高鐵車站跨線天橋天窗點施工技術(shù)研究

江東亞

（中鐵建工集團(tuán)有限公司山東分公司，山東 青島 266000）

1 工程概況

新建藍(lán)煙線萊陽站3站臺由既有雨棚和鋼結(jié)構(gòu)雨棚組合而成，既有雨篷長150 m，新建鋼結(jié)構(gòu)雨棚長300 m，橫跨Ⅱ-5、Ⅱ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-3股道的196 t鋼結(jié)構(gòu)天橋（天橋結(jié)構(gòu)形式為箱形桁架結(jié)構(gòu)，長×寬×高=32 m×13.4 m×6 m）與原高鐵進(jìn)站天橋?qū)邮┕?，AC段天橋主體質(zhì)量為158 t，采用800 t履帶吊吊裝。吊裝AC段天橋跨越藍(lán)煙線4條股道及接觸網(wǎng)，安全防護(hù)要求高；營業(yè)線Ⅰ級天窗點內(nèi)施工等級高、時間緊迫；對接節(jié)點部位采用高強(qiáng)螺栓群臨時固定，高強(qiáng)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(yè)線施工，橫穿藍(lán)煙線4條線路，天橋底部距離接觸網(wǎng)距離約1.4 m，安全防護(hù)壓力大。

2）由于要保障營業(yè)線正常運(yùn)行，施工場地比較狹窄，施工材料運(yùn)輸以及機(jī)械設(shè)備安裝均受到限制。

3）營業(yè)線Ⅰ級天窗點內(nèi)施工等級高，施工周期控制嚴(yán)格。

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

5）施工現(xiàn)場地下管線縱橫交錯，地上部分設(shè)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(cè)Ⅱ-4、Ⅱ-6股道上有多處信號機(jī)；3站臺南側(cè)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(shè)計

3.1 施工方案擬定

根據(jù)鐵路局要求，天橋施工應(yīng)采取安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案，施工期間藍(lán)煙線線路不得整體停運(yùn)，可單條股道封停、調(diào)流，應(yīng)有效利用施工天窗點進(jìn)行天橋施工。項目部根據(jù)鐵路局要求，擬定天橋營業(yè)線施工方案進(jìn)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(zhuǎn)體施工方案；

方案四：搭設(shè)線路防護(hù)棚、硬隔離，在線路防護(hù)棚上進(jìn)行天橋結(jié)構(gòu)施工。

3.2 施工方案比選

方案一：根據(jù)現(xiàn)場場地情況，封停藍(lán)煙線貨運(yùn)4、6股道到發(fā)線，天橋拼裝完成后，采用大型起重設(shè)備整體吊裝天橋就位。本方案拼裝期間不影響藍(lán)煙線正線正常運(yùn)營，吊裝就位采用天窗點施工；主要增加經(jīng)濟(jì)費(fèi)用為大型起重設(shè)備租賃費(fèi)。

方案二：天橋滑移方案，封停藍(lán)煙線貨運(yùn)4、6股道到發(fā)線，在藍(lán)煙線正線之間設(shè)置臨時中間支撐，藍(lán)煙線上方設(shè)置滑移導(dǎo)軌，天橋拼裝完成后進(jìn)行滑移就位。本方案設(shè)置線路間臨時支撐對藍(lán)煙線正線影響較大，天橋就位后底部標(biāo)高距離接觸網(wǎng)僅約1.4 m，滑移導(dǎo)軌可利用的空間較小，滑移導(dǎo)軌距離接觸網(wǎng)安全距離無法保障，安全風(fēng)險較大；主要增加費(fèi)用為臨時支撐、滑移導(dǎo)軌施工費(fèi)用[2]。

方案三：天橋轉(zhuǎn)體施工方案，天橋A、B端為4顆鋼管混凝土柱支撐，轉(zhuǎn)體施工需增設(shè)轉(zhuǎn)體墩柱，且需設(shè)置天橋平衡配重；天橋本身為大型鋼桁架結(jié)構(gòu)，懸挑段長度約27 m，天橋轉(zhuǎn)體過程中懸挑段前緣豎向撓度較大，與結(jié)構(gòu)天橋?qū)与y度較大。主要增加費(fèi)用為：設(shè)置臨時轉(zhuǎn)體墩柱、天橋平衡配重費(fèi)用。

方案四：線路上搭設(shè)防護(hù)棚、硬隔離，天橋進(jìn)行原位拼裝，由于天橋底部距離接觸網(wǎng)僅約1.4 m，防護(hù)棚搭設(shè)后無法保障接觸網(wǎng)與防護(hù)棚之間的安全距離，故舍棄方案四。

根據(jù)各方案必選，綜合考慮施工過程對鐵路運(yùn)行影響、方案營業(yè)線施工安全系數(shù)、經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)天橋結(jié)構(gòu)形式為箱形桁架結(jié)構(gòu)，長×寬×高=32 m×13.4 m×6 m；質(zhì)量為190 t（含外圍裝修結(jié)構(gòu)質(zhì)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(tuán)生產(chǎn)的XGC系列800 t履帶吊車，吊裝提升高度18 m，回轉(zhuǎn)半徑28 m，根據(jù)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(zhì)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?qū)硬课还?jié)點設(shè)計

天橋?qū)庸?jié)點采用高強(qiáng)螺栓群臨時固定，后期進(jìn)行補(bǔ)焊，對高強(qiáng)螺栓群臨時固定進(jìn)行設(shè)計。天橋連接節(jié)點方式為栓焊等強(qiáng)連接，其中，高強(qiáng)螺栓采用10.9級扭剪型高強(qiáng)螺栓。由于天橋吊裝時間短，高強(qiáng)螺栓終擰后，如果焊接不能完成，拆除吊鉤時，驗算在高強(qiáng)螺栓連接是否能滿足天橋自重工況下結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)天橋?qū)雍蠊r分析、荷載組合計算、對接節(jié)點受力分析和螺栓群驗算，滿足設(shè)計要求。

4.2 吊耳設(shè)計

本項目根據(jù)吊裝鋼結(jié)構(gòu)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(qū)域地基處理

根據(jù)天橋吊裝工藝，確定800 t履帶吊車的站位區(qū)是在已拆除的原4、6股道和原227道岔道床上。根據(jù)《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(qū)及鋼結(jié)構(gòu)天橋拼裝區(qū)域的軌道、枕木及道岔全部拆除，對吊車站位區(qū)的原道床（15 m×20 m）范圍進(jìn)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(zhì)的實驗室對地基進(jìn)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(nèi)，吊車吊裝作業(yè)時在鋼板上再鋪設(shè)鋼質(zhì)路基板。鋼結(jié)構(gòu)天橋吊裝重量190 t（不包含索具及平衡梁），吊車主機(jī)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(shè)9塊路基板（一橫一豎鋪設(shè)），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(rèn)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(jié)構(gòu)廠家確認(rèn)天橋整體結(jié)構(gòu)是否完好，確認(rèn)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(rèn)天橋?qū)嶋H吊裝重量，檢驗起重機(jī)載荷性能、觀察地基承載力狀況及鋼絲繩卡環(huán)受力狀況，并做好相關(guān)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(fēng)繩，栓掛位置為天橋南北兩端下弦桿4個端點上，吊裝時應(yīng)優(yōu)先使用天橋南端下弦桿位置的2組纜風(fēng)繩。

2）正式起吊。履帶吊以20 m半徑將鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是否正常，確認(rèn)無異常后，將天橋鋼結(jié)構(gòu)提升至天橋底部距離接觸網(wǎng)支柱3 m的位置。

3）吊車調(diào)整回轉(zhuǎn)半徑。起重機(jī)緩慢爬桿，將吊裝半徑調(diào)整到28 m，調(diào)整過程中地面防護(hù)工作人員需要監(jiān)控天橋鋼結(jié)構(gòu)，避免其與接觸網(wǎng)支柱發(fā)生碰撞，同時，要由8名工人利用纜風(fēng)繩固定天橋鋼結(jié)構(gòu)的方向。

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

5）天橋鋼結(jié)構(gòu)就位。找準(zhǔn)天橋就位角度后，起重機(jī)回鉤將天橋放置于就位支撐結(jié)構(gòu)上。

6）人工校正對接。天橋鋼結(jié)構(gòu)與既有天橋各個連接節(jié)點位置要安排作業(yè)人員進(jìn)行校對，確保對接準(zhǔn)確。

7）固定處理。田強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)與既有天橋各個連接節(jié)點位置安排作業(yè)人員穿高強(qiáng)螺栓進(jìn)行固定，共計使用136顆高強(qiáng)螺栓，要求每個螺栓安裝時間不超過2 min。

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

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

10）摘鉤。天橋鋼結(jié)構(gòu)找正完成后，吊車摘除超起裝置，并將索具吊至地面。

5 結(jié)語

綜上所述，本項目中通過分析項目重難點，設(shè)計了科學(xué)合理的吊裝施工方案，并通過對天橋鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的關(guān)鍵點進(jìn)行控制，在不影響營業(yè)線運(yùn)營以及保障安全的前提下完成了跨線天橋吊裝施工。