桥梁高空作业盖梁预埋件稳固主动防坠系统研究

朱倩，代峻儒，廖远强，胡磊，罗红，周楷伦（四川省交通建设集团股份有限公司，成都610047）

1 引言

目前，国内企业桥梁施工采取的安全措施主要为设置高空防坠网和悬挂安全带[1-4]，然而中系梁、盖梁施工中的安全防护仍存在一些难点：（1）在中系梁、盖梁施工中，梁上的钢结构即为建筑物的最高点，所有的安全带的系挂点全在脚下，不符合安全带“高挂低用”的原则。即使挂上了安全带，发生高空坠落时，强烈的冲击力也会对施工人员造成二次伤害[5]。（2）依托钢结构搭设临时支撑构筑钢丝绳网格线时，高空作业无有效依靠物体，缺乏安全保障[6]。（3）临时搭建的安全防护体系，没有经过系统测试，强度和稳定性不够可靠[7]。

本文针对目前存在的问题展开相关研究，对常用的方法进行比较、分析和改进，结合具体工程应用案例，以工程为对象、工艺为核心，研发了一种桥梁高空作业盖梁预埋件稳固主动防坠系统施工技术，具有结构强度高、使用方便快捷、安全防护稳定性好等优点，特别适合桥梁高空作业盖梁施工的安全防护。

2 工程概况与技术原理

2.1 工程概况

G4216线屏山新市至金阳段高速公路XJ14合同段，起止桩号K75+240～K79+932，主线长5.134 km，主体工程由马鞍山出口段隧道、安寨坪1号大桥、安寨坪2号大桥、西苏角1号隧道、一个互通组成。主线桥梁共计1 312.5 m/2座，其中大桥1 312.5 m/2座；匝道桥梁共计2 460.08 m/12座，其中大桥2 116.34 m/7座，中桥343.74 m/5座。桥梁主线为双向四车道，设计速度80 km/h，汽车荷载等级为公路-I级，主线桥隧比99%。合同总工期48个月，造价约10.57亿元。

2.2 技术原理

本文采用预埋件稳固主动防坠系统，将连接好钢丝绳的安全立柱与盖梁钢筋骨架绑扎在一起，在地面完成主动防坠系统的施工作业。盖梁吊装完成后，通过安全立柱和钢丝绳悬挂安全绳扣，结合提前搭建好的高空防坠网，共同建立带网结合的安全防护体系。预埋件稳固主动防坠系统是一种锚固装置，它由预埋在盖梁纵向上两侧位置的安全立柱，水平通绳（钢丝绳）和高空防坠网组成。这一装置稳定固定在盖梁结构上，安全立柱中间的水平通绳作为软梁可以直接扣、挂施工人员身上的安全绳扣。在高空作业人员不慎跌落，产生高空坠落风险时，作业人员依托安全绳扣被悬吊在水平通绳上，避免施工人员坠落到地面而发生安全事故，同时高空防坠网的铺设能防止高处坠落的物体砸伤施工人员。

3 工艺流程与操作要点

3.1 工艺流程

桥梁高空作业盖梁预埋件稳固主动防坠系统施工工艺流程如下：施工准备→盖梁骨架成型→防坠系统搭设→锚栓定位钢管安装→盖梁混凝土浇筑→盖梁拆模、养护→盖梁运输→盖梁吊装→防坠系统拆除。

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

根据设计图纸编制施工组织设计，落实材料、人员和机具设备。验算大吨位吊装荷载引起桩基和立柱的水平位移及路基稳定性，并确定加固方案。设计和制作大刚度的预制装配桥梁盖梁专用定位架并组装，确认与设计图纸核对无误。

3.2.2 盖梁骨架成型

1）首先采用钢结构制作预制盖梁台座，台座基础采用混凝土浇筑，基础沿台座尺寸扩大1.5 m，在基础端部铺设间距20 cm的钢筋网，台座四角预埋法兰盘。台座四周、内部采用I40b型钢支撑，顶部使用8 mm冷轧钢板平铺。I40b的工字钢和8 mm冷轧钢板巧妙组合，既保证了台座的强度，又确保了台座不会因为长时间使用而发生变形和沉降。

2）在台座上放出骨架钢筋的边线，并用墨线进行划线标记。为确保盖梁的保护层厚度，采用数控弯曲机加工和整体定型模架制作钢筋骨架，采用二氧化碳气体保护焊代替传统铅丝绑扎。骨架钢筋柱顶范围两侧50 cm内箍筋先不安装并预留出位置，待定位钢管安装完成后再焊接。

3）钢筋骨架在胎架上制作完成后，用龙门吊配合专用吊架将钢筋骨架吊运至制梁台座上方缓缓下放，当骨架底缘靠近底模时，利用人工与龙门吊配合的方式不断调整钢筋骨架位置，使其完全与事先划好的钢筋骨架控制线重合。检查骨架钢筋是否与所有预留孔有冲突，检查无误后脱钩。若骨架钢筋个别有细微冲突的，当场调整，若冲突部位较多且不能及时调整的，则吊运至胎架上重新检查、调整或重新制作安装。

3.2.3 防坠系统搭设

1）在盖梁骨架纵向上两侧位置预埋设置钢管立柱，钢管立柱与盖梁骨架进行焊接，立柱深入骨架内部不少于50 cm。

2）为防止钢丝绳磨损破坏，在与钢梁相接的位置应设置软垫。钢丝绳拉设在盖梁钢管立柱内侧，首先通过拉钩锁紧，然后使用钢丝绳绳扣固定，钢丝绳要设置在盖梁顶面1.5 m以上。

3）钢丝绳端头最少要固定4个卡扣，卡扣间距为6倍钢丝绳直径，绳头露出长度约为钢丝绳的3倍直径。每条通绳的连续拉设长度不得超过100 m，超出100 m时需设立刚性节点，以防通绳下垂。

4）系统搭设完毕后需进行测试，保证钢丝绳能够承受大于3 t的瞬间冲量，从而确保高空作业人员的生命安全。

3.2.4 锚栓定位钢管安装

1）安插定位钢管，在钢管外侧套入波纹管，并在锥形模板上口与波纹管衔接部位用强力胶进行封闭，确保盖梁浇筑时浆液不流入管内。

2）安装柱顶四周螺旋筋并补全骨架钢筋柱顶范围两侧50 cm内箍筋。

3）模板及锚固预留钢管定位法兰安装。（1）按工期及盖梁的规格加工制作若干套盖梁钢模板，立模前应对模板进行打磨防锈处理并涂刷脱模剂。（2）每节模板安装后，用水准仪测设模板顶面标高，用卷尺检查中心及平面尺寸。（3）为避免在浇筑混凝土时定位钢管上端产生偏位，采用与预留孔孔位布置一致的法兰板穿孔，套在镀锌钢管上，钢板直接安放在模板上部并调平、固定。

3.2.5 盖梁混凝土浇筑

（1）盖梁浇筑前检查模板、钢筋及预埋件的位置、尺寸和保护层厚度是否准确，准确无误后方准浇筑混凝土。（2）混凝土由拌和站集中拌和，配合比和混凝土各项技术指标检查合格。（3）通过泵车运输由龙门吊转送入模、插入式振捣器振捣的施工方法。（4）混凝土振捣时振动棒不能靠近定位钢管，避免触碰上部定位法兰以免发生偏位。（5）盖梁的浇筑由中间向两边进行分层浇筑，浇筑时混凝土倾落高度不宜超过2 m，分层厚度在30～40 cm。（6）按照钢筋网格对盖梁混凝土进行振捣，振捣按先四周后中心的顺序进行，同时保证不发生漏振。

3.2.6 盖梁拆模、养护

混凝土浇筑完成并养护2 d后开始拆除定位架及模板。拆除定位架时应先将所有拧开卡口螺母拧开，然后缓慢吊除定位架。拆模后立即用活动悬挂式自动喷淋洒水养护。

3.2.7 盖梁运输

1）盖梁端部安装水平检查尺，检查盖梁起吊或安装过程体位准确平衡。

2）预制盖梁使用两台龙门吊同步起吊将盖梁移运到运梁车上。正式起吊前应先进行试吊，吊环在龙门吊的扁担钩完毕后，缓慢起吊，先吊重物的10%，观察钢丝绳绷紧情况及龙门吊吊架情况，无问题后，再试吊80%，观察一遍，无问题后，进行100%的吊重。当吊高梁底离开台座2～5 cm，梁底立即垫入木条，停止5～10 min，观察龙门吊及盖梁的相关指标性能，若状况良好且无其他反应，则可继续起吊；吊高梁底离开台座50 cm，梁底立即垫入枕木，停止20～30 min，观察龙门吊及盖梁的相关指标性能，若再无其他反应，则可继续起吊并沿出梁区进行装车。

3）运梁车采用多轴线液压平板车运输盖梁。运梁车就位后应事先在盖梁两端0.207L（L为梁长）处垫上2根枕木，当落梁至平板车上时应注意调整盖梁重心线与平板车纵向轴线重合，并用手拉葫芦穿过吊环固定于平板车上。

4）先按平板拖车的宽度，距离盖梁吊点的位置，用重型钢轨焊制两个架子，架子的形状横断面与桥台盖梁台背吻合，钢轨与盖梁接触面用养护毯包裹，盖梁吊上平板车后，用绑带绑扎3道，使盖梁同平板车架连成一体。

5）根据排摸结果对线路进行反复比选，确定了纵坡平缓、没有小半径的道路行驶，选择交通流量小的点时间段、参照大件运输方法进行盖梁运输，并做好安全和警示工作。途中通过路政、交警等部门的共同协作，确保了运输过程安全。运输途中，保持匀速行驶，拐弯处尽量慢行。

3.2.8 盖梁吊装

1）盖梁吊装采用两台履带吊（汽车吊），起吊方式与预制场装车方式相同，卸车前根据盖梁，在平整地面平行放置两根20 cm×20 cm的枕木，缓慢将盖梁水平吊装到地面枕木。

2）利用水准仪对钢支撑、墩顶支撑钢板进行抄平，结合盖梁底斜率、到墩柱距离及之前预压结果算出砂桶标高，两侧砂桶高差≤5 mm。

3）安装到位后，观测盖梁与钢板是否紧密贴合，测量横坡达是否到设计要求（2%）。用全站仪在盖梁悬臂端投影线外5～10 m引测出盖梁轴线，对盖梁轴线偏位进行测量并指导调整。

3.2.9 防坠系统拆除

1）盖梁施工结束后对防坠系统进行拆除，拆除前要进行安全检查，确保不存在严重安全隐患。对于存在影响主动防坠系统拆除的隐患，应及时修整加固，避免拆除作业时发生安全事故。

2）主动防坠系统拆除前，要明确施工区域、组件数量、拆除步骤、方法和时间，同时要提前设置警戒区域和应急安全措施。

3）主动防坠系统拆除时，要将防坠网上的垃圾杂物清理干净，作业时严禁高空抛物，清理出的杂物应装入特定容器内通过垂直运输设备传送至地面。

4）拆除的钢管、扣件、钢丝绳等主动防坠系统部件运送到地面后进行分类管理，对合格的部件在维护保养后进行存储，方便日后继续使用。

4 结论

1）本技术采用安全立柱预埋技术。通过在盖梁纵向上两侧位置预埋设置钢管立柱，提升了主动防坠系统的强度，保障了安全防护体系的稳定性。

2）本技术采用主动防坠系统地面预制技术。在盖梁钢筋骨架拼装时，提前将连接好钢丝绳的安全立柱与盖梁钢筋骨架绑扎在一起，在地面完成主动防坠系统的施工作业，避免了高空作业的风险。

3）本技术采用带网结合的安全防护体系。依托桥梁结构安装防坠网，建立安全带和防坠网结合的安全防护体系，一方面可以有效地避免高空作业的施工人员坠落，另一方面可以防止高空坠物造成的人员损伤，全面提升了施工安全性。