大型汽车起重机在既有线硬横梁架设中的应用

秦国金



大型汽车起重机在既有线硬横梁架设中的应用

秦国金

既有线硬横梁架设通常采用轨道吊车进行作业，极少采用汽车起重机，本次京广铁路电气化改造将软横跨改造为硬横跨施工过程中，由于京广线垂直天窗极少、跨距小于横梁长度，通过合理组织、优化架梁施工方案，开展大型汽车起重机架梁的应用研究，充分利用京广铁路的垂直天窗，为既有线架设硬横梁提供了一种新思路。

既有线；汽车起重机；接触网；硬横梁；应用

0 引言

京广铁路北京铁路局管段电气化改造工程中，将既有车站接触网全部由软横跨悬挂改造为硬横跨（定位索安装方式），共涉及车站26座，钢管硬横梁1 067组。由于京广铁路为繁忙干线，行车密度大，垂直天窗短，仅60 min，既有接触网软横跨跨距小、横梁长度达40 m等因素影响，给硬横梁的吊装带来很大的困难。接触网轨道吊车一方面难以直接架设硬横梁，另一方面轨道吊车只能利用1周1次的垂直天窗架设硬横梁，作业效率极低。

如何合理安排，精心组织，提高架设硬横梁效率，降低施工成本是施工中必须解决的问题。为此项目部结合京广铁路徐水站改的大点天窗，在京广线元氏站开展大吨位汽车起重机架设接触网硬横梁项目试验，一方面解决大点施工轨道吊车数量不足、施工效率低的问题，另一方面可进行减少过渡工程，降低施工成本的应用研究。

1 钢管硬横跨的结构特点

钢管硬横梁由F114 mm×7 mm与F89 mm× 5 mm的钢管焊接而成。横梁由3个或5个梁段拼接组成，边段为直线段，中段为曲线段，稳定性比格构式横梁更好。梁段之间、横梁与支柱采用法兰连接，横梁为三角形截面格构式钢管组合梁，较格构式硬横梁结构更为简单，受力性能更好，见图1。

同时，钢管硬横梁较格构硬横梁存在重量重，精度要求更高，安装难度大的缺点，见表1。

图1 钢管硬横梁示意图

表1 钢管和格构硬横梁重量对比表 kg

钢管硬横跨边柱采用F350 mm等径钢柱，格构硬横跨边柱一般为格构钢柱，安装时钢管硬横梁与边柱采用2个法兰盘连接，精度要求较高。

2 横梁吊装方案优化

接触网硬横梁吊装通常采用接触网轨道吊车进行，极少采用汽车起重机在既有线上进行吊装作业。根据铁路局的天窗计划安排，每周只有1个垂直天窗，时间仅为60 min，按照架梁工序（拼装、起吊、旋转、连接紧固、收钩等）的时间计算，每次天窗时间只能架设1组横梁。其余时间吊车闲置，占用机械资源，存在极大的资源浪费。为此研究临时租赁汽车起重机作为吊装资源的补充。

车站软横跨改造为硬横跨悬挂，常规的轨道车吊装需要轨道车进入横梁中心相邻股道，横梁需要顺线路起吊至高于接触网后方能旋转90°至垂直线路与边柱连接。起吊过程中，特别是车站岔区受相邻软横跨跨距小于横跨长度影响，横梁不能平衡起吊至接触网上方，需要实施软横跨改移或解裂等过渡措施后才能起吊。采用汽车起重机直接将横梁从场外起吊至高于软横跨柱后移至接触网上方，可以减少大量的过渡工程，节约时间，提高施工效率，降低成本。

2.1 吊装基本参数

根据吊装现场的实际条件，靠近铁路护网为铁路元氏站货场，相关地面为铁路路基，地质条件较好，根据硬横梁吊装需求，采用1台汽车起重机吊装。汽车起重机距离横梁中心位置达到 26 m，横梁跨度37 m，重量3.58 t，安装高度 10 m，吊装示意见图2。

（1）吊装载荷计算。吊装载荷由横梁重量、吊钩重量和起升钢丝索重量组成。吊装载荷计算需要考虑起吊过程中横梁的动载荷系数1= 1.1，还需要考虑横梁安装过程中一端支柱连接后起吊另一端连接对位的起吊需要。

本例中，吊装载荷j=1×，考虑吊钩索具重量为0.5 t，j= 1.1×（3.58＋0.5）= 4.488 t。

（2）吊装作业半径。本例中吊装作业半径经现场确认，需要26 m。

（3）吊装起升高度。本例中吊装需要高于软横跨支柱，即大于15 m。

1 吊车；2 钢管硬横梁；3 既有软横跨；4 吊装移动过程；5 钢管横梁就位。

2.2 汽车起重机的选用

基于基本参数，初定了50 t、75 t、100 t和240 t汽车起重机进行起重性能的分析比较。

2.2.1 50 t汽车起重机性能

50 t汽车起重机起重性能见表2。由表可见，在26 m作业半径时，吊装载荷仅1.4 t，小于实际吊装载荷，不满足吊装需求。

表2 50 t汽车起重机性能表 t

2.2.2 75 t汽车起重机性能

选取三一重工STC75型汽车起重机进行分析，起重性能见表3。由表可见，在26 m作业半径时，吊装载荷仅2.2 t，小于实际吊装载荷，不满足吊装需求。

2.2.3 100 t汽车起重机性能

选择三一重工QY100型进行分析，其起重性能见表4。由表可见，在26 m作业半径时，19.46 t全配重吊装载荷最小为4.9 t，实际吊装载荷在吊车额定载荷的90%安全范围内，满足吊装需求。

表3 STC75 t汽车起重机性能表 t

表4 QY100汽车起重机性能表 t

2.2.4 徐工QAY240 t汽车起重机零配重性能

本次实验项目还考虑了徐工240 t汽车起重机零配重，该大型汽车起重机采用了比较先进的计算机控制系统。查询其作业手册，在26 m作业半径时，吊装载荷达到6 t，采用零配重可以节约吊装配重时间，特别是在本例施工中，需要多次移动吊装，零配重的优势极为明显。

经过对几种起重机起重性能的分析比较，可以发现，吊装载荷与吊装半径关系极为紧密。随着吊装作业半径的增加，起重性能急剧降低。所以起重吊装必须进行工艺计算，以避免盲目选择带来的风险。

本次实验项目分别选用了100 t和240 t两种类型的汽车起重机进行横梁吊装，100 t汽车起重机采用19.46 t配重吊装，240 t汽车起重机采用零配重吊装。

2.3 横梁架设效率

既有线采用汽车起重机进行横梁架设的应用较少，在此标段也是首次应用，结合京广线其他站改施工天窗时间长的特点，本次安排100 t和240 t汽车起重机各1台，轨道吊车1台，并要求应急备用100 t汽车起重机1台。利用180 min夜间垂直天窗架设硬横梁，作业效率比较见表5。

大型汽车起重机的缺点是主臂伸缩需要的时间较长，全伸臂时间需要11 min，优点是吊装过程平稳，就位精确，基本5 min内可完成连接，总体作业效率达到了轨道吊车的作业效率。汽车起重机全配重时不能移动，作业效率较无配重时低。轨道吊车受使用场所制约，仅为铁路使用，施工单位不可能购置大量轨道吊车，而汽车起重机各地均有，资源调配容易，效率高，成本低。

3 汽车起重机使用注意事项

吊装作业成功的关键在于吊装方案的合理选择。吊装方案是指导吊装作业实施的技术文件，在吊装作业中起重要作用。

由于铁路运输的特殊重要性，各铁路局均要求施工单位施工前在编制施工组织设计的基础上编制硬横梁架设专项施工方案，专项方案由施工单位技术部门组织本单位施工、技术、安全、资料等部门的专业技术人员进行编制、审核。

3.1 施工准备

（1）编制专项方案时，需要考虑施工现场的场地、道路、地下地上障碍物，特别是需要会同相关单位复核地下埋设物。汽车起重机重达 70 t，需要避开铁路沿线光电缆、空心沟盖，支腿需要设立在路基结实部位，并使用钢板垫实。

（2）横梁需在现场拼装就位，拼装后复核并记录横梁长度与支柱跨距，确认误差在允许范围内。测量起重机站位到横梁中心距离，确认其处于作业半径内。

（3）正式架梁前需先行试吊，在计算的作业半径内的线路田野侧试吊横梁，将重物吊离地面0.1 m后，检查横梁的平衡，捆绑、吊挂是否牢靠，确认起重机的力矩限制器有效，电子系统计算重量与实际重量相符。

（4）检查起重机安全技术检验资料和特种作业人员资料，确认起重机处于正常使用状态，人员资质有效，接受过铁路施工安全培训，办理了大型机械进场准入证手续等。

3.2 吊装

横梁吊装选用2条大于5 t吊装带，八字45°吊装，吊装点间距8 m，吊钩位于横梁中心。

起重机缓慢收钩，将横梁吊升至高于接触网支柱0.5 m上方，缓慢向线路侧旋转，利用风绳牵引横梁旋转并垂直于线路，再缓慢落钩直至与横梁距离50 cm时停止下落，两端作业人员根据指挥人员的指挥落钩。在硬横梁未吊装到位时，两支柱上的施工人员应站在低于横梁的位置，用钢钎调整支柱位置，对齐横梁和支柱螺栓眼孔，连接上方法兰盘后再连接下方法兰盘。硬横梁在两支柱上紧固稳定后，起重机方可摘钩撤离。吊装过程中汽车起重机专门配备的指挥人员与施工现场指挥人员应密切配合，提高夜间精确对位时操作的准确性。

4 结语

京广铁路电气化改造工程中，架设横梁数量多，天窗时间短，轨道吊车数量不足，轨道车吊装方案难以满足现场要求。通过对大吨位汽车起重机的应用研究，采取汽车起重机架设硬横梁不受轨道车辆限制，施工组织更加灵活，同时避免了过渡工程，提高了施工效率，节约了成本。先后在京广铁路元氏站、邯郸Ⅱ场、琉璃河南站应用汽车起重机架梁80余组，取得了良好效果，为既有线硬横梁架设提供了新思路。

[1] TB10421-2003 铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S]. 北京：中国铁道出版社.

[2] TB10301-2009铁路工程基本作业施工安全技术规程[S]. 北京：中国铁道出版社.

[3] TB10306-2009铁路通信、信号、电力、电力牵引供电工程施工安全技术规程[S]. 北京：中国铁道出版社.

[4] JB/T8521.1-2007编制吊索安全性[S]. 北京：中国标准出版社.

[5] DL/T5250-2010汽车起重机安全操作规程[S]. 北京：中国电力出版社.

Rail cranes are generally adopted for erection of rigid beams on the existing lines instead of automobile cranes; for reconstruction of flexible cross-spans to portal structures in Beijing-Guangzhou electrified railways where there are less vertical skylights with the span length shorter than the beam, the construction scheme has been properly designed for optimized erection of beams on the basis of researches and application of heavy automobile cranes, by fully use of vertical skylight on Beijing-Guangzhou railway, it provides an innovation for erection of rigid beams on the existing lines.

Existing line; automobile crane; overhead contact system; rigid beam; application

U227+.5

B

1007-936X(2017)03-0061-04

2016-09-13

秦国金.中铁五局集团电务城通工程有限责任公司，工程师，电话：13480273863。