丰志广

(福州铁建建筑有限公司 福建福州 350013)

1 工程概况

仙游动车站跨线钢结构天桥全长39.675m，宽9.1m，高5.35m，重120t，中心里程为DK128+989.15，结构体系为下承式钢桁架结构。天桥横跨基本站台、5、3、Ⅰ、Ⅱ、4道及二站台，底部距离接触网承力索0.7m，距轨面7.95m，东端与站房柱连接，西侧临近高山，南、北两侧均为接触网硬横跨，尤其北侧距接触网硬横跨只有5m，如图1所示。

图1 天桥布置断面图

2 工艺原理

高铁营业线允许施工天窗点时间基本为凌晨0点至4点，在该有限时间内将长跨天桥跨27.5 kV高压接触网吊装就位。

通过对拟投入使用起重机最不利工况的分析，精确计算出最大回转半径和吊重，提前确定起重机停放位置，根据天桥设计位置和起重机停放位置，确定天桥摆放位置。

起重机将天桥提升超过接触网高度特定距离，调整天桥至计算角度稳定后，起重机将天桥缓慢平稳旋转至设计位置上空，通过微调精确定位，最后连接固定。

3 施工方案

3.1 施工平面布置(局促场地大型吊装)

起重机停放位置同时满足3个条件：一是起重机开始垂直提升天桥、吊运天桥空中旋转和吊运天桥至安装就位位置这3个阶段工作半径始终保持一致；二是起重机回转半径四周障碍物保持安全距离大于2m；三是起重机超起旋转半径必须在高铁安全限界距离以外(高铁安全限界2.44m)，特别是保证与接触网设备的安全限界大于3m。

根据以上要求，确定起重机停放位置，其余各场地围绕此进行布置。

(1)起重臂拼装所需场地长，平行线路布置最符合营业线施工特点，使局促施工场地得到最大利用。

(2)天桥重心处于起重机工作半径线上，天桥拼装场平行起重臂拼装场布置，与起重臂拼装场之间预留拼装吊车工作通道，两拼装场共用此空间进行施工，节省场地需求。

跨线天桥施工平面布置示意图如图2所示。天桥重心处于起重机工作半径线上,工作半径预留适当的富余量。

3.2 起重机选型

起重机在吊装过程中占用三维空间较大，先考察现场既有设备设施，包括已存在的建筑设备、接触网线和其他行车设备，结合场地情况确定起重机摆放位置；再根据天桥拼装位置、设计位置计算拟采用的工作半径；最后根据天桥实际重量和要求的工作半径选择起重机型号。

图2 吊装平面图

3.3 地基处理

根据起重机侧位吊装时的临界状态，建立起重设备地基受力模型， 计算最不利工况下地基所需承载力，确定地基加固方案。

(1)建立地基受力模型

在计算地基附加应力之前，首先建立地基受力模型，大型履带吊在作业时，履带下方铺垫路基箱，外部总荷载F是通过路基箱传递到地基中的。如果将吊车和吊件看作整体的设备，那么路基箱就相当于埋置深度为0m的矩形刚性基础，从而建立地基受力模型，如图3所示。

图3 履带吊作业地基受力模型图

(2)起重机临界状态基底压力计算

起重机侧位吊装时的临界状态，是吊臂与履带垂直且只有单侧路基箱中心荷载作用，而另一侧履带刚刚离开路基箱已不再传递竖向荷载，但吊车整体仍保持平衡的状态。侧吊临界状态下，满足天桥吊装过程起重机履带从拼装位置到架设就位的最不利受力验算，以确定地基承载力要求。

3.4 起重机组装

按照起重机大概率倾覆考虑拼装方向，大臂平行线路放置不会向铁路方向倾倒。吊车组装完成后，重点对吊钩、吊绳进行检查，对吊钩进行磁粉探伤并作相关记录，钢丝绳采用全新钢丝绳，吊车组装完成后检测其是否合格。

3.5 吊点位置选择和吊耳设置[1]

吊点连线平面几何中心与天桥重心在同一条铅垂线上，4个吊点设置在钢结构天桥下弦杆上，宜设置在长度方向中间1/3段位置，控制天桥吊装时的变形量和稳定性[2]，如图4所示。

图4 吊点布置图

3.6 天窗点吊装

(1)制定天窗点作业时间控制表

制定详细的吊装作业时间控制表，专项安全小组严格比对每个工序的工作时间，若在一个天窗内无法完成，即撤回机械、构件，确保不影响行车。

(2)设置营业线防护

施工负责人收到驻站联络员汇报的行调和电调命令后，确认施工起止时刻，按图5防护示意图[3]设置防护指示开工。

图5 防护示意图

(3)垂直提升超越接触网硬横跨[4]

垂直提升前做好所有准备工作，包括：吊装安全验算，吊车按照施工平面布置就位，钢丝绳通过卸扣与吊耳连接牢固。

吊装安全验算采用MIDAS GEN有限元软件，对天桥吊装时变形量进行验算，变形验算如图6所示。

图6 变形验算

施工命令下达后，开始天桥垂直提升，过程中利用激光测距仪控制提升高度超过接触网硬横跨1.2m，即离轨面高度11m。

(4)天桥空中旋转至设计位置

天桥在提升到11m高度，待天桥稳定后，吊臂缓慢、平稳地向就位方向转臂，此过程中，不调整天桥的方向。

(5)微调就位

天桥旋转至支座上空时，将天桥对准支座位置，待天桥稳定后，钢丝绳缓慢下降，测量人员对准天桥和支座上的标记线，天桥就位完成后立即开始焊接连接工作。

(6)焊接固定[3]

焊接过程中，吊钩微松消除吊装应力。支座在高空焊接，搭设操作平台，平台四周设置0.9m高防护栏杆，并安装防护网。登高作业人员佩戴安全带、安全帽，并将所需小工具放入工具袋内，防止意外坠落。天桥支座焊接点虽然距接触网较远，但为了确保安全，支座焊接时设置接火盆，限制焊接火花四溅。

(7)摘钩解绳

天桥吊装钢丝绳通过卸扣与吊耳连接，而不采用同样满足受力要求的钢丝绳直接兜绑弦杆方式，原因在于天桥吊装就位后需解除钢丝绳，后者在解除容易出现钢丝绳挂碰接触网情况，前者很好地避免了该风险。

(8)撤除防护

施工完成后做到工完料清，将高铁线上防护用具全部撤出现场。

4 结语

随着经济的快速发展，中国高铁步入飞速发展期，大量高铁站房相继耸立而起，多数已成为城市标志性建筑甚至城市之门。如何高效、安全地完成铁路建设，本篇总结了长跨天桥跨越高铁营业线施工操作要点、施工工艺、过程控制及安全管理注意事项，重点攻克了跨越高铁营业线吊装安全风险大和铁路天窗点作业时间短等问题。