可靠。由于它相對主梁處于滑動狀態(tài)，應(yīng)隨時做好框架結(jié)構(gòu)變形、精軋螺紋及連接器的檢查工作。正因其重要性非同一般，為了保險(xiǎn)起見，設(shè)置了保險(xiǎn)錨固，也就是在掛籃走行前只是將后錨固松開，而不拆除。即將后錨固上分配梁微微抬起，使之不接觸主梁，一旦后錨固框破壞，后錨固可起到保險(xiǎn)作用。走行過程中，由于主梁與后錨固框受力過大，局部摩擦力不均，致使后錨固框上分配梁滑動不同步，左右豎桿偏位，造成走行受阻。為了避免此問題發(fā)生，增加了調(diào)位倒鏈，即分別將兩條倒鏈，一端掛在后錨固框上方分配梁左右兩側(cè)，另一端栓接在主梁后端，注意長度要滿足走行距離要求。走行時，人員隨時調(diào)整倒鏈長度，保證后錨固框平面與主梁軸線垂直，順利滑動。后錨固框系統(tǒng)的設(shè)置簡化了走行步驟，節(jié)省了人工，最重要的是很大程度上節(jié)省了時間，在我既有線施工中保證了要點(diǎn)時長要求，贏得了先機(jī)。

（2）采用千斤頂動力裝置。

該裝置由鋼絞線、穿心千斤頂、油泵、反力錨梁、精軋螺紋鋼和螺帽等組成。在走行軌道前端將反力錨梁固定在梁體豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上，并將軌道壓緊。鋼絞線一端連接在反力錨梁上，另一端穿過前、后支腿，安裝千斤頂，千斤頂運(yùn)行帶動掛籃及主梁同步向前移動。通常穿心千斤頂行程為20cm，我處采用行程40cm型。該型千斤頂走行并回油到位耗時1.5 min，可走行40cm，加快了走行速度，降低了因多次人為操作造成的時間損耗，完成了垂直天窗點(diǎn)28 min走行4m的要求。同時安裝好整套千斤頂、油泵、動力電源，作為備用，一旦操作中發(fā)生故障，可立即更換。

4 結(jié)語

該連續(xù)梁自施工準(zhǔn)備到中跨合龍歷時近一年時間，前后接待不同單位領(lǐng)導(dǎo)檢查近百次，天窗點(diǎn)施工十余次，未出現(xiàn)安全事故，得到了上級領(lǐng)導(dǎo)和兄弟單位的一致好。新思維、新方法的采用體現(xiàn)了我項(xiàng)目勇于創(chuàng)新的思想，并得到成功實(shí)踐。

封閉絕緣掛籃的采用是既有線連續(xù)梁施工的首選，該方法的成功經(jīng)驗(yàn)值得好好總結(jié)，并大力推廣。它將既有線上施工的高風(fēng)險(xiǎn)降低到最低，保證了安全，贏得了聲譽(yù)?？绺咚俟返倪B續(xù)梁通常采用棚架法進(jìn)行防護(hù)，往往材料耗費(fèi)較大，且安裝、拆除工作困難，建議借鑒我連續(xù)梁的封閉方法，安全可靠且經(jīng)濟(jì)合理。后錨固框的應(yīng)用及千斤頂走行系統(tǒng)的改良，在很大程度上提高了工作效率、縮短了工期，同時結(jié)構(gòu)安全性較高，應(yīng)全面普及。

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