橋梁高空作業(yè)蓋梁預(yù)埋件穩(wěn)固主動(dòng)防墜系統(tǒng)研究

朱倩，代峻儒，廖遠(yuǎn)強(qiáng)，胡磊，羅紅，周楷倫（四川省交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，成都610047）

1 引言

目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)橋梁施工采取的安全措施主要為設(shè)置高空防墜網(wǎng)和懸掛安全帶[1-4]，然而中系梁、蓋梁施工中的安全防護(hù)仍存在一些難點(diǎn)：（1）在中系梁、蓋梁施工中，梁上的鋼結(jié)構(gòu)即為建筑物的最高點(diǎn)，所有的安全帶的系掛點(diǎn)全在腳下，不符合安全帶“高掛低用”的原則。即使掛上了安全帶，發(fā)生高空墜落時(shí)，強(qiáng)烈的沖擊力也會(huì)對(duì)施工人員造成二次傷害[5]。（2）依托鋼結(jié)構(gòu)搭設(shè)臨時(shí)支撐構(gòu)筑鋼絲繩網(wǎng)格線時(shí)，高空作業(yè)無(wú)有效依靠物體，缺乏安全保障[6]。（3）臨時(shí)搭建的安全防護(hù)體系，沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，強(qiáng)度和穩(wěn)定性不夠可靠[7]。

本文針對(duì)目前存在的問(wèn)題展開(kāi)相關(guān)研究，對(duì)常用的方法進(jìn)行比較、分析和改進(jìn)，結(jié)合具體工程應(yīng)用案例，以工程為對(duì)象、工藝為核心，研發(fā)了一種橋梁高空作業(yè)蓋梁預(yù)埋件穩(wěn)固主動(dòng)防墜系統(tǒng)施工技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、使用方便快捷、安全防護(hù)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合橋梁高空作業(yè)蓋梁施工的安全防護(hù)。

2 工程概況與技術(shù)原理

2.1 工程概況

G4216線屏山新市至金陽(yáng)段高速公路XJ14合同段，起止樁號(hào)K75+240～K79+932，主線長(zhǎng)5.134 km，主體工程由馬鞍山出口段隧道、安寨坪1號(hào)大橋、安寨坪2號(hào)大橋、西蘇角1號(hào)隧道、一個(gè)互通組成。主線橋梁共計(jì)1 312.5 m/2座，其中大橋1 312.5 m/2座；匝道橋梁共計(jì)2 460.08 m/12座，其中大橋2 116.34 m/7座，中橋343.74 m/5座。橋梁主線為雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)速度80 km/h，汽車(chē)荷載等級(jí)為公路-I級(jí)，主線橋隧比99%。合同總工期48個(gè)月，造價(jià)約10.57億元。

2.2 技術(shù)原理

本文采用預(yù)埋件穩(wěn)固主動(dòng)防墜系統(tǒng)，將連接好鋼絲繩的安全立柱與蓋梁鋼筋骨架綁扎在一起，在地面完成主動(dòng)防墜系統(tǒng)的施工作業(yè)。蓋梁吊裝完成后，通過(guò)安全立柱和鋼絲繩懸掛安全繩扣，結(jié)合提前搭建好的高空防墜網(wǎng)，共同建立帶網(wǎng)結(jié)合的安全防護(hù)體系。預(yù)埋件穩(wěn)固主動(dòng)防墜系統(tǒng)是一種錨固裝置，它由預(yù)埋在蓋梁縱向上兩側(cè)位置的安全立柱，水平通繩（鋼絲繩）和高空防墜網(wǎng)組成。這一裝置穩(wěn)定固定在蓋梁結(jié)構(gòu)上，安全立柱中間的水平通繩作為軟梁可以直接扣、掛施工人員身上的安全繩扣。在高空作業(yè)人員不慎跌落，產(chǎn)生高空墜落風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，作業(yè)人員依托安全繩扣被懸吊在水平通繩上，避免施工人員墜落到地面而發(fā)生安全事故，同時(shí)高空防墜網(wǎng)的鋪設(shè)能防止高處墜落的物體砸傷施工人員。

3 工藝流程與操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

橋梁高空作業(yè)蓋梁預(yù)埋件穩(wěn)固主動(dòng)防墜系統(tǒng)施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→蓋梁骨架成型→防墜系統(tǒng)搭設(shè)→錨栓定位鋼管安裝→蓋梁混凝土澆筑→蓋梁拆模、養(yǎng)護(hù)→蓋梁運(yùn)輸→蓋梁吊裝→防墜系統(tǒng)拆除。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙編制施工組織設(shè)計(jì)，落實(shí)材料、人員和機(jī)具設(shè)備。驗(yàn)算大噸位吊裝荷載引起樁基和立柱的水平位移及路基穩(wěn)定性，并確定加固方案。設(shè)計(jì)和制作大剛度的預(yù)制裝配橋梁蓋梁專(zhuān)用定位架并組裝，確認(rèn)與設(shè)計(jì)圖紙核對(duì)無(wú)誤。

3.2.2 蓋梁骨架成型

1）首先采用鋼結(jié)構(gòu)制作預(yù)制蓋梁臺(tái)座，臺(tái)座基礎(chǔ)采用混凝土澆筑，基礎(chǔ)沿臺(tái)座尺寸擴(kuò)大1.5 m，在基礎(chǔ)端部鋪設(shè)間距20 cm的鋼筋網(wǎng)，臺(tái)座四角預(yù)埋法蘭盤(pán)。臺(tái)座四周、內(nèi)部采用I40b型鋼支撐，頂部使用8 mm冷軋鋼板平鋪。I40b的工字鋼和8 mm冷軋鋼板巧妙組合，既保證了臺(tái)座的強(qiáng)度，又確保了臺(tái)座不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用而發(fā)生變形和沉降。

2）在臺(tái)座上放出骨架鋼筋的邊線，并用墨線進(jìn)行劃線標(biāo)記。為確保蓋梁的保護(hù)層厚度，采用數(shù)控彎曲機(jī)加工和整體定型模架制作鋼筋骨架，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛絲綁扎。骨架鋼筋柱頂范圍兩側(cè)50 cm內(nèi)箍筋先不安裝并預(yù)留出位置，待定位鋼管安裝完成后再焊接。

3）鋼筋骨架在胎架上制作完成后，用龍門(mén)吊配合專(zhuān)用吊架將鋼筋骨架吊運(yùn)至制梁臺(tái)座上方緩緩下放，當(dāng)骨架底緣靠近底模時(shí)，利用人工與龍門(mén)吊配合的方式不斷調(diào)整鋼筋骨架位置，使其完全與事先劃好的鋼筋骨架控制線重合。檢查骨架鋼筋是否與所有預(yù)留孔有沖突，檢查無(wú)誤后脫鉤。若骨架鋼筋個(gè)別有細(xì)微沖突的，當(dāng)場(chǎng)調(diào)整，若沖突部位較多且不能及時(shí)調(diào)整的，則吊運(yùn)至胎架上重新檢查、調(diào)整或重新制作安裝。

3.2.3 防墜系統(tǒng)搭設(shè)

1）在蓋梁骨架縱向上兩側(cè)位置預(yù)埋設(shè)置鋼管立柱，鋼管立柱與蓋梁骨架進(jìn)行焊接，立柱深入骨架內(nèi)部不少于50 cm。

2）為防止鋼絲繩磨損破壞，在與鋼梁相接的位置應(yīng)設(shè)置軟墊。鋼絲繩拉設(shè)在蓋梁鋼管立柱內(nèi)側(cè)，首先通過(guò)拉鉤鎖緊，然后使用鋼絲繩繩扣固定，鋼絲繩要設(shè)置在蓋梁頂面1.5 m以上。

3）鋼絲繩端頭最少要固定4個(gè)卡扣，卡扣間距為6倍鋼絲繩直徑，繩頭露出長(zhǎng)度約為鋼絲繩的3倍直徑。每條通繩的連續(xù)拉設(shè)長(zhǎng)度不得超過(guò)100 m，超出100 m時(shí)需設(shè)立剛性節(jié)點(diǎn)，以防通繩下垂。

4）系統(tǒng)搭設(shè)完畢后需進(jìn)行測(cè)試，保證鋼絲繩能夠承受大于3 t的瞬間沖量，從而確保高空作業(yè)人員的生命安全。

3.2.4 錨栓定位鋼管安裝

1）安插定位鋼管，在鋼管外側(cè)套入波紋管，并在錐形模板上口與波紋管銜接部位用強(qiáng)力膠進(jìn)行封閉，確保蓋梁澆筑時(shí)漿液不流入管內(nèi)。

2）安裝柱頂四周螺旋筋并補(bǔ)全骨架鋼筋柱頂范圍兩側(cè)50 cm內(nèi)箍筋。

3）模板及錨固預(yù)留鋼管定位法蘭安裝。（1）按工期及蓋梁的規(guī)格加工制作若干套蓋梁鋼模板，立模前應(yīng)對(duì)模板進(jìn)行打磨防銹處理并涂刷脫模劑。（2）每節(jié)模板安裝后，用水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)模板頂面標(biāo)高，用卷尺檢查中心及平面尺寸。（3）為避免在澆筑混凝土?xí)r定位鋼管上端產(chǎn)生偏位，采用與預(yù)留孔孔位布置一致的法蘭板穿孔，套在鍍鋅鋼管上，鋼板直接安放在模板上部并調(diào)平、固定。

3.2.5 蓋梁混凝土澆筑

（1）蓋梁澆筑前檢查模板、鋼筋及預(yù)埋件的位置、尺寸和保護(hù)層厚度是否準(zhǔn)確，準(zhǔn)確無(wú)誤后方準(zhǔn)澆筑混凝土。（2）混凝土由拌和站集中拌和，配合比和混凝土各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)檢查合格。（3）通過(guò)泵車(chē)運(yùn)輸由龍門(mén)吊轉(zhuǎn)送入模、插入式振搗器振搗的施工方法。（4）混凝土振搗時(shí)振動(dòng)棒不能靠近定位鋼管，避免觸碰上部定位法蘭以免發(fā)生偏位。（5）蓋梁的澆筑由中間向兩邊進(jìn)行分層澆筑，澆筑時(shí)混凝土傾落高度不宜超過(guò)2 m，分層厚度在30～40 cm。（6）按照鋼筋網(wǎng)格對(duì)蓋梁混凝土進(jìn)行振搗，振搗按先四周后中心的順序進(jìn)行，同時(shí)保證不發(fā)生漏振。

3.2.6 蓋梁拆模、養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成并養(yǎng)護(hù)2 d后開(kāi)始拆除定位架及模板。拆除定位架時(shí)應(yīng)先將所有擰開(kāi)卡口螺母擰開(kāi)，然后緩慢吊除定位架。拆模后立即用活動(dòng)懸掛式自動(dòng)噴淋灑水養(yǎng)護(hù)。

3.2.7 蓋梁運(yùn)輸

1）蓋梁端部安裝水平檢查尺，檢查蓋梁起吊或安裝過(guò)程體位準(zhǔn)確平衡。

2）預(yù)制蓋梁使用兩臺(tái)龍門(mén)吊同步起吊將蓋梁移運(yùn)到運(yùn)梁車(chē)上。正式起吊前應(yīng)先進(jìn)行試吊，吊環(huán)在龍門(mén)吊的扁擔(dān)鉤完畢后，緩慢起吊，先吊重物的10%，觀察鋼絲繩繃緊情況及龍門(mén)吊吊架情況，無(wú)問(wèn)題后，再試吊80%，觀察一遍，無(wú)問(wèn)題后，進(jìn)行100%的吊重。當(dāng)?shù)醺吡旱纂x開(kāi)臺(tái)座2～5 cm，梁底立即墊入木條，停止5～10 min，觀察龍門(mén)吊及蓋梁的相關(guān)指標(biāo)性能，若狀況良好且無(wú)其他反應(yīng)，則可繼續(xù)起吊；吊高梁底離開(kāi)臺(tái)座50 cm，梁底立即墊入枕木，停止20～30 min，觀察龍門(mén)吊及蓋梁的相關(guān)指標(biāo)性能，若再無(wú)其他反應(yīng)，則可繼續(xù)起吊并沿出梁區(qū)進(jìn)行裝車(chē)。

3）運(yùn)梁車(chē)采用多軸線液壓平板車(chē)運(yùn)輸蓋梁。運(yùn)梁車(chē)就位后應(yīng)事先在蓋梁兩端0.207L（L為梁長(zhǎng)）處墊上2根枕木，當(dāng)落梁至平板車(chē)上時(shí)應(yīng)注意調(diào)整蓋梁重心線與平板車(chē)縱向軸線重合，并用手拉葫蘆穿過(guò)吊環(huán)固定于平板車(chē)上。

4）先按平板拖車(chē)的寬度，距離蓋梁吊點(diǎn)的位置，用重型鋼軌焊制兩個(gè)架子，架子的形狀橫斷面與橋臺(tái)蓋梁臺(tái)背吻合，鋼軌與蓋梁接觸面用養(yǎng)護(hù)毯包裹，蓋梁吊上平板車(chē)后，用綁帶綁扎3道，使蓋梁同平板車(chē)架連成一體。

5）根據(jù)排摸結(jié)果對(duì)線路進(jìn)行反復(fù)比選，確定了縱坡平緩、沒(méi)有小半徑的道路行駛，選擇交通流量小的點(diǎn)時(shí)間段、參照大件運(yùn)輸方法進(jìn)行蓋梁運(yùn)輸，并做好安全和警示工作。途中通過(guò)路政、交警等部門(mén)的共同協(xié)作，確保了運(yùn)輸過(guò)程安全。運(yùn)輸途中，保持勻速行駛，拐彎處盡量慢行。

3.2.8 蓋梁吊裝

1）蓋梁吊裝采用兩臺(tái)履帶吊（汽車(chē)吊），起吊方式與預(yù)制場(chǎng)裝車(chē)方式相同，卸車(chē)前根據(jù)蓋梁，在平整地面平行放置兩根20 cm×20 cm的枕木，緩慢將蓋梁水平吊裝到地面枕木。

2）利用水準(zhǔn)儀對(duì)鋼支撐、墩頂支撐鋼板進(jìn)行抄平，結(jié)合蓋梁底斜率、到墩柱距離及之前預(yù)壓結(jié)果算出砂桶標(biāo)高，兩側(cè)砂桶高差≤5 mm。

3）安裝到位后，觀測(cè)蓋梁與鋼板是否緊密貼合，測(cè)量橫坡達(dá)是否到設(shè)計(jì)要求（2%）。用全站儀在蓋梁懸臂端投影線外5～10 m引測(cè)出蓋梁軸線，對(duì)蓋梁軸線偏位進(jìn)行測(cè)量并指導(dǎo)調(diào)整。

3.2.9 防墜系統(tǒng)拆除

1）蓋梁施工結(jié)束后對(duì)防墜系統(tǒng)進(jìn)行拆除，拆除前要進(jìn)行安全檢查，確保不存在嚴(yán)重安全隱患。對(duì)于存在影響主動(dòng)防墜系統(tǒng)拆除的隱患，應(yīng)及時(shí)修整加固，避免拆除作業(yè)時(shí)發(fā)生安全事故。

2）主動(dòng)防墜系統(tǒng)拆除前，要明確施工區(qū)域、組件數(shù)量、拆除步驟、方法和時(shí)間，同時(shí)要提前設(shè)置警戒區(qū)域和應(yīng)急安全措施。

3）主動(dòng)防墜系統(tǒng)拆除時(shí)，要將防墜網(wǎng)上的垃圾雜物清理干凈，作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁高空拋物，清理出的雜物應(yīng)裝入特定容器內(nèi)通過(guò)垂直運(yùn)輸設(shè)備傳送至地面。

4）拆除的鋼管、扣件、鋼絲繩等主動(dòng)防墜系統(tǒng)部件運(yùn)送到地面后進(jìn)行分類(lèi)管理，對(duì)合格的部件在維護(hù)保養(yǎng)后進(jìn)行存儲(chǔ)，方便日后繼續(xù)使用。

4 結(jié)論

1）本技術(shù)采用安全立柱預(yù)埋技術(shù)。通過(guò)在蓋梁縱向上兩側(cè)位置預(yù)埋設(shè)置鋼管立柱，提升了主動(dòng)防墜系統(tǒng)的強(qiáng)度，保障了安全防護(hù)體系的穩(wěn)定性。

2）本技術(shù)采用主動(dòng)防墜系統(tǒng)地面預(yù)制技術(shù)。在蓋梁鋼筋骨架拼裝時(shí)，提前將連接好鋼絲繩的安全立柱與蓋梁鋼筋骨架綁扎在一起，在地面完成主動(dòng)防墜系統(tǒng)的施工作業(yè)，避免了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

3）本技術(shù)采用帶網(wǎng)結(jié)合的安全防護(hù)體系。依托橋梁結(jié)構(gòu)安裝防墜網(wǎng)，建立安全帶和防墜網(wǎng)結(jié)合的安全防護(hù)體系，一方面可以有效地避免高空作業(yè)的施工人員墜落，另一方面可以防止高空墜物造成的人員損傷，全面提升了施工安全性。