地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運方法及工裝研究

陶恩澤

（蘭州新區(qū)市政投資管理集團有限公司，甘肅蘭州 730000）

傳統(tǒng)的通過地下隧道洞口運送道岔組件的施工方式需要長距離運輸，運輸成本相對較高，在運輸過程中易受各種因素的干擾，影響道岔組件的構(gòu)造精度，難以組織開展施工作業(yè)，存在較大的局限性，因此通過豎井吊運的道岔組件運輸方式在地下鐵路線的施工中得到廣泛應(yīng)用。受豎井口直徑以及道岔組件尺寸規(guī)格等因素的限制，在實際施工中仍存在較大的難度，必須結(jié)合工程施工條件加強對豎井吊運方法的研究，積極開展配套工裝的研制，為道岔組件的運輸?shù)於己玫幕A(chǔ)，保證地鐵鐵路線施工的順利進行。

1 地下鐵路線工程概況

某地下鐵路線工程對施工工期有嚴格的要求，需要完成大量道岔組件的鋪設(shè)施工。道岔施工段尚未鋪設(shè)正線軌道，難以利用軌道車對道岔組件進行運輸，加大了道岔組件運輸?shù)碾y度。該工程在施工段范圍有多個豎井，根據(jù)現(xiàn)場勘察確定其盾構(gòu)隧道豎井基本滿足道岔組件運輸?shù)囊螅秦Q井洞口直徑為20 m，小于大尺度道岔組件尺寸，必須針對該工程的實際情況研究地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運的方法，專門研制相應(yīng)的工裝設(shè)備，保證道岔組件運輸施工能夠順利進行。

2 地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運方法分析

地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運施工主要包括組件進洞以及洞內(nèi)運輸。根據(jù)該工程道岔組件規(guī)格以及豎井洞口直徑的實際情況，在吊運進洞時應(yīng)將組件以傾斜姿態(tài)進洞，使大于洞口直徑的道岔組件順利進洞[1]。但是在施工中不能夠傾斜吊裝道岔組件，應(yīng)將道岔組件固定于鋼桁架上，再利用鋼桁架將組件送入洞內(nèi)。應(yīng)嚴格控制鋼桁架的剛度以及強度等指標參數(shù)，避免出現(xiàn)道岔組件變形的問題。

在道岔組件的洞內(nèi)運輸環(huán)節(jié)，尚不具備利用軌道車運輸?shù)臈l件，道岔組件較長，需要借助鋼桁架完成組件的運輸。具體的運輸方式采用將走行裝置安裝在鋼桁架上的方式，再通過拖車牽引實現(xiàn)走行運輸，避免道岔組件出現(xiàn)變形現(xiàn)象以及減少倒運施工。確定地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運方法后，應(yīng)根據(jù)其施工要求進行吊運工裝的研制，為吊運施工的實施創(chuàng)造條件。

3 地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運工裝研究

3.1 豎井吊運工裝研制基本技術(shù)要求分析

在研制吊運工裝時應(yīng)結(jié)合工程的實際情況以及吊運施工的具體要求合理確定工裝技術(shù)標準。應(yīng)合理確定吊運架的剛度，確保其在復(fù)雜工況條件下的變形量能夠控制在允許的范圍內(nèi)[2]。應(yīng)保證吊運工裝的強度滿足施工安全要求。道岔組件的固定裝置應(yīng)具有較好的牢固性，不得在各方向上產(chǎn)生位移。此外，吊運工裝應(yīng)盡量減輕自重，合理控制其尺寸規(guī)格，以適應(yīng)復(fù)雜條件下的吊裝要求，為道岔組件的姿態(tài)調(diào)整以及走行牽引提供便利條件。

3.2 科學設(shè)計豎井吊運工裝

該地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運工裝主要包括吊運架、胡定價、吊點以及走行牽引結(jié)構(gòu)等。其中吊運架是吊運裝置的主要組成部分，采用框架結(jié)構(gòu)形式，以焊接工字鋼方式制作，是道岔組件的主要承載以及固定裝置。在制作加工時將其分為前后兩個階段，運抵施工現(xiàn)場后進行拼裝。拼裝時應(yīng)采用高強度螺栓將其拼接牢固，將豎向加勁肋設(shè)置在其腳輪以及吊點處，以提高其穩(wěn)定性。焊接吊架時，采用H型鋼作為縱梁，通過對稱雙面角焊方式連接腹板以及翼緣板，焊接時應(yīng)采用連續(xù)焊接工藝。吊架的上下橫梁采用H型熱軋鋼。在連接腹板、上下橫縱梁翼緣、翼緣和吊耳以及對鋼板進行接長處理時應(yīng)通過全熔透坡口方式焊接，在焊接橫縱梁腹板時應(yīng)選擇對稱雙面角焊工藝[3]。

吊運工裝的吊點結(jié)構(gòu)主要包括前后吊耳各一對，前吊耳適用吊運架前段的搬運吊裝，后吊耳適用于吊運架的吊運施工，前后吊耳應(yīng)位于吊運架承軌面。吊運工裝的走行部分主要負責承載組件和吊運架負荷以及洞內(nèi)走行，其構(gòu)成為4對剛性腳輪[4]。吊運工裝的牽引結(jié)構(gòu)是連接牽引車和吊運架以及牽引拖動吊運架在洞內(nèi)走行的主要結(jié)構(gòu)。吊運工裝的固定件的功能是在吊運架上固定道岔組件，避免道岔組件在吊運以及洞內(nèi)走行過程中出現(xiàn)位移或者變形的問題。道岔固定件應(yīng)分別設(shè)置在所有橫梁的兩側(cè)，以保證道岔組件固定的牢固性。

在制作所有吊運工裝設(shè)備時，均應(yīng)對其構(gòu)件表面采取拋丸噴砂除銹措施，除銹效果應(yīng)達到相關(guān)的技術(shù)標準要求。完成除銹后應(yīng)依次噴涂保養(yǎng)底漆和氯化橡膠底漆，才能夠進行組件安裝作業(yè)。完成安裝后進行氯化橡膠面漆的噴涂處理，干漆膜厚度應(yīng)控制在150 μm[5]。

3.3 準確驗算吊運架指標參數(shù)的合理性

為了保證吊運施工的質(zhì)量安全，需要對吊運工裝在不同荷載邊界組合條件下的性能參數(shù)進行科學的計算檢驗，以驗證吊運工裝研制的合理性和可行性。

檢算時應(yīng)結(jié)合道岔重量以及鋼桁架自重等合理確定荷載系數(shù)和重力系數(shù)，以準確統(tǒng)計荷載。根據(jù)工裝幾何尺寸等參數(shù)利用ANSYS等專業(yè)軟件進行有限元模型的構(gòu)建，以便于對各種荷載邊界組合進行模擬分析。仿真時應(yīng)對水平放置鋼桁架、水平吊起鋼桁架、以45°傾斜角吊起鋼桁架、垂直吊起鋼桁架以及以45°傾斜角著地鋼桁架等多種荷載邊界組合工況下的荷載分別進行計算分析，應(yīng)重點針對較薄弱的滑輪以及吊點位置進行最不利工況條件下的荷載計算，確保吊運工裝所有主要部件的強度以及變形量均符合技術(shù)標準，保證吊運施工的安全。

3.4 道岔組件經(jīng)豎井吊運技術(shù)

（1）施工準備階段技術(shù)要點。

在施工準備階段應(yīng)先將吊運架運抵井口位置，完成拼裝后應(yīng)將其放置平穩(wěn)，避免吊運架出現(xiàn)晃動的情況。

（2）豎井吊運空載試吊技術(shù)要點。

正式吊運施工前應(yīng)在空載條件下進行試吊作業(yè)，準確掌握吊運架進洞角度以及位置等參數(shù)，確定其在吊運過程中姿態(tài)控制要點[6]。應(yīng)對起吊裝置等施工設(shè)備的狀態(tài)進行檢查，確認一切正常后正式開展吊運作業(yè)。

（3）裝載道岔組件技術(shù)要點。

道岔組件被運至豎井口時，應(yīng)通過起重機吊裝柔性吊帶以及扁擔梁等吊裝設(shè)備，在吊運架上將吊裝裝置安裝就位，應(yīng)對其狀態(tài)進行檢查。在吊裝道岔組件時應(yīng)將第一塊鐵墊板設(shè)置于基尖軌處，使用電動扳手等工具緊固各道岔扣件。在對道岔固定件進行安裝施工時，應(yīng)在上橫梁桑固定好各道岔組件，且固定件應(yīng)分別設(shè)置在所有橫梁的兩側(cè)，應(yīng)將膠墊設(shè)置在固定件板和鐵墊板之間，以免放置鐵墊板的硫化層遭到破壞[7]。安裝好所有道岔固定件后應(yīng)對其進行緊固處理，以確保所有固定件的可靠性。

（4）道岔組件起吊下井技術(shù)要點。

在本次施工中采用的是汽車式起重機，該類型起重機是利用汽車底板安裝回轉(zhuǎn)臺以及起重機構(gòu)，在底板兩側(cè)分別有支腿設(shè)置，具有較好的穩(wěn)定性，其可伸縮式的箱型起重臂能夠根據(jù)實際需要對臂架長度進行調(diào)節(jié)，能夠滿足該地下鐵路線道岔組件吊運施工的要求。該類型起重機對場地條件要求較高，負荷能力有限，因此如在不良場地條件下施工時可以同時綜合使用不同噸位的起重設(shè)備，保證施工的順利進行。在起吊時應(yīng)利用后吊耳將吊運架吊起，吊運架達到豎直狀態(tài)后再將其吊運至豎井洞口位置，緩緩向井下送入吊運架。

（5）進洞施工技術(shù)要點。

在吊運施工過程中應(yīng)緩慢降下吊運架，吊運架后端腳輪著地時應(yīng)及時停止下降操作，保證吊運架狀態(tài)穩(wěn)定。將牽引桿安裝在吊運架上，與皮卡車等拖運車輛進行連掛。在牽引車走行時應(yīng)保持勻速慢行，向洞內(nèi)緩緩牽引吊運架，吊車應(yīng)配合牽引車的拖動繼續(xù)緩慢下放吊運架，使其呈傾斜下降狀態(tài)。施工時應(yīng)確保吊車操作與牽引拖車操作相互協(xié)調(diào)，需要對吊運架姿態(tài)進行精確調(diào)整，保證吊運架平穩(wěn)放置在拖車上，確保能夠經(jīng)豎井口順利運入吊運架[8]。

進洞環(huán)節(jié)是經(jīng)豎井吊運道岔組件施工的重難點環(huán)節(jié)，在施工中應(yīng)確保指揮科學統(tǒng)一，所有工作人員必須聽從指揮，提高操作的協(xié)同性。吊運架進洞后，應(yīng)對其放置的穩(wěn)定性進行檢查，才能摘除吊鉤，利用牽引拖車將組件運抵施工段。將道岔組件的固定裝置解鎖卸載后，在指定位置存放組件，需要做好相關(guān)的保護措施。

（6）吊運施工安全措施分析。

為了保證該地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運施工的安全，應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員指揮各工位的施工操作，所有工作人員必須聽從指令，提高操作的準確性。施工前以及施工過程中應(yīng)加強對吊裝設(shè)備以及道岔組件狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，道岔組件出現(xiàn)變形位移等現(xiàn)象時應(yīng)立即采取相應(yīng)的調(diào)整措施。通過現(xiàn)場動靜荷載試驗以及試吊等方式優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，保證吊運施工的安全。

4 結(jié)語

為了保證地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運施工的質(zhì)量效率，應(yīng)嚴格遵守相關(guān)的施工技術(shù)規(guī)范，加強對吊運方法及工裝的研究，科學確定吊運方案，通過建模仿真模擬等方法對配套工裝的各種指標參數(shù)進行驗證分析，以確保工裝設(shè)備能夠適應(yīng)豎井吊運施工的實際需要。在吊運過程中應(yīng)準確把握各施工環(huán)節(jié)的技術(shù)要點，做好安全防護措施，保證安全高效完成地下鐵路線道岔組件經(jīng)豎井吊運工作，為地下鐵路線的施工建設(shè)創(chuàng)造有利條件，推動我國軌道交通事業(yè)的發(fā)展。