李华健
（中铁二十四局集团江苏工程有限公司,江苏 南京 210000）
随着城市的发展，城市道路不断扩展更新，交通路网日渐密集，跨铁路钢箱梁施工也逐渐增多。钢箱梁拖拉施工因其拖拉施工速度相对较快，对营业线运营影响较小，被更广泛地应用到施工中[1]。该文结合南京市宁马高速改扩建工程上跨宁芜、梅山铁路施工，重点介绍拖拉施工工艺以及施工过程中的安全风险及控制措施。
南京市宁马高速52 m钢箱梁上跨铁路路基段，钢箱梁与铁路法线交角122.8°，桥下最小净空7.9 m，钢箱梁平面位于半径1 000 m的曲线上，桥面总宽13 m，桥面设4%超高横坡、2.8‰纵坡。采用拖拉法施工，在铁路北侧L13#墩作为接收端，在铁路南侧L17#~L14#桥墩间场地对应位置设置钢箱梁拼装及拖拉平台。在平台上拼装和焊接钢梁段及导梁，并进行拖拉设备安装和调试拖拉施工。
2.1 钢箱梁与导梁结构
钢箱梁总长52 m，顶板总宽13 m，采用单箱双室结构，箱体底板宽9 m，梁高2.7 m。箱体两侧分别设置2 m宽的悬臂板，钢箱梁总重量约382.2 t。
在拖拉过程中，钢箱梁会出现悬臂工况，为了减少钢箱梁自身悬臂长度，最优化地满足拖拉施工的要求，该案在与滑道梁对应位置设置长度35 m的双片钢导梁。两片导梁之间采用钢管连接系连接成整体。导梁连接系共设置4组，导梁总重量约35 t。导梁腹板焊接于钢箱梁端横隔板上，导梁顶底板分别焊接于钢箱梁顶底板上，同时沿导梁腹板在箱室内采用16 mm的腹板进行2.9 m延伸加固，增加导梁根部受力的安全系数。
2.2 支架体系及下滑道结构
如图1所示，支架体系分为两部分：L14#~L17#墩之间作为钢箱梁主体拼装及滑移体系支架，L13#作为钢箱梁接收端支架，下部结构都是采用钻孔灌注桩、横向连接基础、钢管柱、横向连接钢管、分配梁和滑道梁结构。按照设计图纸要求，支架按1.2倍恒载预压消除非弹性变形。
图1 钢箱梁拼装、拖拉施工平台结构示意图
2.2.1 主梁拼装支架及滑移体系结构
主梁拼装支架共计9组，每组均由6根Ø630 mm×10 mm螺旋钢管立柱组成一个受力组合体系，组合间距纵向为3.0 m，横向为4.5×2 m。受力组合钢管立柱纵向之间采用圆钢管P140×3 mm进行水平和斜向加强连接，钢管底部与基础预埋钢板进行满焊连接。
钢管立柱上方设置双拼HN588型钢作为横向分配梁，分配梁上顺桥向设置双拼HN800型钢滑道结构，双拼型钢每间隔1 m设置1组加劲肋板。滑道梁顶面满铺3 mm厚不锈钢板，不锈钢板与双拼HN800型钢采用间断焊接连接，钢板上满铺黄油，以减少摩擦力，并平衡两侧滑道梁摩阻力。
2.2.2 接收端支架
接收端支架由2排Ø630 mm×10 mm钢管立柱，每排5根组成一个受力组合，组合间距纵向为3.0 m，横向为2.05×4 m，另设置单排3根钢管立柱于支架组前侧作为导梁上墩过渡支撑平台，间距为纵向与接收端支架间距10 cm，横向4.5×2 m。支架、分配梁和滑道梁采用的材料尺寸、连接布置方式与主梁拼装及滑移体系支架一致。
2.3 拖拉体系
2.3.1 牵引系统
牵引系统由两台连续千斤顶、前后锚点、钢绞线、液压泵站、PLC控制系统及锚具夹片等组成。导梁及钢箱梁纵向拖拉移动总长85.8 m，千斤顶理论牵引速度为20 m/h。每台千斤顶配置4根Φ17.8 mm的钢绞线。为保证钢绞线的伸长率一致，现场采取使用同一厂家、同一批次的钢绞线并取样检测，确保合格伸长率一致的情况下再投入使用，有效保证了两台连续千斤顶对钢箱梁拖拉的同步性。
2.3.2 滑块设置
拖拉共计设置12组移动滑块，其中滑块3~12组设置于钢箱梁下方，另外滑块1~2组设置于导梁杆件下方（见图1），第3组及第12组通过焊接固定在梁底，其他滑块组使用M20（第11组为M27）螺栓固定于钢梁上（见图2），在拖拉过程中随钢箱梁移动。另外，在接收平台滑道梁前端设置一组固定滑块。移动滑块高度根据安装位置钢箱梁预拱度以及箱梁竖曲线综合考虑计算确定。
图2 移动滑块结构图
2.3.3 锚固系统
分为前锚点和后锚点。前锚点为千斤顶设置位置，通过双拼HN588型钢与滑道梁连接形成后背梁，再将连续千斤顶固定于后背梁上，千斤顶钢绞线穿过后背梁双拼H型钢空隙后至后锚点。后锚点为固定钢绞线装置，通过在钢箱梁尾部设置3 m长“L”型箱型钢梁，利用箱型梁上的锚夹具固定钢绞线，前后锚点通过钢绞线传递拖拉所需牵引力。
2.3.4 侧向限位系统
在钢梁拖拉前沿着钢梁前进路线在钢梁底板下布置6组限位装置，两边外侧腹板处布置5组横向纠偏千斤顶，保证钢梁在拖拉过程中按照拖拉路线前进。
该项目为跨铁路营业线施工，同时跨越梅山、宁芜铁路，其中宁芜铁路为繁忙干线，拖拉过程中发生的任何细小问题都极有可能给营业线运营带来较大的安全风险，为此，上跨营业线钢箱梁拖拉施工安全风险管控研究很有必要。
3.1 营业线施工风险
为保证营业线行车安全，钢梁拖拉采取封锁施工，因拖拉行程较长，加之每日的封锁点时间较短，这将导致拖拉施工不能连续进行，这也要求对每个拖拉周期内钢箱梁拖拉长度必须进行规划和控制，不能出现因措施问题导致拖拉过程中断[5]。
为保证营业线封锁的安全，在每日施工前编制详细的施工流程图，明确每个流程达到的效果，所需时间和具体负责人，确保各流程的顺利运转。同时，在施工前召开了点名会，对现场所有涉及施工的人员进行交底，明确每个人的职责[4]。现场不仅按照路局文件要求设置了驻站联络员、现场防护人员和现场封锁防护标志，还设置了应急作业人员、应急机械、发电机和备用千斤顶等设备，应对突发状况如高处坠物进入线路、现场停电和千斤顶损坏中断施工等情况，保证每个封锁点施工计划的顺利实施。
3.2 劳动安全风险
拖拉过程都是处于高空作业过程，对人员高空作业的安全有着极高的要求。现场在支架搭设过程就开始制作作业平台，为了保证作业人员高空作业安全，综合考虑钢箱梁曲线情况，现场设置了较宽敞两侧作业平台，通过螺栓将3块步行板连接成为一个整体。每块步行板两端距离支撑点点约40 cm处设置钢筋压杆固定（图3），避免步行板发生位移脱落问题。为保证临边围栏的强度，现场采用刚性材料设置上中下三道横杆进行加固。围栏内侧绑扎栏片封闭，提升外侧围栏高度，避免人员发生高坠事故。L14#墩作为拖拉设备作业端，采用盘扣支架搭设作业平台，一方面满铺脚手板，平台四周加上栏片围挡，另一方面在作业人员需要作业位置设置预埋件便于作业人员有地方系安全带，并在现场安排专职安全员进行管控，确保作业人员全程系好安全带，有效保证了作业人员高空作业安全。
图3 步行板连接压杆
3.3 钢箱梁偏位风险
轴线偏位是钢箱梁拖拉施工普遍存在现象，该项目钢箱梁桥面设4%超高横坡且又是曲线梁，自身偏载影响此轴线偏位更加严重，使得拖拉精度降低、拖拉时间变长，极限情况下可能造成滑道梁偏载压垮和钢箱梁侧滑侧倾等严重安全事故，安全风险十分高，尤其是拖拉过程发生钢箱梁侧倾将严重影响营业线运营安全[3]。
该项目通过对牵引系统优化以及钢箱梁的偏位布置优化大大降低偏位风险。
3.3.1 牵引系统优化
与以往采用单独液压泵站分别控制单独千斤顶从而人为调节平衡两侧拖拉力的施工方法不同，该项目只用一台液压泵站，通过分油器，使得两台千斤顶同时受油，通过PLC自动控制器调节每个千斤顶的油压达到不平衡输出，使得千斤顶的伸缩量同步达到毫米级控制，有效避免了因偏载和摩阻力不同导致的两侧千斤顶伸缩量不同步的问题，从拖拉角度减小了钢箱梁偏位风险。
3.3.2 偏位布置优化
因钢箱梁为曲线梁，该项目与以往将滑道梁布置于腹板处的施工方法不同的是，通过计算得到钢箱梁顺桥向的重心轴，通过重心轴与两根滑道梁对称中心轴重合的方式布置钢箱梁，这样有效消除了因偏载问题导致的偏位情况。
拖拉过程再通过限位以及主动纠偏等方式进一步消除偏位风险，有效保证了整个拖拉过程的顺利进行和营业线设备的安全。
3.4 滑道不锈钢板损坏隆起风险
钢箱梁主体为分段焊接，在底板拼接误差、滑块MGE板固定钢板的加工误差、滑道受力部位的竖向位移等因素作用下[2]，使得部分滑块与滑道接触面不统一，拖拉过程中极易发生部分滑块发生脱空，而另一部分滑块MGE板因受力过大压缩严重，造成固定MGE板的钢板与下滑道不锈钢板产生剪切力。下滑道不锈钢板采用两条通长不锈钢焊接，如果不锈钢板厚度不足，焊接点位数量不够，不锈钢板连接处的焊接强度和顺桥向焊接长度也不够，再经受剪切力，极有可能导致不锈钢板隆起，直接影响后续拖拉滑动的安全。
为保证拖拉施工的正常进行，降低滑道不锈钢板隆起的风险，该项目对滑道不锈钢板进行了加强，采用千斤顶支撑起钢箱梁，将原先3 mm厚的不锈钢板更换为5 mm厚不锈钢板，重新进行焊接打磨，确保足够的焊接高度和强度，并对全部滑道加焊，尤其是对接头处顺桥向延长焊接长度，并打磨平整，同时也对滑块底部限位钢板和MGE板打磨成向上的圆弧形避免受力剪切不锈钢板，提高滑块通过率。通过此方法，有效解决了不锈钢板隆起等问题，确保了封锁施工的顺利进行。
3.5 钢箱梁震动风险
导梁到达接收端前时会因自重产生下挠，因此在接收端设置临时支墩，利用千斤顶顶升导梁，安装临时垫墩，使钢箱梁导梁能够顺利到达接收端滑道梁，形成简支结构。但是，因临时垫墩采用的刚性结构，与导梁直接接触，拖拉过程剪切导梁底部，摩擦力增大会导致钢梁发生较大的震动和异响，对钢箱梁拖拉带来不可预知的安全风险[6]。此时，应在临时垫墩上抄垫MPE板，保证不产生刚性摩擦剪切，消除震动和异响。
施工过程中还对限位装置的构造形式进行了重新设置，由原来的采用钢板焊接在梁底，通过钢板与滑道梁硬性挤压进行限位（图4），改为采用H型钢配合无缝钢管制作出可滚动限位，使限位纠偏时为滚动摩擦（图5），从而达到既起到限位纠偏又避免了因刚性挤压造成钢梁震动和异响的作用。
图4 钢板与滑道梁硬性挤压
图5 滚动限位
结合该项目实际，采用拖拉施工方法进行大跨度曲线钢箱梁上跨越铁路营业线架梁施工，通过在施工过程中对防偏、防隆起、人身安全以及营业线防护等采取针对性措施，大大降低上跨铁路钢箱梁施工安全风险，保证了施工过程中的安全管控和营业线运营安全，顺利完成钢箱梁架设，为今后类似工程施工提供了实践经验。
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