接触网软横跨下折臂吊车拆除T梁施工技术

张庆荣

(中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011)

1 工程概况

邳州市建设路与陇海铁路K150+737处交叉于邳州站内，车站范围内共有10股道，13道(最北侧股道)为1-32 m梁式桥上跨道路，其余股道为(5+9+5)m框架桥上跨道路。因东侧扩孔需要，北侧12 m框架预制前需拆除13道T梁及其桥台，顶进完成后以框架涵恢复。既有邳州站接触网为软横跨装配方式，下行线侧7条股道接触网均属同一供电单元，接触线距离轨面安装高度6.45 m。2根10 kV自闭贯通线埋设在外侧步行板上。根据查阅资料及现场复核，该孔梁高2 m，由2片T梁组成，单片底板宽度1.0 m，腹板厚0.24 m，两片梁组合顶板宽度为3.8 m，两端最大截面积3.138 m2，计算得单片T梁重约133.4 t,如图1,图2所示。

2 折臂吊吊装方案选定

2.1 工程重难点

1)工期压力大：邳州市新老城区受陇海铁路(路基结构)制约，所有进出城居民必须经铁路立交通道出行。建设路立交桥位于邳州火车站站房东侧，为邳州市交通流量最大的铁路通道。新建箱涵预制及顶进施工期间，项目部以道路半封闭方案保证通行效率，为拆除13道T梁，地方政府只批准临时全封闭1个月，完工后西半幅道路恢复通行。

2)安全风险高：本次拆除工程属于铁路营业线施工，必须用安全可靠的技术方法确保既有铁路工务设备(包含路基、桥梁、轨道等)、四电设备(10 kV贯通自闭线、接触网、67号接触网支柱)的安全，从而保证整个车站的行车安全。

2.2 现场施工条件

1)电气化铁路下大型吊车起升作业上部空间受限，13道钢轨面与上方接触线净距6.45 m，起重机械起升和回转过程中易碰断接触线、回流线和接触网支柱。

2)既有公路为路堑式U槽结构，机非车道分割墙约2 m高，西侧铁路小区距铁路最小垂直距离6 m，东侧67号接触网支柱紧贴连云港侧桥台埋设，单孔T梁自重大，吊车起重量的选择与场地为互斥因素。

3)与上海局施工办及供电段对接后，桥上埋设的2根10 kV 自闭贯通电缆线在T梁拆除过程中无割接计划，在制定拆除措施时，只能考虑降低原电缆的高度，在外侧搭设支架进行保护。

2.3 方案选择及确定

经工程重难点和现场条件分析后，结合以往铁路营业线拆除类施工项目的经验，并对梁体的质量进行检查后，汇总了两种可行的方案，介绍如下：

1)单机起吊。

将机动车道与非机动车道填平后，在道路中间架设1台500 t汽车吊整体吊单片T梁。本方案需要将外侧回流线改电缆入地，并将13道上方接触线临时拆除。经初步测算接触网迁改费用较高，迁改时间较长，对铁路运行影响大。

2)满堂支架+折臂吊分段吊装。

利用满堂支架+分段吊装的方法，在封锁点内分步分次吊离铁路。拆除前在梁体下方搭设盘扣式满堂支架，将顶托向上顶紧，梁体自重全部落在支架体系上。折臂吊主臂可以近乎与吊索成90°夹角，吊装时不影响接触网[1]。

从可行性、安全、进度、成本等方面进行对比，最终采用满堂支架+折臂吊分段吊装法。计划使用SQ4500-ZB6标准臂225 t折臂吊用于本工程。

2.4 工程成本预测

根据现场人员、机具和作业工程量，并估算工作量直接成本，两种方案成本预计如表1所示。

表1 差异成本对比分析表

3 总体施工流程

根据各施工工序，整个拆除过程总体施工流程如图3所示。

4 满堂支架施工

根据T梁结构形式及现状道路情况，设计用盘扣式支架系统支撑，支架立杆采用φ60 mm盘扣式支架，东西侧非机动车道架体高度为3.0 m，中间机动车道架体高度为5.1 m。支架纵横向间距均为600 mm，采用1 m步距，架体内纵横向满布竖向斜杆，架体上部主龙骨采用Ⅰ16号工字钢间距600 mm，次龙骨采用160 mm×250 mm枕木间距600 mm。支架设计及布置如图4，图5所示。

5 折臂吊主要施工技术

5.1 吊车选型与工况设计

1)吊车技术参数。本次拟使用的225 t折臂吊，技术参数如图6,图7所示。

2)分段设计。根据铁路接触网空间位置及桥下现状地貌情况，模拟各种工况下的吊车站位图，计算折臂吊最大作业幅度为9.25 m，所有工况吊机大臂旋转均位于A区。单孔梁长32.6 m，按6等分每段为5.43 m，单块计算重量为22.23 t，小于9.35 m幅度下35 t额定起重量，可以实施。根据设计起重作业方位图计算每节段正常工况下吊车起重幅度，并考虑T梁支座两端腹板和底板尺寸加厚。分段吊装工况计算如表2,图8所示[2]。

表2 分段吊装工况计算表

3)钢丝绳选用与检算。根据上述梁节段设计尺寸和起重幅度，并按最大起重幅度加工钢丝绳，分析出钢丝绳吊索与梁段的水平夹角最小时为2号～6号块作业工况，拟选用Φ40 mm 6×37钢芯钢丝绳。因起升高度限制，用两根吊索在两侧兜底提升梁块，绑扎后吊索与梁块纵横向都形成水平夹角，如图9所示。

a.根据受力图分解，先计算纵向分力，再计算横向分力，最后确定单根钢丝绳需承受的拉力。查JGJ/276—2012建筑施工起重吊装工程安全技术规范附录A -表A.1，两端吊索合力FZ和单根横向拉力FX计算如下：

其中，FZ为两端吊索的拉力合力；FX为单根吊索的横向拉力；α为梁块与吊索纵向夹角，取45°；β为梁块与吊索横向夹角，取65°。

b.查GB 8918—2006重要用途钢丝绳中的表11，钢丝绳破断拉力换算系数为1.321，钢丝绳容许拉力换算系数0.82，捆绑吊索安全系数取8，计算得钢丝绳容许拉力[Fg]=894 kN>748.14 kN，钢丝绳选择满足要求。

5.2 绳锯切割与吊装

1)施工准备。

技术人员按照梁节段设计图纸在每个节段桥面上标明吊装孔的位置，翼缘板边缘使用水钻钻直径16 cm吊装孔，用以穿插吊装钢丝绳，每节段设4个吊装孔，共计48个。

2)绳锯切割。

a.封锁点前切割。

采用金刚石绳锯对梁体横断面及两孔梁之间的横隔板进行切割。既有横隔板的联结是用两片预埋的钢板通过焊接连接到一起的，用绳锯连同混凝土和预埋钢板一起切割，解除既有横向联结。若该段内有两处横隔板，则将一个横隔板完全割断，另一个保留至封锁点时割除。如果该节段内只有一处横隔板，则该处不提前割断。梁体两端一端用绳锯割断，另一端保留1/3的截面积不割断,如图10所示。

b.封锁点内切割。

根据设计工况，使折臂吊准确就位，为防止封锁点提前下达，计划封锁点开始前30 min，工人将2根钢丝绳穿入吊装孔。停电后，吊车大臂旋转至待吊梁段的上方，吊车钢丝绳缓收紧使梁体处于受力状态，将剩余横隔板和梁端割断,如图11所示[3]。

3)梁体分段吊装。

根据总体施工计划，4月份已向上海局施工办申请5个停电封锁点完成本次吊装工作，具体时间安排见表3[4]。

表3 吊装停电封锁计划表

5.3 梁体破碎及外运

由于折臂吊作业站位处机非道路面高差较大，且道路只是临时封闭，中间机动车道不能填平，需要三处吊装平台都满足车辆进出条件，每次封锁点吊装下来的梁块及时用挖机破碎后，用渣土车运至弃土场。

6 方案实施效果

1)从铁路栅栏网封锁开始至最后一个节段吊除完成，共计25 d，并在最小程度和范围破坏既有道路，对二次通行影响不大，保证了1个月后道路再次开通的工期目标。

2)本次拆除施工全程无碰撞接触线、邻近桥梁、接触网支柱等影响铁路设备安全情况发生，如图12所示。

3)邳州站11道与13道桥台相邻处为浆砌片石重力式挡墙，因修筑至今时间较长，在本次施工结束后，11道路基挡墙无任何变形，如图13所示。

7 结语

为了确保铁路既有线的施工安全，在施工中要研究可靠的技术资料，对既有线路周围的环境进行仔细调查，要充分讨论适合本工程的技术方法，确保编制的专项施工方案在保证项目安全和工期的同时，最大程度的降低工程成本。本工程体量虽然不大，但环境限制较多，折臂吊机广泛应用于厂房内机械设备安装、高压线下重物吊装，在铁路施工中较为少见；经过此次实践应用，在电气化铁路箱涵顶进的便梁纵梁架设亦能使用，此吊装法比轨道车配合便梁架设要方便灵活很多。