大型汽車起重機在既有線硬橫梁架設(shè)中的應用

秦國金

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大型汽車起重機在既有線硬橫梁架設(shè)中的應用

秦國金

既有線硬橫梁架設(shè)通常采用軌道吊車進行作業(yè)，極少采用汽車起重機，本次京廣鐵路電氣化改造將軟橫跨改造為硬橫跨施工過程中，由于京廣線垂直天窗極少、跨距小于橫梁長度，通過合理組織、優(yōu)化架梁施工方案，開展大型汽車起重機架梁的應用研究，充分利用京廣鐵路的垂直天窗，為既有線架設(shè)硬橫梁提供了一種新思路。

既有線；汽車起重機；接觸網(wǎng)；硬橫梁；應用

0 引言

京廣鐵路北京鐵路局管段電氣化改造工程中，將既有車站接觸網(wǎng)全部由軟橫跨懸掛改造為硬橫跨（定位索安裝方式），共涉及車站26座，鋼管硬橫梁1 067組。由于京廣鐵路為繁忙干線，行車密度大，垂直天窗短，僅60 min，既有接觸網(wǎng)軟橫跨跨距小、橫梁長度達40 m等因素影響，給硬橫梁的吊裝帶來很大的困難。接觸網(wǎng)軌道吊車一方面難以直接架設(shè)硬橫梁，另一方面軌道吊車只能利用1周1次的垂直天窗架設(shè)硬橫梁，作業(yè)效率極低。

如何合理安排，精心組織，提高架設(shè)硬橫梁效率，降低施工成本是施工中必須解決的問題。為此項目部結(jié)合京廣鐵路徐水站改的大點天窗，在京廣線元氏站開展大噸位汽車起重機架設(shè)接觸網(wǎng)硬橫梁項目試驗，一方面解決大點施工軌道吊車數(shù)量不足、施工效率低的問題，另一方面可進行減少過渡工程，降低施工成本的應用研究。

1 鋼管硬橫跨的結(jié)構(gòu)特點

鋼管硬橫梁由F114 mm×7 mm與F89 mm× 5 mm的鋼管焊接而成。橫梁由3個或5個梁段拼接組成，邊段為直線段，中段為曲線段，穩(wěn)定性比格構(gòu)式橫梁更好。梁段之間、橫梁與支柱采用法蘭連接，橫梁為三角形截面格構(gòu)式鋼管組合梁，較格構(gòu)式硬橫梁結(jié)構(gòu)更為簡單，受力性能更好，見圖1。

同時，鋼管硬橫梁較格構(gòu)硬橫梁存在重量重，精度要求更高，安裝難度大的缺點，見表1。

圖1 鋼管硬橫梁示意圖

表1 鋼管和格構(gòu)硬橫梁重量對比表 kg

鋼管硬橫跨邊柱采用F350 mm等徑鋼柱，格構(gòu)硬橫跨邊柱一般為格構(gòu)鋼柱，安裝時鋼管硬橫梁與邊柱采用2個法蘭盤連接，精度要求較高。

2 橫梁吊裝方案優(yōu)化

接觸網(wǎng)硬橫梁吊裝通常采用接觸網(wǎng)軌道吊車進行，極少采用汽車起重機在既有線上進行吊裝作業(yè)。根據(jù)鐵路局的天窗計劃安排，每周只有1個垂直天窗，時間僅為60 min，按照架梁工序（拼裝、起吊、旋轉(zhuǎn)、連接緊固、收鉤等）的時間計算，每次天窗時間只能架設(shè)1組橫梁。其余時間吊車閑置，占用機械資源，存在極大的資源浪費。為此研究臨時租賃汽車起重機作為吊裝資源的補充。

車站軟橫跨改造為硬橫跨懸掛，常規(guī)的軌道車吊裝需要軌道車進入橫梁中心相鄰股道，橫梁需要順線路起吊至高于接觸網(wǎng)后方能旋轉(zhuǎn)90°至垂直線路與邊柱連接。起吊過程中，特別是車站岔區(qū)受相鄰軟橫跨跨距小于橫跨長度影響，橫梁不能平衡起吊至接觸網(wǎng)上方，需要實施軟橫跨改移或解裂等過渡措施后才能起吊。采用汽車起重機直接將橫梁從場外起吊至高于軟橫跨柱后移至接觸網(wǎng)上方，可以減少大量的過渡工程，節(jié)約時間，提高施工效率，降低成本。

2.1 吊裝基本參數(shù)

根據(jù)吊裝現(xiàn)場的實際條件，靠近鐵路護網(wǎng)為鐵路元氏站貨場，相關(guān)地面為鐵路路基，地質(zhì)條件較好，根據(jù)硬橫梁吊裝需求，采用1臺汽車起重機吊裝。汽車起重機距離橫梁中心位置達到 26 m，橫梁跨度37 m，重量3.58 t，安裝高度 10 m，吊裝示意見圖2。

（1）吊裝載荷計算。吊裝載荷由橫梁重量、吊鉤重量和起升鋼絲索重量組成。吊裝載荷計算需要考慮起吊過程中橫梁的動載荷系數(shù)1= 1.1，還需要考慮橫梁安裝過程中一端支柱連接后起吊另一端連接對位的起吊需要。

本例中，吊裝載荷j=1×，考慮吊鉤索具重量為0.5 t，j= 1.1×（3.58＋0.5）= 4.488 t。

（2）吊裝作業(yè)半徑。本例中吊裝作業(yè)半徑經(jīng)現(xiàn)場確認，需要26 m。

（3）吊裝起升高度。本例中吊裝需要高于軟橫跨支柱，即大于15 m。

1 吊車；2 鋼管硬橫梁；3 既有軟橫跨；4 吊裝移動過程；5 鋼管橫梁就位。

2.2 汽車起重機的選用

基于基本參數(shù)，初定了50 t、75 t、100 t和240 t汽車起重機進行起重性能的分析比較。

2.2.1 50 t汽車起重機性能

50 t汽車起重機起重性能見表2。由表可見，在26 m作業(yè)半徑時，吊裝載荷僅1.4 t，小于實際吊裝載荷，不滿足吊裝需求。

表2 50 t汽車起重機性能表 t

2.2.2 75 t汽車起重機性能

選取三一重工STC75型汽車起重機進行分析，起重性能見表3。由表可見，在26 m作業(yè)半徑時，吊裝載荷僅2.2 t，小于實際吊裝載荷，不滿足吊裝需求。

2.2.3 100 t汽車起重機性能

選擇三一重工QY100型進行分析，其起重性能見表4。由表可見，在26 m作業(yè)半徑時，19.46 t全配重吊裝載荷最小為4.9 t，實際吊裝載荷在吊車額定載荷的90%安全范圍內(nèi)，滿足吊裝需求。

表3 STC75 t汽車起重機性能表 t

表4 QY100汽車起重機性能表 t

2.2.4 徐工QAY240 t汽車起重機零配重性能

本次實驗項目還考慮了徐工240 t汽車起重機零配重，該大型汽車起重機采用了比較先進的計算機控制系統(tǒng)。查詢其作業(yè)手冊，在26 m作業(yè)半徑時，吊裝載荷達到6 t，采用零配重可以節(jié)約吊裝配重時間，特別是在本例施工中，需要多次移動吊裝，零配重的優(yōu)勢極為明顯。

經(jīng)過對幾種起重機起重性能的分析比較，可以發(fā)現(xiàn)，吊裝載荷與吊裝半徑關(guān)系極為緊密。隨著吊裝作業(yè)半徑的增加，起重性能急劇降低。所以起重吊裝必須進行工藝計算，以避免盲目選擇帶來的風險。

本次實驗項目分別選用了100 t和240 t兩種類型的汽車起重機進行橫梁吊裝，100 t汽車起重機采用19.46 t配重吊裝，240 t汽車起重機采用零配重吊裝。

2.3 橫梁架設(shè)效率

既有線采用汽車起重機進行橫梁架設(shè)的應用較少，在此標段也是首次應用，結(jié)合京廣線其他站改施工天窗時間長的特點，本次安排100 t和240 t汽車起重機各1臺，軌道吊車1臺，并要求應急備用100 t汽車起重機1臺。利用180 min夜間垂直天窗架設(shè)硬橫梁，作業(yè)效率比較見表5。

大型汽車起重機的缺點是主臂伸縮需要的時間較長，全伸臂時間需要11 min，優(yōu)點是吊裝過程平穩(wěn)，就位精確，基本5 min內(nèi)可完成連接，總體作業(yè)效率達到了軌道吊車的作業(yè)效率。汽車起重機全配重時不能移動，作業(yè)效率較無配重時低。軌道吊車受使用場所制約，僅為鐵路使用，施工單位不可能購置大量軌道吊車，而汽車起重機各地均有，資源調(diào)配容易，效率高，成本低。

3 汽車起重機使用注意事項

吊裝作業(yè)成功的關(guān)鍵在于吊裝方案的合理選擇。吊裝方案是指導吊裝作業(yè)實施的技術(shù)文件，在吊裝作業(yè)中起重要作用。

由于鐵路運輸?shù)奶厥庵匾?，各鐵路局均要求施工單位施工前在編制施工組織設(shè)計的基礎(chǔ)上編制硬橫梁架設(shè)專項施工方案，專項方案由施工單位技術(shù)部門組織本單位施工、技術(shù)、安全、資料等部門的專業(yè)技術(shù)人員進行編制、審核。

3.1 施工準備

（1）編制專項方案時，需要考慮施工現(xiàn)場的場地、道路、地下地上障礙物，特別是需要會同相關(guān)單位復核地下埋設(shè)物。汽車起重機重達 70 t，需要避開鐵路沿線光電纜、空心溝蓋，支腿需要設(shè)立在路基結(jié)實部位，并使用鋼板墊實。

（2）橫梁需在現(xiàn)場拼裝就位，拼裝后復核并記錄橫梁長度與支柱跨距，確認誤差在允許范圍內(nèi)。測量起重機站位到橫梁中心距離，確認其處于作業(yè)半徑內(nèi)。

（3）正式架梁前需先行試吊，在計算的作業(yè)半徑內(nèi)的線路田野側(cè)試吊橫梁，將重物吊離地面0.1 m后，檢查橫梁的平衡，捆綁、吊掛是否牢靠，確認起重機的力矩限制器有效，電子系統(tǒng)計算重量與實際重量相符。

（4）檢查起重機安全技術(shù)檢驗資料和特種作業(yè)人員資料，確認起重機處于正常使用狀態(tài)，人員資質(zhì)有效，接受過鐵路施工安全培訓，辦理了大型機械進場準入證手續(xù)等。

3.2 吊裝

橫梁吊裝選用2條大于5 t吊裝帶，八字45°吊裝，吊裝點間距8 m，吊鉤位于橫梁中心。

起重機緩慢收鉤，將橫梁吊升至高于接觸網(wǎng)支柱0.5 m上方，緩慢向線路側(cè)旋轉(zhuǎn)，利用風繩牽引橫梁旋轉(zhuǎn)并垂直于線路，再緩慢落鉤直至與橫梁距離50 cm時停止下落，兩端作業(yè)人員根據(jù)指揮人員的指揮落鉤。在硬橫梁未吊裝到位時，兩支柱上的施工人員應站在低于橫梁的位置，用鋼釬調(diào)整支柱位置，對齊橫梁和支柱螺栓眼孔，連接上方法蘭盤后再連接下方法蘭盤。硬橫梁在兩支柱上緊固穩(wěn)定后，起重機方可摘鉤撤離。吊裝過程中汽車起重機專門配備的指揮人員與施工現(xiàn)場指揮人員應密切配合，提高夜間精確對位時操作的準確性。

4 結(jié)語

京廣鐵路電氣化改造工程中，架設(shè)橫梁數(shù)量多，天窗時間短，軌道吊車數(shù)量不足，軌道車吊裝方案難以滿足現(xiàn)場要求。通過對大噸位汽車起重機的應用研究，采取汽車起重機架設(shè)硬橫梁不受軌道車輛限制，施工組織更加靈活，同時避免了過渡工程，提高了施工效率，節(jié)約了成本。先后在京廣鐵路元氏站、邯鄲Ⅱ場、琉璃河南站應用汽車起重機架梁80余組，取得了良好效果，為既有線硬橫梁架設(shè)提供了新思路。

[1] TB10421-2003 鐵路電力牽引供電工程施工質(zhì)量驗收標準[S]. 北京：中國鐵道出版社.

[2] TB10301-2009鐵路工程基本作業(yè)施工安全技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國鐵道出版社.

[3] TB10306-2009鐵路通信、信號、電力、電力牽引供電工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國鐵道出版社.

[4] JB/T8521.1-2007編制吊索安全性[S]. 北京：中國標準出版社.

[5] DL/T5250-2010汽車起重機安全操作規(guī)程[S]. 北京：中國電力出版社.

Rail cranes are generally adopted for erection of rigid beams on the existing lines instead of automobile cranes; for reconstruction of flexible cross-spans to portal structures in Beijing-Guangzhou electrified railways where there are less vertical skylights with the span length shorter than the beam, the construction scheme has been properly designed for optimized erection of beams on the basis of researches and application of heavy automobile cranes, by fully use of vertical skylight on Beijing-Guangzhou railway, it provides an innovation for erection of rigid beams on the existing lines.

Existing line; automobile crane; overhead contact system; rigid beam; application

U227+.5

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1007-936X(2017)03-0061-04

2016-09-13

秦國金.中鐵五局集團電務城通工程有限責任公司，工程師，電話：13480273863。