900t箱梁架橋機跨繁忙既有線架樑施工優化技術及安全措施
鄭偉
摘要：本文通過DF900D型架橋機架設900噸箱梁跨越國內最繁忙的京滬既有鐵路施工實踐，總結了900t箱梁跨繁忙既有線架樑施工，在滿足最大行車安全施工架樑的要求下，如何優化施工要點，以取得中斷行車的影響時間（要點時間）和施工安全的最佳平衡的方法和採取安全保障措施，對指導同類架橋機跨線架樑縮短施工要點時間及保障跨線安全架樑採取的應對措施具有一定借鑑意義。
一、工程概況
京滬鐵路是國內最為繁忙的鐵路幹線。新建京滬高速鐵路淮河特大橋在安徽省蚌埠市蚌埠東站內（貨下K972+935）上跨京滬鐵路正線，與京滬既有線相交成760角，該跨橋墩號為2213-2215#（DK841+084.29—DK841+149.74）為兩32米預應力簡支箱梁，樑重864噸。2214-2215#跨樑位於京滬上行客運線、下行客運線和下行貨運線3股道正上方，且與2215-2218#現澆樑相接，對架橋機而言屬於末跨架樑。
圖1 橋墩場景圖
（詳見附圖1）
正線上方有三條接觸網，接觸網承力索高程31.80 米，軌面高程23.70米；箱梁底面高程為35.30米。接觸網承力索距箱梁底部的淨空為3.50米. 承力索距架橋機主樑底部的淨空為14.5米，滿足架橋機安全架設的淨空距離, 承力索與2214#墩的距離是5.5米，與防護網的間距是3.5米；承力索與2215#墩距離是8.8米，與防護牆的最小距離是5.0米（詳見附圖一）
圖2 接觸網高度示意圖
二、裝置簡介：
架樑施工中所使用的裝置為運架分離式架樑裝置， DF900D型架橋機組，其特點是：喂樑簡支過孔，架設定點起吊，整機縱向穩定性較大，安全性高。架橋機自重515t，額定起重能力900t，樑體起落速度0～0.5m/min, 過孔位移速度0～3m/min,安全係數2.0。接地電阻不大於4歐姆
圖3 DF900D型定點起吊式架橋機
三、施工工藝流程如下：
由於本次跨既有線架樑屬於末跨架樑，作業流程圖如下：
從架樑流程來看，當架設2213-2214#時的主機過孔及抽導樑作業、需要上跨既有線，對架樑安全密切相關。另外末跨架設比標準架設要增加架橋機前支腿和下導樑前後支腿的拆螺栓、收起支腿等工序，因此比正常標準架樑時間要長許多。
四、初次要點時間
方案預審初次要要點時間主要根據正常的作業步驟來確定如下：
要點時間及封鎖點內工作安排表
請點
次數 施工內容 要點時間（分鐘） 接觸網 備註
第一次 架橋機主機在2213-2214#墩過孔 35 停電
第二次 架設第2213-2214#孔時導樑過孔 50 停電
第三次 架設第2214-2215#孔架橋機過孔 70 停電
第四次 架設第2214-2215#孔箱梁 140 停電
第五次 架橋機爬2214-2215#樑面 60 停電
第六次 2214-2215#樑邊防護板安裝 60 停電
第七次 2214-2215#樑邊防護板安裝 60 停電
第八次 2214-2215#樑邊防護板安裝 60 停電
第九次 運樑車駝架橋機過京滬既有線 20 停電
開始是按安全最大化來考慮的，總共要點時間555分鐘，9.25小時，最長一次時間用到140分鐘，其中有三次用於樑邊防護板的安裝。
五、優化措施
上報上海鐵路局進行評審，運輸局領導感覺對國內第一條繁忙幹線——京滬鐵路影響非常大，要求進一步進行優化。要求中斷運輸的架樑時間最長不得超過90分鐘，總時間進行大幅壓縮架樑用時，在滿足架樑安全的前提下儘量減少對既有線運輸壓力的影響。
施工工序優化：
給分析，箱梁防護板安裝，放在架樑前在樑場進行，32塊板32噸，加上箱梁自重剛好900噸，通過運樑車運到現場，省去了三次要點時間，大幅度壓縮了180分鐘。
化整為零細節優化，
將末跨箱梁的整孔架設過程分解為喂樑過程25分鐘和過下導樑過孔及落樑90分鐘，由於樑在既有線正上方，考慮安全因素這兩個過程間隔不大於30分鐘。同時充分利用間隔時間進行導樑後支腿螺栓拆解工作，正好又壓縮下導樑過孔時間，一舉兩得。
去繁從簡，精簡過程優化
對第五次架橋機爬橋面和最後一次架橋機退回作業時，只有架橋機操作室外露伸出樑面，且離接觸網有6.5米的淨空，此次要點可以取消
採取“不停電”措施優化
由於接觸網距架設的'箱梁樑底有3.5米的安全淨空，《中華人民共和國鐵道部鐵路工務安全規則》鐵運[2006]177號部令和鐵路局各專家的意見可以採取不停電措施，這樣可以在每次要點節約時間5分鐘以上。
經過施工單位與鐵路局專家研究和勾通，最終確定的給點施工計劃如下：
淮河特大橋上跨京滬線架樑給點施工計劃
施工順序 施工專案 施工等級 施工時間 接觸網 附註
1 主架橋機過孔 Ⅲ 25分鐘 不停電 架橋機前端伸入京滬貨下、下行線上方
2 下導樑過孔 Ⅲ 25分鐘 不停電 與下一跨間隔時間要大於運樑車運樑時間
3 主架橋過孔（末跨） Ⅲ 35分鐘 不停電 末跨架設（主支腿增加拆收工序）
4 喂樑 Ⅲ 25分鐘 不停電 兩次要點間隔不得大於2小時，
5 下導樑過孔、落樑 Ⅱ 90分鐘 不停電
要點計劃總共給了200分鐘，比我們原計劃250%的時間
六、施工前演練
根據上海鐵路局初步要點計劃要求，我們在2104～2105跨、2116～2118跨及2121～2123跨進行跨既有線架樑演練。
演練目的是為了對架橋機的每一個過程細節進行作業程式優化，人數優化分析，針對演練過程出現的問題及時整改確保架橋機在要點時間內順利實施。
演習的內容及優化措施如下：
施工順序 施工專案 施工等級 演習所用時間（分鐘） 滿足要點計劃的作業優化內容
1 主架橋機過孔 Ⅲ 20、 14，10， 軌道間距調整是關鍵，給點充裕，可將架橋機前支腿支放放在點內完成。
2 下導樑過孔 Ⅲ 19，17，16 給點充裕，可將下導樑支立放在點內完成。
3 主架橋過孔（末跨） Ⅲ 40、 27，22 如果將架橋機前支腿螺栓放在點內做，則不能在點內完成過孔，所以要提前拆螺栓，拆螺栓人數由4人增加到6人
4 喂樑 Ⅲ 45，25，18 點內關鍵工序：主機大梁和下導樑支立要測量、調整精確，避免出現提樑吊杆犯卡和過樑墊板故障。
5 下導樑過孔、落樑 Ⅱ 90，75，68 點內最關鍵工序：應將下導樑螺栓鬆拆放在點外做，將收起下導樑前後支腿放在點內做；下導樑過孔；落樑。提前檢查支座螺栓，避免螺栓故障影響落樑
我們還同時進行了架橋機裝置故障實戰演練，當出架橋機發動機出現故障時，架橋機增加備用一臺400KW柴油發電機，電源通過50mm2的銅芯電纜與架橋機發電機的出口電閘相連，一旦架橋機出現故障立即投入使用，功率滿足要求。
人員高空墜落或觸電搶救演習
模擬人員高空墜落或觸電受傷後，聯絡醫院救護車前往現場，確保人員得到最及時的救助。
七、針對演練結果採取的對策
儘量減少對繁忙既有線的干擾，想盡辦法壓縮架樑時間，是建立在安全論證分析及為保證架樑安全所採取的細緻完備的架樑安全防護措施基礎上的。
1、架樑前裝置準備措施
（1）架橋機、運樑車和龍門吊進行全面維護檢修，保證運、架裝置處於最佳工作狀態，嚴格執行日檢，周檢和月檢制度，由物資裝置負責落實，簽字，制定了要點封鎖施工工序責任分工及卡控要點明細表，做到每一工序有責任人，工序完成有督察人簽字認可，然後才能進行下道工序，從工序卡控上確保安全。
（2）技術人員對墩臺錨栓孔進行復核檢查測量，確保不影響落樑對位；
（3）箱梁架設前已對橋面、箱梁內部、架橋機各個部位進行了全面檢查，確保沒有任何零配件、工具、支墊物或其他雜物，以免架樑時墜落影響接觸網安全，架樑時派安全防護員值班看守，隨時檢查橋機上面有無易墜物。並及時清理乾淨
（4）樑面為了防止鋼絲繩斷股，在鋼絲繩附近嚴禁站人。同時樑面兩端拉警戒線，嚴禁閒人通過。架樑時嚴格執行呼叫應答制度，點內施工工序嚴禁在點外超前準備。
（5）進行作業前，由駐站聯絡員提前三天以書面（電話）形式聯絡裝置管理單位，上海鐵路局蚌埠站、蚌埠工務段、南京維管段蚌埠東網工區負責人、落實現場監護人員，裝置管理單位人員未到不得架樑過既有線。
（6）既有線路施工現場防護請蚌埠工務段進行防護指導監督，嚴格按照相關規定進行防護。防護辦法如圖。
圖3 上跨京滬鐵路既有線施工防護示意圖
因2214#-2215#箱梁在蚌埠東站內，防護方法是在施工地點兩端各50m處線路中心，設定停車訊號牌（燈）。既在北京方向K972+879和上海方向K972+991處的貨下線、客下線和客上線各設移動停車牌（燈）前後各設一塊，共需6塊移動停車牌（燈）。
線路開通前，須經施工負責人、現場監理和裝置管理單位安全檢查人員共同檢查確認,防護人員、防護設施，已經撤離現場，架橋機落樑已經平穩就位，達到放行列車條件後，方可開通線路.
（7）、做好橋樑架設應急預案，成立應急預案領導小組下，對存在的不安全因素如不能及時採取有效卡控措施，極易因高空墜落造成人身傷害；機械裝置故障或高空墜物造成施工中斷而影響既有線行車的安全事故進行危險源分析。我們結合現場工程實際，針對施工任務的特殊性仔細查詢識別危險源並對不安全因素認真分析，及時採取應對措施嚴加防範，確保跨既有線施工安全。形成應急預案並制定嚴格可靠的安全措施，並做好應急物資的準備
（8）同時本次900噸箱梁末跨架最主要有兩項不利因素：一、Ⅱ級施工在夜間；二、接觸網不停電。針對這兩點不利因素我們分別採取如下措施
1）夜間施工措施
架橋機增加備用400KW電源，電源通過50mm2的銅芯電纜與架橋機發電機的出口電閘相連，一旦架橋機出現故障立即投入使用，功率滿足要求。應急物資裝置到位，並報請監理檢查籤認
2）本跨架樑在夜間施工，架橋機的原有照明系統已經滿足夜間施工要求。但為了保證現場防護員作業和行走照明需要，在2213-2214跨和2215-2216跨橋上各設兩盞1000w的碘鎢燈，從樑上向下照射線路兩側，為防護員提供照明；另在既有京滬鐵路線路靠2214號墩一側設六盞1000w照向鐵路線路的碘鎢燈。燈光向下打，避免眩橋上施工人員的眼睛。該工作已在3月16日晚上演練過，照明效果滿足要求。照明燈具佈置見附圖
2）接觸網不停電措施
根據現場測量及圖紙提供的資料，箱梁架設後梁底距接觸網承力索距離為3.5米，為了確保安全，現場已對架橋機通過地段向兩側延伸5米範圍內所有接觸網線加設了絕緣護套.架樑時裝置操作人員在距接觸網2米外的範圍施工時，接觸網可以不停電，但在接觸網5米以內的金屬物都要接地，每次架設都要檢測。接地電阻不大於4歐。
上跨京滬線樑體洩水孔的處理措施
2214-2215#樑體架設後，部分洩水孔正對既有線上方，其排水將會影響京滬線的運營情況，在架設之前，將2214-2215#橋樑鐵路範圍內（即箱梁兩端3.5米以內）不設排水孔，雨水由箱梁兩端引流排出，防止雨水下流影響鐵路運營。
箱梁架設後，立即將箱梁接地，保證接觸網饋電不受影響。架橋機移走後樑面加設樑面兩側的防護欄、防拋網及“高壓危險，禁止墜物”標示牌，由線下和樑面施工工區負責立即進行防護。
八、施工優化效果
由於採取了獨到施工優化技術，精細地演練準備，嚴密的安全保障實際架樑進行非常順利，安全圓滿地完成繁忙幹線上跨架樑的任務，實際用時如下
淮河特大橋上跨京滬線架樑優化後實際效果
施工順序 施工專案 施工等級 給點時間 實際用時 節約用時百分比
1 主架橋機過孔 Ⅲ 25分鐘 14分鐘 48%
2 下導樑過孔 Ⅲ 25分鐘 20分鐘 80%
3 主架橋過孔（末跨） Ⅲ 35分鐘 28分鐘 80%
4 喂樑 Ⅲ 25分鐘 18分鐘 72%
5 下導樑過孔、落樑 Ⅱ 90分鐘 80分鐘 89%
合計 200分鐘 162分鐘 80%
架樑第一次總用555分鐘，通過分析優化縮減到200分鐘，最終以162分鐘架完樑，單次中斷行車最長用時80分鐘。為同類架橋機上跨既有線架樑提供了富貴的經驗。