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接触网软横跨下折臂吊车拆除T梁施工技术
2023-03-29 11:30:04 ℃张庆荣
(中铁二十四局集团安徽工程有限公司,安徽 合肥 230011)
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。
2.1 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
根据各施工工序,整个拆除过程总体施工流程如图3所示。
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。
5.1 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。
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。
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。
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