浅谈一种钢轨走行设备在运营地铁高架桥梁声屏障施工工法的应用

李诚钰，王婷，郝卫涛，姚鹏，刘天宁

（1.西安市轨道交通集团有限公司，陕西 西安 710016；2.机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043）

1 工程概况

西安地铁在新增敏感区域点加装声屏障，长度2488m，高度3.5m、4.5m,安装在桥梁栏板预埋螺栓上，采用顶部金属吸声板+中部通透（磨砂）隔声板+底部金属吸声板形式。

2 钢轨走行设备主材料及搭设

2.1 主材料规格要求

采用40×40×3mm的焊接方管和外径φ48 mm、壁厚3.5 mm的钢管，连接点满焊，表层除锈并涂刷灰色防锈漆；垫板采用2000×300×30mm的防火木板；主动力采用220V多功能电动提升机。

2.2 系统组成

钢轨走行设备主要由走行系统、平台系统、吊装系统组成，为更好地满足施工需要，进一步创新研究并实现各系统快速便捷的整体组装拆卸。

2.2.1 走行系统

采用方管焊接框架，内设两道加强梁提高框架稳定性。框架下部安装4个具备刹车功能的行走轮，在钢轨和走行左前轮及右后轮插入铁鞋固定，铁鞋与框架链条焊接链接，避免铁鞋遗落轨行区。在操作平台底部安装配重，两侧框架各用两条棘轮捆绑带垂直固定于轨道上，在吊装反向用棘轮捆绑带斜拉固定，保证走行系统稳固牢靠。

2.2.2 平台系统

整体框架与走行系统采用方管加工的零部件组拼成可伸缩操作平台，平台高3m，顶部铺设30mm厚的双排铁板，横向最大伸缩量1.5m，周边安装1.2m防护栏杆。

2.2.3 吊装系统

操作系统底部安装多功能电动提升机，两根钢管上端斜向与操作系统连接成支撑臂。顶部安装2T滑轮，1T专用钢丝绳起吊声屏障单元板；下端固定于走行系统。电机上安装限位装置，方便控制升降高度；钢丝绳粘贴胶带标注定位点，预判操作高度。

2.3 搭设要求

2.3.1 安全要求

具备安全操作空间，横平竖直、连接牢固；受荷安全，不变形、不晃动。

2.3.2 横杆与立杆连接采用方管焊接

每道工序前需校正立杆的垂直度和横杆的标高、水平度，确保步距、横距、纵距一致。

3 钢轨走行设备受力检算

3.1 受力分析

钢轨走行设备吊装最重物体为178kg的立柱，吊装过程中为保证安全，增强支架稳定性，配重安全系数取2倍，操作人员、平台及部分材料均在可能倾覆零点和配重之间，配重中心到可能倾覆点距离为2.0m（见图1）。

图1 钢轨走行设备尺寸图

3.2 抗倾覆稳定性验算

基于安全因素考虑，操作人员、平台及施工材料等自重不计入配重。

根据《建筑施工脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011），抗倾覆验算公式如下：，其中γ为安全系数，对于危险性较大分部工程γ取值2.0。

验算满足要求，结构不会发生倾覆。

4 施工风险分析及应对措施

4.1 吊装伤害风险分析及对策

4.1.1 风险

操作不当，手、脚伸入吊起物体下方取放垫衬物；工前未对钢丝绳及卡扣进行检查，吊物绑、挂、吊点不准或不当；违反“十不吊”操作原则。

4.1.2 对策

（1）加强培训，杜绝违章作业，进入施工现场必须正确佩戴劳动防护用品。

（2）加强检查，尤其是钢丝绳、吊钩，操作人员持证作业等方面。

（3）吊装人员严格遵守“十不吊”操作规程。

4.2 影响运营风险分析及应对措施

4.2.1 风险

未按照规定时间进出施工现场；超范围施工；立柱侵限。

4.2.2 对策

（1）作业前进行安全技术交底，对接接触网停电挂好底线后，组织办理登记手续开始施工；作业后严格执行回检制度，确保人机具出清。

（2）严格按照技术交底规范作业，安排专人盯控，禁止超范围施工。

（3）为防止运营期间立柱倾斜造成安全隐患，严格执行立柱安装检查确认记录制度，对立柱底防松动垫圈、螺母安装数量、螺栓扭力、立柱间距及外观等进行检查确认。

4.3 设备受损风险及对策

4.3.1 风险

材料搬运、立柱及吸声板及隔声板安装时对既有设备、线缆造成损伤。

4.3.2 对策

（1）严格落实班前安全教育，人员、材料和工具进入施工现场后，放在指定安全位置，搬运材料、散料时禁止碰砸既有线缆，由专职安全员现场监管。

（2）做好成品保护，动火作业时，用防火毯覆盖；在临近设备施工，严谨踩踏、磕碰设备，专职安全员和运营配合专业人员全程监控。

（3）如果出现设备、线缆受损，需现场组织专业配合人员检测、评估后修复。

5 声屏障安装施工步骤及要点

在运营线路加装声屏障的前提是确保次日安全运营，因作业在夜间地铁停运后，有效利用时间不足4h，又临近公路，车流量大，安全风险高。具体施工步骤及要点如下：

施工准备→基础清理、螺栓校正→立柱安装→立柱基础浇筑→吸声板及隔声板安装→顶罩板及底罩板安装。

5.1 施工准备

（1）提前将立柱、吸声板及隔声板等材料运至存料场地，做好支垫及覆盖；清理立柱基础面污迹；用法兰模具检查螺栓位置的准确性。

（2）对声屏障安装地段测量复核，做好工序转换坐标控制点及高程控制点的移交。

（3）根据施工总平面图布置施工机械，做好现场周边环境保护工作。

5.2 基础清理、螺栓校正

基础混凝土需凿毛处理，将浮土、杂物清理干净，对预埋地脚螺栓进行检查、校正、除锈后安装下部薄螺母、弹性垫圈、上部薄螺母，水平尺调平。

5.3 立柱安装

（1）使用钢轨走行设备开始吊装立柱，为实现吊钩与立柱分离，立柱制作需在距离钢立柱顶部10cm处开直径3cm的吊装孔。插销用碳纤维棒，一端穿过立柱顶部吊装孔，另一端使用软绳连接吊钩，当立柱就位后，用软绳拉掉插销，实现吊钩与钢立柱分离。

（2）安装前采用水平尺复核底座，调整垫片及螺栓调平。立柱底部需高于基础螺栓0.5～1m时调节吊臂角度，使立柱底部法兰盘在基础螺栓正上方；将立柱法兰盘螺栓孔与基础螺栓上下对齐缓慢放下，使立柱顺利坐于基础法兰盘上，安装防松垫圈后，拧紧螺母。

（3）立柱调平时，对立柱轴线垂直度、柱基准点标高、柱脚底座中心线对定位轴线的偏移等使用仪器进行检查。按照声屏障结构形式，使用特殊加工的不同厚度规格的U型垫片及螺母调整立柱的线性、标高、垂直度，以达到便捷、防脱落及提高效率的目的。

（4）立柱在跨越桥梁伸缩缝两侧时，翌缘板需按照设计图纸要求加宽同材质钢板，加宽高度与声屏障立柱等高，宽度简支梁处50mm，连续梁处80mm。

5.4 立柱基础浇筑

立柱就位后，用水平尺及卷尺对立柱垂直度及屏距进行复核、调整、紧固，直到螺栓达到设计扭矩后，成段进行基础立模、重力砂浆浇筑（不小于40根），对局部发生漏浆原因分析整改；在预制立柱时，主肋板及底钢板开模设置3个直径30mm的灌浆孔，较好地解决了重力砂浆浇筑不密实的质量难题。

5.5 吸声板及隔声板安装

（1）固定钢轨走行设备，人工将下部金属吸声板竖直沿H型钢槽缓缓落下，调整好左右间隙后固定，吸声板与立柱、吸声板与吸声板之间采用厂制橡胶条，达到密封及减振效果。

（2）将亚克力透明（磨砂）隔声板吊起，人工辅助沿H型钢槽缓缓落下，落入下部吸声板上方，调好位置后与立柱固定。

（3）人工将上部金属吸声板竖直对准H型钢槽缓缓落下，调整好位置后固定。

5.6 顶罩板及底罩板安装

（1）顶罩板通过钢轨走行设备配合将顶罩扣在钢立柱顶部，调整好标高和水平面度，用螺栓固定。

（2）底罩板按照现场测量尺寸制作，手枪钻打孔，铆钉固定。

6 人工时分析

通过钢轨走行设备对声屏障施工工序、工艺及人工时大数据统计分析，建立合理化、标准化的人工时定额，以精确指导人机料法环资源的统筹调配，避免了人力圬工成本增大及人力不足工期延期，最大限度地减小了对地铁运营的影响（见表1）。

表1 人工时统计分析表

7 声屏障主要原材料试验检测项目及安装标准

7.1 主要原材料试验检测项目

选取主要原材料金属复合吸声板、通透及磨砂隔声板、三元乙丙橡胶条、重力砂浆、H型钢立柱等五个项目进行试验检测。

7.2 安装标准

（1）测量放线正确，精度符合要求；材料、半成品、构配件、设备等按规定检查；试验报告、出厂合格证齐全，并经专业人员签认。

（2）预埋件误差采取技术措施调整，按照现场尺寸放样定型生产异形H钢立柱，以消化预埋件间距误差，钢构件应符合设计和GB50755《钢结构工程施工规范》的规定。

（3）立柱与底板、加劲板的焊接需在出厂前完成双面焊接，焊缝进行无损探伤检测；钢结构的制作、安装需符合设计要求，满足《钢结构工程施工质量验收规范》要求；焊接材料焊接工艺，满足《钢结构焊接规范》GB50661的规定。

（4）立柱安装需随时检查立柱垂直度、相邻立柱间距，如有超限现场调整。

（5）金属吸声板、隔声板安装时，杜绝发生缝隙和漏声现象；异型尺寸板提前编号，对号安装。构件之间牢固紧密，板面洁净，线性平顺，各项指标符合设计要求。

8 结语

西安地铁在运营线路钢轨走行设备加装声屏障工法的应用，在保证安全运营前提下，缩短了施工工期，提高了生产劳效，有利于降低工程成本，能够为企业取得良好的经济效益和社会效益，值得同行推广和借鉴。