高铁车站跨线天桥天窗点施工技术研究

江东亚

（中铁建工集团有限公司山东分公司，山东 青岛 266000）

1 工程概况

新建蓝烟线莱阳站3站台由既有雨棚和钢结构雨棚组合而成，既有雨篷长150 m，新建钢结构雨棚长300 m，横跨Ⅱ-5、Ⅱ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-3股道的196 t钢结构天桥（天桥结构形式为箱形桁架结构，长×宽×高=32 m×13.4 m×6 m）与原高铁进站天桥对接施工，AC段天桥主体质量为158 t，采用800 t履带吊吊装。吊装AC段天桥跨越蓝烟线4条股道及接触网，安全防护要求高；营业线Ⅰ级天窗点内施工等级高、时间紧迫；对接节点部位采用高强螺栓群临时固定，高强螺栓穿孔要求对接精度高[1]。

2 项目重难点

在本项目中，主要存在以下重难点：

1）莱阳站AC段天桥为营业线施工，横穿蓝烟线4条线路，天桥底部距离接触网距离约1.4 m，安全防护压力大。

2）由于要保障营业线正常运行，施工场地比较狭窄，施工材料运输以及机械设备安装均受到限制。

3）营业线Ⅰ级天窗点内施工等级高，施工周期控制严格。

4）吊装施工影响范围大，800 t履带吊车的站位区为蓝烟线普速货运场原4、6股道及原227道岔的道床范围内，在吊装的过程中直接影响普速场5/3/1/2股道列车运营（吊装过程中5/3/1/2股道接触网垂停）。新天桥与既有天桥对接时会对青容城际高铁青岛方向运营产生间接影响。

5）施工现场地下管线纵横交错，地上部分设施也会影响施工活动，包括25条通信电缆与信号电缆，埋深约60 cm，如图1所示；天桥南侧Ⅱ-4、Ⅱ-6股道上有多处信号机；3站台南侧围墙及上方暖气管道。

图1 吊装示意图

3 高铁车站跨线天桥施工方案设计

3.1 施工方案拟定

根据铁路局要求，天桥施工应采取安全可靠、经济合理的施工方案，施工期间蓝烟线线路不得整体停运，可单条股道封停、调流，应有效利用施工天窗点进行天桥施工。项目部根据铁路局要求，拟定天桥营业线施工方案进行必选：

方案一：天桥整体吊装施工方案；

方案二：天桥滑移施工方案；

方案三：天桥转体施工方案；

方案四：搭设线路防护棚、硬隔离，在线路防护棚上进行天桥结构施工。

3.2 施工方案比选

方案一：根据现场场地情况，封停蓝烟线货运4、6股道到发线，天桥拼装完成后，采用大型起重设备整体吊装天桥就位。本方案拼装期间不影响蓝烟线正线正常运营，吊装就位采用天窗点施工；主要增加经济费用为大型起重设备租赁费。

方案二：天桥滑移方案，封停蓝烟线货运4、6股道到发线，在蓝烟线正线之间设置临时中间支撑，蓝烟线上方设置滑移导轨，天桥拼装完成后进行滑移就位。本方案设置线路间临时支撑对蓝烟线正线影响较大，天桥就位后底部标高距离接触网仅约1.4 m，滑移导轨可利用的空间较小，滑移导轨距离接触网安全距离无法保障，安全风险较大；主要增加费用为临时支撑、滑移导轨施工费用[2]。

方案三：天桥转体施工方案，天桥A、B端为4颗钢管混凝土柱支撑，转体施工需增设转体墩柱，且需设置天桥平衡配重；天桥本身为大型钢桁架结构，悬挑段长度约27 m，天桥转体过程中悬挑段前缘竖向挠度较大，与结构天桥对接难度较大。主要增加费用为：设置临时转体墩柱、天桥平衡配重费用。

方案四：线路上搭设防护棚、硬隔离，天桥进行原位拼装，由于天桥底部距离接触网仅约1.4 m，防护棚搭设后无法保障接触网与防护棚之间的安全距离，故舍弃方案四。

根据各方案必选，综合考虑施工过程对铁路运行影响、方案营业线施工安全系数、经济效益等因素，项目部选用方案一——天桥整体吊装方案。

3.3 施工方案确定

钢结构天桥结构形式为箱形桁架结构，长×宽×高=32 m×13.4 m×6 m；质量为190 t（含外围装修结构质量），本次天桥施工采用整体吊装工艺。天桥施工吊车选型：选用江苏徐工集团生产的XGC系列800 t履带吊车，吊装提升高度18 m，回转半径28 m，根据XGC800 t履带吊车性能表（附后）查的28 m半径，60 m臂长情况下起质量为276 t，完全满足本工程的吊装需求。

4 高铁车站跨线天桥天窗点施工要点

4.1 天桥对接部位节点设计

天桥对接节点采用高强螺栓群临时固定，后期进行补焊，对高强螺栓群临时固定进行设计。天桥连接节点方式为栓焊等强连接，其中，高强螺栓采用10.9级扭剪型高强螺栓。由于天桥吊装时间短，高强螺栓终拧后，如果焊接不能完成，拆除吊钩时，验算在高强螺栓连接是否能满足天桥自重工况下结构安全。经天桥对接后工况分析、荷载组合计算、对接节点受力分析和螺栓群验算，满足设计要求。

4.2 吊耳设计

本项目根据吊装钢结构天桥的实际需求，主吊耳选择为4个板式吊耳，吊耳位于天桥中间部位，两吊耳的间距为10 m。

4.3 吊装区域地基处理

根据天桥吊装工艺，确定800 t履带吊车的站位区是在已拆除的原4、6股道和原227道岔道床上。根据《青荣城际莱阳站普速场天桥整体吊装安全专项施工方案》的专家论证意见：吊车站位区及钢结构天桥拼装区域的轨道、枕木及道岔全部拆除，对吊车站位区的原道床（15 m×20 m）范围进行整平压实处理，并回填厚200 mm的道砟再压实，然后委托有资质的实验室对地基进行检测，确保地基承载力不小于24.17 t/m2（并出具检测报告），然后满铺25 mm厚钢板找平，平整度控制在3‰以内，吊车吊装作业时在钢板上再铺设钢质路基板。钢结构天桥吊装重量190 t（不包含索具及平衡梁），吊车主机部分重约1213 t（含超起部分重240 t），每块路基板单重7 t，共需铺设9块路基板（一横一竖铺设），路基板对地有效面积=2.2 m×6 m×6 m=79.2 m2。

4.4 试吊

栓挂索具并确认无误后，在起重信号工的指挥下，将天桥缓慢吊起，使天桥最低点脱离胎架200 mm，此时，钢结构厂家确认天桥整体结构是否完好，确认天桥整体变形量是否符合要求，判断是否具备正式吊装条件；吊装单位确认天桥实际吊装重量，检验起重机载荷性能、观察地基承载力状况及钢丝绳卡环受力状况，并做好相关记录。本项目试吊过程无异常情况，吊装施工方案可行。

4.5 正式吊装

本项目正式吊装施工流程如下：

1）栓挂吊装索具与缆风绳，栓挂位置为天桥南北两端下弦杆4个端点上，吊装时应优先使用天桥南端下弦杆位置的2组缆风绳。

2）正式起吊。履带吊以20 m半径将钢结构天桥从原位置提升至天桥底部距离胎架2 m处停止，检查吊车以及天桥钢结构是否正常，确认无异常后，将天桥钢结构提升至天桥底部距离接触网支柱3 m的位置。

3）吊车调整回转半径。起重机缓慢爬杆，将吊装半径调整到28 m，调整过程中地面防护工作人员需要监控天桥钢结构，避免其与接触网支柱发生碰撞，同时，要由8名工人利用缆风绳固定天桥钢结构的方向。

4）重机顺时针方向以28 m半径转杆95°，转杆过程中通过8名工人分2组拉拽位于天桥南端的缆风绳保证天桥角度不变，避免自由旋转，直至天桥到达就位位置。

5）天桥钢结构就位。找准天桥就位角度后，起重机回钩将天桥放置于就位支撑结构上。

6）人工校正对接。天桥钢结构与既有天桥各个连接节点位置要安排作业人员进行校对，确保对接准确。

7）固定处理。田强钢结构与既有天桥各个连接节点位置安排作业人员穿高强螺栓进行固定，共计使用136颗高强螺栓，要求每个螺栓安装时间不超过2 min。

8）高强螺栓终拧。每个节点由2名铆工进行高强螺栓终拧，根据工作量计算每个节点需由2名铆工用时10 min完成终拧；高强螺栓终拧的同时安排6名电焊工进行节点部位工字钢梁翼板焊接工作。

9）检查高强螺栓。对每个连接节点的高强螺栓进行检查，确认无异常后起重机开始缓慢回钩。安装作业人员检查天桥支座位置就位情况以及接头节点受力状态，确认无误后吊车开始回钩。

10）摘钩。天桥钢结构找正完成后，吊车摘除超起装置，并将索具吊至地面。

5 结语

综上所述，本项目中通过分析项目重难点，设计了科学合理的吊装施工方案，并通过对天桥钢结构吊装施工的关键点进行控制，在不影响营业线运营以及保障安全的前提下完成了跨线天桥吊装施工。