900t箱梁架桥机跨繁忙既有线架梁施工优化技术及安全措施

 900t箱梁架桥机跨繁忙既有线架梁施工优化技术及安全措施

郑伟

 摘要：本文通过DF900D型架桥机架设900吨箱梁跨越国内最繁忙的京沪既有铁路施工实践，总结了900t箱梁跨繁忙既有线架梁施工，在满足最大行车安全施工架梁的要求下，如何优化施工要点，以取得中断行车的影响时间（要点时间）和施工安全的最佳平衡的方法和采取安全保障措施，对指导同类架桥机跨线架梁缩短施工要点时间及保障跨线安全架梁采取的应对措施具有一定借鉴意义。
一、工程概况
 京沪铁路是国内最为繁忙的铁路干线。新建京沪高速铁路淮河特大桥在安徽省蚌埠市蚌埠东站内（货下K972+935）上跨京沪铁路正线，与京沪既有线相交成760角，该跨桥墩号为2213-2215#（DK841+084.29—DK841+149.74）为两32米预应力简支箱梁，梁重864吨。2214-2215#跨梁位于京沪上行客运线、下行客运线和下行货运线3股道正上方，且与2215-2218#现浇梁相接，对架桥机而言属于末跨架梁。

  图1 桥墩场景图
 （详见附图1）
正线上方有三条接触网，接触网承力索高程31.80 米，轨面高程23.70米；箱梁底面高程为35.30米。接触网承力索距箱梁底部的净空为3.50米. 承力索距架桥机主梁底部的净空为14.5米，满足架桥机安全架设的净空距离, 承力索与2214#墩的距离是5.5米，与防护网的间距是3.5米；承力索与2215#墩距离是8.8米，与防护墙的最小距离是5.0米（详见附图一）
图2 接触网高度示意图

二、设备简介：
 架梁施工中所使用的设备为运架分离式架梁设备， DF900D型架桥机组，其特点是：喂梁简支过孔，架设定点起吊，整机纵向稳定性较大，安全性高。架桥机自重515t，额定起重能力900t，梁体起落速度0～0.5m/min, 过孔位移速度0～3m/min,安全系数2.0。接地电阻不大于4欧姆

   图3 DF900D型定点起吊式架桥机

三、施工工艺流程如下：
 由于本次跨既有线架梁属于末跨架梁，作业流程图如下：

 从架梁流程来看，当架设2213-2214#时的主机过孔及抽导梁作业、需要上跨既有线，对架梁安全密切相关。另外末跨架设比标准架设要增加架桥机前支腿和下导梁前后支腿的拆螺栓、收起支腿等工序，因此比正常标准架梁时间要长许多。

四、初次要点时间
   方案预审初次要要点时间主要根据正常的作业步骤来确定如下：
要点时间及封锁点内工作安排表
请点
次数 施工内容 要点时间（分钟） 接触网 备注
第一次 架桥机主机在2213-2214#墩过孔 35 停电 
第二次 架设第2213-2214#孔时导梁过孔 50 停电 
第三次 架设第2214-2215#孔架桥机过孔 70 停电 
第四次 架设第2214-2215#孔箱梁 140 停电 
第五次 架桥机爬2214-2215#梁面 60 停电 
第六次 2214-2215#梁边防护板安装 60 停电 
第七次 2214-2215#梁边防护板安装 60 停电 
第八次 2214-2215#梁边防护板安装 60 停电 
第九次 运梁车驼架桥机过京沪既有线 20 停电 
 开始是按安全最大化来考虑的，总共要点时间555分钟，9.25小时，最长一次时间用到140分钟，其中有三次用于梁边防护板的安装。
五、优化措施
上报上海铁路局进行评审，运输局领导感觉对国内第一条繁忙干线——京沪铁路影响非常大，要求进一步进行优化。要求中断运输的架梁时间最长不得超过90分钟，总时间进行大幅压缩架梁用时，在满足架梁安全的前提下尽量减少对既有线运输压力的影响。
施工工序优化：
 给分析，箱梁防护板安装，放在架梁前在梁场进行，32块板32吨，加上箱梁自重刚好900吨，通过运梁车运到现场，省去了三次要点时间，大幅度压缩了180分钟。
化整为零细节优化，
 将末跨箱梁的整孔架设过程分解为喂梁过程25分钟和过下导梁过孔及落梁90分钟，由于梁在既有线正上方，考虑安全因素这两个过程间隔不大于30分钟。同时充分利用间隔时间进行导梁后支腿螺栓拆解工作，正好又压缩下导梁过孔时间，一举两得。
去繁从简，精简过程优化
 对第五次架桥机爬桥面和最后一次架桥机退回作业时，只有架桥机操作室外露伸出梁面，且离接触网有6.5米的净空，此次要点可以取消
采取“不停电”措施优化
 由于接触网距架设的箱梁梁底有3.5米的安全净空，《中华人民共和国铁道部铁路工务安全规则》铁运[2006]177号部令和铁路局各专家的意见可以采取不停电措施，这样可以在每次要点节约时间5分钟以上。
 经过施工单位与铁路局专家研究和勾通，最终确定的给点施工计划如下：
淮河特大桥上跨京沪线架梁给点施工计划

施工顺序 施工项目 施工等级 施工时间 接触网 附注
1 主架桥机过孔 Ⅲ 25分钟 不停电 架桥机前端伸入京沪货下、下行线上方
2 下导梁过孔 Ⅲ 25分钟 不停电 与下一跨间隔时间要大于运梁车运梁时间
3 主架桥过孔（末跨） Ⅲ 35分钟 不停电 末跨架设（主支腿增加拆收工序）
4 喂梁 Ⅲ 25分钟 不停电 两次要点间隔不得大于2小时，
5 下导梁过孔、落梁 Ⅱ 90分钟 不停电 

 要点计划总共给了200分钟，比我们原计划250%的时间
 六、施工前演练
 根据上海铁路局初步要点计划要求，我们在2104～2105跨、2116～2118跨及2121～2123跨进行跨既有线架梁演练。
 演练目的是为了对架桥机的每一个过程细节进行作业程序优化，人数优化分析，针对演练过程出现的问题及时整改确保架桥机在要点时间内顺利实施。
 演习的内容及优化措施如下：
施工顺序 施工项目 施工等级 演习所用时间（分钟） 满足要点计划的作业优化内容
1 主架桥机过孔 Ⅲ 20、 14，10， 轨道间距调整是关键，给点充裕，可将架桥机前支腿支放放在点内完成。
2 下导梁过孔 Ⅲ 19，17，16 给点充裕，可将下导梁支立放在点内完成。
3 主架桥过孔（末跨） Ⅲ 40、 27，22 如果将架桥机前支腿螺栓放在点内做，则不能在点内完成过孔，所以要提前拆螺栓，拆螺栓人数由4人增加到6人
4 喂梁 Ⅲ 45，25，18 点内关键工序：主机大梁和下导梁支立要测量、调整精确，避免出现提梁吊杆犯卡和过梁垫板故障。
5 下导梁过孔、落梁 Ⅱ 90，75，68 点内最关键工序：应将下导梁螺栓松拆放在点外做，将收起下导梁前后支腿放在点内做；下导梁过孔；落梁。提前检查支座螺栓，避免螺栓故障影响落梁
 
 我们还同时进行了架桥机设备故障实战演练，当出架桥机发动机出现故障时，架桥机增加备用一台400KW柴油发电机，电源通过50mm2的铜芯电缆与架桥机发电机的出口电闸相连，一旦架桥机出现故障立即投入使用，功率满足要求。
 人员高空坠落或触电抢救演习
 模拟人员高空坠落或触电受伤后，联系医院救护车前往现场，确保人员得到最及时的救助。
七、针对演练结果采取的对策
 尽量减少对繁忙既有线的干扰，想尽办法压缩架梁时间，是建立在安全论证分析及为保证架梁安全所采取的细致完备的架梁安全防护措施基础上的。
 1、架梁前设备准备措施
 （1）架桥机、运梁车和龙门吊进行全面维护检修，保证运、架设备处于最佳工作状态，严格执行日检，周检和月检制度，由物资设备负责落实，签字，制定了要点封锁施工工序责任分工及卡控要点明细表，做到每一工序有责任人，工序完成有督察人签字认可，然后才能进行下道工序，从工序卡控上确保安全。
 （2）技术人员对墩台锚栓孔进行复核检查测量，确保不影响落梁对位；
 （3）箱梁架设前已对桥面、箱梁内部、架桥机各个部位进行了全面检查，确保没有任何零配件、工具、支垫物或其他杂物，以免架梁时坠落影响接触网安全，架梁时派安全防护员值班看守，随时检查桥机上面有无易坠物。并及时清理干净
 （4）梁面为了防止钢丝绳断股，在钢丝绳附近严禁站人。同时梁面两端拉警戒线，严禁闲人通过。架梁时严格执行呼叫应答制度，点内施工工序严禁在点外超前准备。
 （5）进行作业前，由驻站联络员提前三天以书面（电话）形式联系设备管理单位，上海铁路局蚌埠站、蚌埠工务段、南京维管段蚌埠东网工区负责人、落实现场监护人员，设备管理单位人员未到不得架梁过既有线。
 （6）既有线路施工现场防护请蚌埠工务段进行防护指导监督，严格按照相关规定进行防护。防护办法如图。
 
图3 上跨京沪铁路既有线施工防护示意图
 因2214#-2215#箱梁在蚌埠东站内，防护方法是在施工地点两端各50m处线路中心，设置停车信号牌（灯）。既在北京方向K972+879和上海方向K972+991处的货下线、客下线和客上线各设移动停车牌（灯）前后各设一块，共需6块移动停车牌（灯）。
  线路开通前，须经施工负责人、现场监理和设备管理单位安全检查人员共同检查确认,防护人员、防护设施，已经撤离现场，架桥机落梁已经平稳就位，达到放行列车条件后，方可开通线路.
 （7）、做好桥梁架设应急预案，成立应急预案领导小组下，对存在的不安全因素如不能及时采取有效卡控措施，极易因高空坠落造成人身伤害；机械设备故障或高空坠物造成施工中断而影响既有线行车的安全事故进行危险源分析。我们结合现场工程实际，针对施工任务的特殊性仔细查找识别危险源并对不安全因素认真分析，及时采取应对措施严加防范，确保跨既有线施工安全。形成应急预案并制定严格可靠的安全措施，并做好应急物资的准备
 
 （8）同时本次900吨箱梁末跨架最主要有两项不利因素：一、Ⅱ级施工在夜间；二、接触网不停电。针对这两点不利因素我们分别采取如下措施
 1）夜间施工措施
 架桥机增加备用400KW电源，电源通过50mm2的铜芯电缆与架桥机发电机的出口电闸相连，一旦架桥机出现故障立即投入使用，功率满足要求。应急物资设备到位，并报请监理检查签认
 2）本跨架梁在夜间施工，架桥机的原有照明系统已经满足夜间施工要求。但为了保证现场防护员作业和行走照明需要，在2213-2214跨和2215-2216跨桥上各设两盏1000w的碘钨灯，从梁上向下照射线路两侧，为防护员提供照明；另在既有京沪铁路线路靠2214号墩一侧设六盏1000w照向铁路线路的碘钨灯。灯光向下打，避免眩桥上施工人员的眼睛。该工作已在3月16日晚上演练过，照明效果满足要求。照明灯具布置见附图
 
 2）接触网不停电措施
 根据现场测量及图纸提供的数据，箱梁架设后梁底距接触网承力索距离为3.5米，为了确保安全，现场已对架桥机通过地段向两侧延伸5米范围内所有接触网线加设了绝缘护套.架梁时设备操作人员在距接触网2米外的范围施工时，接触网可以不停电，但在接触网5米以内的金属物都要接地，每次架设都要检测。接地电阻不大于4欧。
 上跨京沪线梁体泄水孔的处理措施
 2214-2215#梁体架设后，部分泄水孔正对既有线上方，其排水将会影响京沪线的运营情况，在架设之前，将2214-2215#桥梁铁路范围内（即箱梁两端3.5米以内）不设排水孔，雨水由箱梁两端引流排出，防止雨水下流影响铁路运营。
 箱梁架设后，立即将箱梁接地，保证接触网馈电不受影响。架桥机移走后梁面加设梁面两侧的防护栏、防抛网及“高压危险，禁止坠物”标示牌，由线下和梁面施工工区负责立即进行防护。
 八、施工优化效果
 由于采取了独到施工优化技术，精细地演练准备，严密的安全保障实际架梁进行非常顺利，安全圆满地完成繁忙干线上跨架梁的任务，实际用时如下
淮河特大桥上跨京沪线架梁优化后实际效果

施工顺序 施工项目 施工等级 给点时间 实际用时 节约用时百分比
1 主架桥机过孔 Ⅲ 25分钟 14分钟 48%
2 下导梁过孔 Ⅲ 25分钟 20分钟 80%
3 主架桥过孔（末跨） Ⅲ 35分钟 28分钟 80%
4 喂梁 Ⅲ 25分钟 18分钟 72%
5 下导梁过孔、落梁 Ⅱ 90分钟 80分钟 89%
 合计  200分钟 162分钟 80%
 架梁第一次总用555分钟，通过分析优化缩减到200分钟，最终以162分钟架完梁，单次中断行车最长用时80分钟。为同类架桥机上跨既有线架梁提供了富贵的经验。