地下铁路线道岔组件经竖井吊运方法及工装研究

陶恩泽

（兰州新区市政投资管理集团有限公司，甘肃兰州 730000）

传统的通过地下隧道洞口运送道岔组件的施工方式需要长距离运输，运输成本相对较高，在运输过程中易受各种因素的干扰，影响道岔组件的构造精度，难以组织开展施工作业，存在较大的局限性，因此通过竖井吊运的道岔组件运输方式在地下铁路线的施工中得到广泛应用。受竖井口直径以及道岔组件尺寸规格等因素的限制，在实际施工中仍存在较大的难度，必须结合工程施工条件加强对竖井吊运方法的研究，积极开展配套工装的研制，为道岔组件的运输奠定良好的基础，保证地铁铁路线施工的顺利进行。

1 地下铁路线工程概况

某地下铁路线工程对施工工期有严格的要求，需要完成大量道岔组件的铺设施工。道岔施工段尚未铺设正线轨道，难以利用轨道车对道岔组件进行运输，加大了道岔组件运输的难度。该工程在施工段范围有多个竖井，根据现场勘察确定其盾构隧道竖井基本满足道岔组件运输的要求，但是竖井洞口直径为20 m，小于大尺度道岔组件尺寸，必须针对该工程的实际情况研究地下铁路线道岔组件经竖井吊运的方法，专门研制相应的工装设备，保证道岔组件运输施工能够顺利进行。

2 地下铁路线道岔组件经竖井吊运方法分析

地下铁路线道岔组件经竖井吊运施工主要包括组件进洞以及洞内运输。根据该工程道岔组件规格以及竖井洞口直径的实际情况，在吊运进洞时应将组件以倾斜姿态进洞，使大于洞口直径的道岔组件顺利进洞[1]。但是在施工中不能够倾斜吊装道岔组件，应将道岔组件固定于钢桁架上，再利用钢桁架将组件送入洞内。应严格控制钢桁架的刚度以及强度等指标参数，避免出现道岔组件变形的问题。

在道岔组件的洞内运输环节，尚不具备利用轨道车运输的条件，道岔组件较长，需要借助钢桁架完成组件的运输。具体的运输方式采用将走行装置安装在钢桁架上的方式，再通过拖车牵引实现走行运输，避免道岔组件出现变形现象以及减少倒运施工。确定地下铁路线道岔组件经竖井吊运方法后，应根据其施工要求进行吊运工装的研制，为吊运施工的实施创造条件。

3 地下铁路线道岔组件经竖井吊运工装研究

3.1 竖井吊运工装研制基本技术要求分析

在研制吊运工装时应结合工程的实际情况以及吊运施工的具体要求合理确定工装技术标准。应合理确定吊运架的刚度，确保其在复杂工况条件下的变形量能够控制在允许的范围内[2]。应保证吊运工装的强度满足施工安全要求。道岔组件的固定装置应具有较好的牢固性，不得在各方向上产生位移。此外，吊运工装应尽量减轻自重，合理控制其尺寸规格，以适应复杂条件下的吊装要求，为道岔组件的姿态调整以及走行牵引提供便利条件。

3.2 科学设计竖井吊运工装

该地下铁路线道岔组件经竖井吊运工装主要包括吊运架、胡定价、吊点以及走行牵引结构等。其中吊运架是吊运装置的主要组成部分，采用框架结构形式，以焊接工字钢方式制作，是道岔组件的主要承载以及固定装置。在制作加工时将其分为前后两个阶段，运抵施工现场后进行拼装。拼装时应采用高强度螺栓将其拼接牢固，将竖向加劲肋设置在其脚轮以及吊点处，以提高其稳定性。焊接吊架时，采用H型钢作为纵梁，通过对称双面角焊方式连接腹板以及翼缘板，焊接时应采用连续焊接工艺。吊架的上下横梁采用H型热轧钢。在连接腹板、上下横纵梁翼缘、翼缘和吊耳以及对钢板进行接长处理时应通过全熔透坡口方式焊接，在焊接横纵梁腹板时应选择对称双面角焊工艺[3]。

吊运工装的吊点结构主要包括前后吊耳各一对，前吊耳适用吊运架前段的搬运吊装，后吊耳适用于吊运架的吊运施工，前后吊耳应位于吊运架承轨面。吊运工装的走行部分主要负责承载组件和吊运架负荷以及洞内走行，其构成为4对刚性脚轮[4]。吊运工装的牵引结构是连接牵引车和吊运架以及牵引拖动吊运架在洞内走行的主要结构。吊运工装的固定件的功能是在吊运架上固定道岔组件，避免道岔组件在吊运以及洞内走行过程中出现位移或者变形的问题。道岔固定件应分别设置在所有横梁的两侧，以保证道岔组件固定的牢固性。

在制作所有吊运工装设备时，均应对其构件表面采取抛丸喷砂除锈措施，除锈效果应达到相关的技术标准要求。完成除锈后应依次喷涂保养底漆和氯化橡胶底漆，才能够进行组件安装作业。完成安装后进行氯化橡胶面漆的喷涂处理，干漆膜厚度应控制在150 μm[5]。

3.3 准确验算吊运架指标参数的合理性

为了保证吊运施工的质量安全，需要对吊运工装在不同荷载边界组合条件下的性能参数进行科学的计算检验，以验证吊运工装研制的合理性和可行性。

检算时应结合道岔重量以及钢桁架自重等合理确定荷载系数和重力系数，以准确统计荷载。根据工装几何尺寸等参数利用ANSYS等专业软件进行有限元模型的构建，以便于对各种荷载边界组合进行模拟分析。仿真时应对水平放置钢桁架、水平吊起钢桁架、以45°倾斜角吊起钢桁架、垂直吊起钢桁架以及以45°倾斜角着地钢桁架等多种荷载边界组合工况下的荷载分别进行计算分析，应重点针对较薄弱的滑轮以及吊点位置进行最不利工况条件下的荷载计算，确保吊运工装所有主要部件的强度以及变形量均符合技术标准，保证吊运施工的安全。

3.4 道岔组件经竖井吊运技术

（1）施工准备阶段技术要点。

在施工准备阶段应先将吊运架运抵井口位置，完成拼装后应将其放置平稳，避免吊运架出现晃动的情况。

（2）竖井吊运空载试吊技术要点。

正式吊运施工前应在空载条件下进行试吊作业，准确掌握吊运架进洞角度以及位置等参数，确定其在吊运过程中姿态控制要点[6]。应对起吊装置等施工设备的状态进行检查，确认一切正常后正式开展吊运作业。

（3）装载道岔组件技术要点。

道岔组件被运至竖井口时，应通过起重机吊装柔性吊带以及扁担梁等吊装设备，在吊运架上将吊装装置安装就位，应对其状态进行检查。在吊装道岔组件时应将第一块铁垫板设置于基尖轨处，使用电动扳手等工具紧固各道岔扣件。在对道岔固定件进行安装施工时，应在上横梁桑固定好各道岔组件，且固定件应分别设置在所有横梁的两侧，应将胶垫设置在固定件板和铁垫板之间，以免放置铁垫板的硫化层遭到破坏[7]。安装好所有道岔固定件后应对其进行紧固处理，以确保所有固定件的可靠性。

（4）道岔组件起吊下井技术要点。

在本次施工中采用的是汽车式起重机，该类型起重机是利用汽车底板安装回转台以及起重机构，在底板两侧分别有支腿设置，具有较好的稳定性，其可伸缩式的箱型起重臂能够根据实际需要对臂架长度进行调节，能够满足该地下铁路线道岔组件吊运施工的要求。该类型起重机对场地条件要求较高，负荷能力有限，因此如在不良场地条件下施工时可以同时综合使用不同吨位的起重设备，保证施工的顺利进行。在起吊时应利用后吊耳将吊运架吊起，吊运架达到竖直状态后再将其吊运至竖井洞口位置，缓缓向井下送入吊运架。

（5）进洞施工技术要点。

在吊运施工过程中应缓慢降下吊运架，吊运架后端脚轮着地时应及时停止下降操作，保证吊运架状态稳定。将牵引杆安装在吊运架上，与皮卡车等拖运车辆进行连挂。在牵引车走行时应保持匀速慢行，向洞内缓缓牵引吊运架，吊车应配合牵引车的拖动继续缓慢下放吊运架，使其呈倾斜下降状态。施工时应确保吊车操作与牵引拖车操作相互协调，需要对吊运架姿态进行精确调整，保证吊运架平稳放置在拖车上，确保能够经竖井口顺利运入吊运架[8]。

进洞环节是经竖井吊运道岔组件施工的重难点环节，在施工中应确保指挥科学统一，所有工作人员必须听从指挥，提高操作的协同性。吊运架进洞后，应对其放置的稳定性进行检查，才能摘除吊钩，利用牵引拖车将组件运抵施工段。将道岔组件的固定装置解锁卸载后，在指定位置存放组件，需要做好相关的保护措施。

（6）吊运施工安全措施分析。

为了保证该地下铁路线道岔组件经竖井吊运施工的安全，应由专业技术人员指挥各工位的施工操作，所有工作人员必须听从指令，提高操作的准确性。施工前以及施工过程中应加强对吊装设备以及道岔组件状态的动态监测，及时发现故障隐患，道岔组件出现变形位移等现象时应立即采取相应的调整措施。通过现场动静荷载试验以及试吊等方式优化技术参数，保证吊运施工的安全。

4 结语

为了保证地下铁路线道岔组件经竖井吊运施工的质量效率，应严格遵守相关的施工技术规范，加强对吊运方法及工装的研究，科学确定吊运方案，通过建模仿真模拟等方法对配套工装的各种指标参数进行验证分析，以确保工装设备能够适应竖井吊运施工的实际需要。在吊运过程中应准确把握各施工环节的技术要点，做好安全防护措施，保证安全高效完成地下铁路线道岔组件经竖井吊运工作，为地下铁路线的施工建设创造有利条件，推动我国轨道交通事业的发展。