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跨高速铁路连续梁棚架防护施工工法.doc

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高速铁路 连续 棚架 防护 施工
资源描述:
跨高速铁路连续梁棚架防护施工工法中铁十一局集团第一工程有限公司姚海涛 刘守成 罗国景 袁定安 孙浩林1 前言武咸城际铁路跨武广客专特大桥为武咸城际铁路的重难点控制性工程之一,跨 350km/h 高速铁路连续梁棚架防护施工在国内外尚属首次,技术含量高,施工难度大,尚无成功例子借鉴。中铁十一局集团有限公司针对武咸城际铁路跨武广客专特大桥工程难点进行研究,在总结跨高速铁路连续梁棚架防护施工技术的基础上,形成本工法。该工法在质量控制上达到优良标准,在棚架抗震、防气动力、拆除技术等方面效果明显,技术先进,取得明显的社会经济效益及环保效益。经查新,在国内外尚无相同的报到;《跨高速铁路连续梁棚架防护施工技术》于 2012年 10 月通过中国铁道建筑总公司组织的科技成果评审,认为该项目成果总体技术达到国内领先水平;该技术获得 2011 年度中铁十一局集团公司科技进步二等奖;2012 年 5 月《一种上跨高速铁路防气动力防护棚架》获国家专利,专利号为 ZL201120358206.3。该工法应用于跨线路施工防护,具有广阔的推广应用前景。2 工法特点2.0.1 施工安全,增加跨高速铁路施工安全系数,降低安全风险。2.0.2 加快施工进度,降低工程成本。与传统要点施工比较,通过棚架防护,减少跨高速铁路施工要点作业时间,缩短了施工工期,节约大量资源。2.0.3 该工法操作简单,适用性强,容易推广应用。3 适用范围本工法适用于跨线桥梁安全防护施工,尤其是跨高速铁路及高速公路施工时,可优选本工法。4 工艺原理通过在高速铁路两侧设置桩基础,安装立柱架设钢桁梁,形成多个门式钢架,再通过纵连工字钢将其连接成棚架,保护下方营运线行车安全;通过在棚架顶部增设透气天窗,降低高速列车通过时对棚架的气动力冲击,保证棚架结构稳定;在立柱顶部设置滑道,将主桁梁拖拽至梁底外拆除,确保施工安全。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程(见图 5.1)5.2 操作要点5.2.1 基础基础采用直径 1.2m 的挖孔桩,桩长 3.8m,上接 1.4×1.4×1.2m 的承台。混凝土采用 C30。桩基采用人工挖孔干灌成桩,而后立模浇筑承台,并预埋立柱连接螺栓。5.2.2 立柱立柱采用外径 630mm,壁厚 8mm 的圆钢管,材质 Q235 钢材。立柱在工厂加工制作,焊接上下连接法兰盘及剪刀撑缀板,而后运至现场。立柱用一台 25t 吊车安装,与基础法兰盘连接,并安装剪刀撑。5.2.3 滑道立柱安装完成后在柱顶安装滑道,滑道为两根双拼[32 槽钢,通过螺栓连接于柱顶法兰盘上。5.2.4 钢桁梁钢桁梁在工厂分节段加工后运至现场拼装成整体桁梁,通过吊车安装于滑道上方。吊装时采用两支点法吊装,根据钢桁梁结构形状计算吊点位置。桁梁底部设置 3 个滚轴,采用∅50x324mm 钢棒,两端焊接 14mm 厚∅ 75 的圆形挡板,滚轴外侧设置 1000x410x20mm 连接钢板,开∅55 孔。棚架工作时与滑道焊接,拆除时用焊机切除下面 5cm 的高度,使桁架与钢管柱顶脱离,利用滚轴在滑道上方滚动,将棚架钢桁梁逐步拖拽至梁体外拆除。5.2.5 纵梁1纵梁采用工 16 工字钢,与钢桁梁焊接,支承于钢桁梁上,布置方向与武广客运专线线路方向平行,间距为 1.0m。图 5.1 棚架施工工艺流程图5.2.6 气窗连续梁梁面投影两侧 5 米范围以内设置竹胶板及防水板保护;在防护棚架顶部中心预留宽2.4m、通长的天窗,便于气流排除;当挂篮施工到天窗顶部时,天窗采用三层密目钢板网进行封闭,防止落物进入线路内影响行车安全。5.2.7 密目防护网防护棚架顶部未铺设竹胶板区域,通过在棚架顶部铺设密目防护网来防止梁体施工过程中的物品、器具掉落而影响营业线行车。密目防护网与棚架顶部 I16 工字钢采用铁皮压紧后铆钉铆固,并定期检查是否有脱离迹象。5.2.8 变形监测1.在立柱基础上设置观测点,每周一次观测基础有无沉降;在钢桁梁跨中设置观测点,每周一次观测钢桁梁变形情况。若基础发生沉降时,加打钢板桩,稳定路基;若钢桁梁变形不可恢复时及时更换钢桁梁并增大截面面积。2.列车驶过时利用全站仪观测纵梁(I16) 、钢桁梁振幅变化情况,最大振幅值不得超过8/400=0.02m。5.2.9 拆除考虑到棚架与梁底的距离很小,吊车无法作业,因此在拆除钢桁架顶部的竹胶板、工字钢后,利用滑道将钢桁架整体依次拖拽出梁底外,利用 100T 吊车将钢桁架逐榀吊离线路范围后落地。防护棚架拆除顺序:1.拆除密目防护网2.拆除棚架顶一半工字钢3.利用倒链将钢桁架整体拖拽出梁底,拆防电板,拆除第一片钢架与第二片钢架间剩余部分工字钢,解除第一片钢架与后续几片钢架的联结,利用 100T 吊车将第一榀钢桁架整体吊出。24.依次拖拽出第二片钢桁架,吊车吊出,直至最后一片。5.拆除滑道。6.拆除立柱。7.接地拆除。倒链整体拖拽钢桁架立面示意图如图 5.2.9。5.3 施工注意事项5.3.1 钢桁梁运至现场堆放时根据其长度和形状采用两支点法或三支点法。5.3.2 立柱、钢桁梁按照设计尺寸拼装好后,用汽车吊进行吊装安设。吊装前与铁路部门取得联系,要点施工吊装。吊装的安全工作,由专人指挥,专人防护。5.3.3 在钢桁梁上面铺设的 16a 工字钢,工字钢先焊在钢桁梁的支耳上,再用插销锁定;密目网通过压条和铆钉固定在工字钢上。5.3.4 棚架拆除前清洗滑道,去除锈迹,并涂抹润滑油。牵引之前解除钢桁梁与滑道的连接。5.3.5 棚架两侧设置的安全防护栅栏,设计时考虑气动力效应。5.3.6 棚架安装及拆除时,纵向 16a 工字钢上站立作业人员不得超过 1 人,作业人员佩戴安全带并系牢。5.4 劳动力组织(见表 5.4)表 5.4 劳动力组织序号 组别 人数 职责1 施工负责人 1 负责所有现场施工作业人员、设备的组织、调配,处理现场问题2 专业工程师 1 负责现场技术管理3 技术员 2 负责现场施工质量控制,指导施工4 安全员 2 负责施工过程中的人员、设备、环境等的安全工作及封锁要点工作5 防护员 2 负责施工现场看护6 测量员 4 负责整个施工过程测量监测,控制棚架变形及震动监测7 物资员 1 负责施工所需物资的采购、调配等工作8 钢筋工 2 负责施工所需钢筋加工9 模板工 2 负责施工所需模板安装10 电焊工 4 负责现场电焊操作11 混凝土工 2 负责混凝土浇筑12 电工 1 负责现场电力布置及夜间照明设施的安装13 起重司机 4 负责施工过程中的吊车作业14 桩基工 3 负责桩基施工15 杂工 10 配合其他工种作业6 材料与设备见表 6-1、表 6-2。7 质量控制7.0.1 钢材采用 Q235-B 钢材,并应符合 《碳素结构钢》 (GB/T700)的规定。7.0.2 螺栓应符合《六角头螺栓 C 级》 (GB/T5780-2000)的规定,其抗拉、抗剪强度应满足图 5.2.9 棚架拆除拖拽图3国家标准《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 (GB3098)的规定。7.0.3 焊条采用 E43××系列,并应符合《碳钢焊条》 (GB/T5117)的规定。7.0.4 所有构件除注明焊缝者外均为连续满焊,其焊缝厚度除注明者外均不得小于焊接构件的最小厚度。表 6-1 主要材料表 6-2 主要设备序号 名称 单位 数量 用途1 平板运输车 辆 1 棚架材料运输2 100t 吊车 台 1 棚架中部钢桁梁吊装及拆除3 25t 吊车 台 1 立柱及滑道吊装及拆除4 卷扬机 台 2 棚架拆除牵引5 扭力扳手 把 1 棚架螺栓拧紧与拆除6 全站仪 台 1 棚架变形监测7 望远镜 台 1 棚架日常观测7.0.5 桁架各杆件的具体长度应以放大样确定,并满足焊缝长度要求。7.0.6 在组装好的构件上施焊,应严格按照规定的参数和顺序进行,为控制焊后构件变形,焊波应均匀,不得有裂纹、漏焊、咬边夹渣、气孔等缺陷。7.0.7 焊接位置,外形尺寸必须符合施工图及 GB50205 的规定,焊接完成后,应对焊缝作无损检测。7.0.8 结构焊缝质量等级均为二级。8 安全措施8.0.1 依据施工安全的需要,在防护棚架线路两侧各设置 1 名专职安全员与 1 名防护员,负责该处的安全防护、现场的安全检查、现场安全协调,要求安全员与防护员 24 小时跟班作业,做到只要有施工,就必须有安全员与防护员值班。所有的安全防护人员必须经过武汉铁路局安检部门培训合格后才能上岗,并发培训合格证。8.0.2 严格执行天窗制度。8.0.3 施工中防止机械设备侵限、倾覆等的防护方案及措施:1. 机械设备侵限:在施工前对机械司机进行安全教育,同时在限界外拉线防护,在操作过程中要有专人进行指挥,使得司机在操作过程中避免失误而造成设备侵限。2.施工机械的倾覆:在机械上场之前,要对场地进行压实,并对机械的性能有把握。对于吊装作业,确保起吊重物时吊机足够安全。3.管线的查找:在开工之前对施工范围的地下管线进行勘探,了解管线的位置,并制定具体的防护措施。8.0.4 特殊情况应急措施1. 桩、承台施工时引起铁路路基开裂,沉降时,加打钢板桩稳定路基。2. 钢柱、桁架梁施工时,倾倒、掉落铁路线路上,用人工配合现场 25T 或 100T 吊车迅速序号 项目 规格 单位 数量 备注1 挖孔桩 直径 120cm m 80 20×4m2 承台 140cm×140cm 个 20 1.4×1.4×1.2m3 钢结构防护棚 t 239.14 接地装置 套 20 棚架接地5 螺栓 套 3000 钢桁梁连接6 高强螺栓 M24 套 960 柱脚连接7 密目防护网 ㎡ 1356.8 棚架顶部防落物4将倾倒或掉落在铁路线上的障碍物清离铁路线,在最短的时间内恢复线路正常运营。8.0.5 安装足够的照明设备,保证夜间施工有良好的照明条件。对于在夜间施工难以保证工程质量和施工安全的项目,不得安排在夜间施工。8.0.6 做好夜间施工防护,在作业地点附近设置警示标志,悬挂红色警示灯,以提醒行人和司机注意,并安排专人值守。9 环保措施9.0.1 棚架采用拼装式结构,施工结束拆除后可用于其他施工生产所需。9.0.2 采用棚架防护,避免上部梁体施工过程中对下方线路轨道污染。9.0.3 棚架拆除后,通过移植草坪、播撒草种,对施工区域内被破坏地表进行恢复,创造更好的生态环境。10 效益分析10.0.1 经济效益:采用长 70m 宽 21.2m 防护棚架对连续梁施工防护,降低了跨线施工的安全风险,提升施工效率,降低了工程成本,经分析对比直接节约工期约 2 个月,节约工程成本约 45 万元,取得了良好的经济效益。10.0.2 社会效益:在防护棚架的防护下跨武广客专特大桥连续梁转体施工成功,标志着武咸城际铁路重难点工程之一取得了突破性进展,填补了武咸城际铁路跨高速铁路(350km/h )施工的又一项技术空白,施工中无任何安全事故,质量优良,得到监理、业主表彰,取得了良好的社会效益。10.0.3 环保节能效益:采用防护棚架对连续梁作业进行安全防护,避免了对下方高速铁路的施工污染,同时棚架拆除后可重新组装使用,增加了材料的利用率,同时节约工期 2 个月,减少了机械设备的投入,降低油耗,减少废气排放,有效节约了能源,环保、节能效益显著。11 应用实例武咸城际铁路跨武广客运专线特大桥位于咸宁市横沟桥镇,桥长 1483.534m,于 DK59+576处采用(48m+80m+48m)连续梁斜跨武广高铁,与武广高铁夹角为 155°,曲线半径 7000m。箱梁全长 177.2m,为单箱单室、变高度、变截面结构。下方武广高铁最高行车速度 350Km/h,行车密度 25min/趟。该桥是武咸城际铁路的重难点控制性工程之一,为减少上部结构施工对下方武广高铁行车安全的影响,该桥采用防护棚架防护施工的方法,防护棚架长度(沿武广高铁方向)为 70m,防护宽度为 21.2m。棚架底面标高为 56.900m,距离接触网杆顶的高度为 0.2m,距离轨面的高度为 8.3m。该桥采用钢桁梁式防护棚架,防护棚架于 2009 年 12 月架设完成,2011 年 5 月连续梁转体合龙,棚架于 2011 年 7 月安全拆除,施工期间无任何安全事故,确保了连续梁顺利转体合龙和武广高铁的正常运营,本工法核心技术在该桥得到了成功应用。
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