赤石特大桥液压爬模系统安全控制与管理.pdf

桥 隧机械 ＆ 施工 技术 B r i d g e a n d Tu n n e l M a c h i n e r y C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y RM CM 赤石特大桥液 压爬模 系统 安全控 制与管理 S a f e t y Co nt r o l a nd M a na g e m e nt o f Hy dr a ul i c Cl i mbi ng For m S y s t e m of Chi s hi Gr a nd Br i dg e 周栋 梁 ZH0 U Dong l ian g 湖 南 省 汝 郴 高 速 公 路 建 设 开 发 有 限 公 司 ， 湖 南 郴 州 4 2 3 0 0 0 Hunan Pr ovi nci al Ruchen Hi ghw ay Const r u ct ion Co．L t d． ，Chenz hou 423000，Hunan，Chi na 【 摘要 】 以汝郴高速公路赤石特大桥为例 ， 对施工过程中爬模爬架设计 、 动力控制系统设计 、 爬模过程控制及主要 危 险源 的控 制进 行 重点 研 究 ， 为爬 模 的安 全使 用 及桥 梁 建设 质 量提 供 了保 证 。 【 Ab s t r a c t】T a k i n g C h i s h i G r a n d B r i d g e o f R u c h e n E x p r e s s wa y a s a n e x a mp le ， t h e d e s i g n o f c l i mb i n g f o r m a n d cl i m bi n g f r ame，t h e design o f pow er c ont r ol s yst em ，cl i m bi ng f or m pr oces s cont r ol，and t he cont r ol of m ai n ha zar d sour c e w er e st udi ed，w hich gu ar ant ees t he s af e u se and cons t r uct ion qual it y of t he br i dge． 【 关 键词 】 特 大桥 ； 液压 爬模 ； 安 全管 理 ； 安 全控 制 【 K e y wo r d s】 g r a n d b r i d g e ； h y d r a u l ic c l i mb i n g f o r m s a f e t y ma n a g e me n t ； s a f e t y c o n t r o 中 图 分 类 号 U4 4 8 ． 2 7 文 献 标 志 码 B 文 章 编 号 1 0 0 0 -0 3 3 X 2 0 1 2 0 9 - 0 0 6 9 - 0 4 0 引 言 现 代 跨 径 5 o o IT I 以 上 的 桥 梁 。 桥 型 大 多 以 悬 索 桥 和 斜 拉桥 为主 ． 作 为 这两 大桥 型 的主 要 受力 构件 索塔 ， 其 施 工 难度 大 ， 工 艺 复 杂 ， 特 别 是 模板 系统 ， 是 制 约 索 塔 施 工 的 关 键 。 在 大 跨 径 桥 梁 发 展 初 期 。 一 般 的 索 塔 高 度 都 在 1 0 0 ～ 1 5 0 I n 之 间 ， 模 板 体 系采 用悬 臂 挂架 。悬 臂 挂架 承 载 能 力较 小 ， 索塔 施工进 度 慢 。 且 悬 臂挂 架 本身 的稳 定 性 和 安 全性 较差 。随着 新材 料 、 新技 术 的发 展 ． 全 自动 液 压 爬 模 系统 逐 渐代 替 了悬 臂挂 架 系统 。全 自动 液 压爬 模 系 统 因承 载 能 力 大 、 操 作 方便 、 循 环 周 期短 、 适 应 性 强 等 特 点 ， 在 目前 的 桥 梁 索 塔 施 工 中 已经 被 广 泛 应 用 。 但 全 自动 液 压 爬 模 体 系 在 使 用 过 程 中 对 安 全 控 制 要 求 较 高 。安 全 管 理难 度 较 大 ．本 文 以厦 蓉 高速 公 路湖 南段 汝 郴高 速 公 路 赤 石特 大桥 为 例 ，简述 全 自动 液压 爬模 体 系在使 用 过 程 中的安 全控 制及 安 全 管理 线 的 控 制 性 工 程 ． 为 四 塔 双 索 面 预 应 力 混 凝 土 斜 拉 桥 ． 是 目前 同 类型桥 梁 中 世界 排名 第 一 的高墩 多塔斜 拉桥 。桥 梁 设 计 跨 径 布 置 为 4x 4 0 m 连 续 T梁 1 9 0 m3 X 3 8 0 I n 1 6 5 m 斜拉 桥 1 6 x 4 0 m 连续T 粱 。最 高 主塔 高达 2 8 6 ． 6 3 I TI，索塔 由下塔柱 、 中塔 柱 、 上塔 柱 及 四道横 梁组 成 。 赤 石特 大桥 主桥 主 塔结 构 新颖 ，其 下塔 柱 采 用带 凹 槽 的 曲线收 腰形 薄 壁结 构 ，塔柱 采 用 空心 带 凹槽 的八 边 形断 面 ， 外 截面 2 4 个边 ， 内截 面3 6 个 边 。中塔 柱 为带 凹槽 的 曲 线 收 腰 形 薄 壁 结 构 ， 沿 纵 桥 向 分 叉 。 上 塔 柱 下 半 部 分 为 四肢 结构 。 塔 柱 采 用空 心八 边 形断 面 ． 上 半部 分采用 双 肢 结 构 。赤 石 特 大 桥 主 塔 立 体 结 构 如 图 1 所 示 。索 塔 施 工 采用 全 自动 液压 爬 模体 系 ． 由于 索塔 高度 国 内罕见 ． 其 施 工难 度 大 ， 安 全风 险 高 ， 控 制好 爬模 系统安 全 方面 的相 关 内容 将 是本 索塔 施 工成 败 的 关键 。液压 爬 模 安全 控 制 分 为 系 统 安 全 控 制 和 系 统 过 程 控 制 。 2 液 压 爬 模 系 统 概 述 1 工 程 概 况 赤 石 特 大 桥 索 塔 液 压 爬 模 爬 架 采 用 Z PM一1 0 0 液 压 自 赤 石特 大桥 是厦 蓉 高速 公 路湖 南段 汝 郴 高速 公路 全 爬模 ， 上支 架 采 用桁 架式 后 移 支 架 ， 标 准 浇 筑 高度 为6 m 6 9 4 液 压 爬 模 系 统 安 全 控 制 措 施 为加 强赤 石特 大桥 索塔 液压 爬模 系统 管理 ， 保 证 系统 正 常 施 工 ， 确 保 系 统 使 用 安 全 ， 预 防 事 故 发 生 ， 从 液 压 爬 模 系统 的设 计制 作 、 安 装 、 自检 、 使 用 等 关键环 节 着 手 ， 针 对 各 类危 险 源形成 一 整套 相应 的 安全 控制 措 施[ 2 ] ， 这 些都 是 工 作 重 点 。 4 ． 1 系 统 安 全 控 制 4_ 1 ． 1 设 计 制 作 赤 石 特 大桥 主塔 液压 爬模 系统 为专 业模 板 制作 单 位 设 计 ． 并 召 开 了多 次专 家评 审 会议 。 爬模 系统在 设计 过 程 中 ． 必须 根据 实 际 的承 重荷 载 ， 作 相 应 的 结构 计 算 分 析 ， 形 成 相 应 系统 设 计计 算 书 ， 内容 包 括恒 载 、 施 工 载 荷 、 风 载 荷 及 环 境 温 度 变化 情 况 下 主 要 构 件 的 受 力 及 变 形 计 算 。在 以往 多座桥 梁施 工 实践 中 ， 整 套 系统 的爬 升 功能 、 模 板体 系的 可行 性和 安 全 1生得 到 了很好 的检验 ，在 保 证 施 工质 量 和 安全 性 的前 提 下 ， 大 大提 高 了工作 效 率 ， 使 用 方便 、 安全 。 4 ． 1 ． 2 构 件 自检 赤 石特 大桥 索 塔液 压 爬模 系统 由爬升 装 置 、模 板 移 动 支架 、 外爬 架 、 高 强度 螺 栓锚 锥 、 六 角 法兰 面螺 栓 、 液压 系统 等 通用 部 件及 部 分非 标准 件 组成 。 系统 全部 构件 由 专业 厂 家 制造 ， 运 到 施工 现场 进 行拼 装 ， 所 有 外采 购部 件 必须 有 产 品质量 证 明书 和 合格 证 。 4． 2 组 装 安 全 控 制 液 压 爬模 系统 采 用单 面拼 装 、整 体 吊装 的 方式 进行 安 装 ， 可在 缩 短工 期 的 同时减 少 高 空作 业时 间 ， 以最 大程 度地 降 低安 全 风 险。 液压 爬模 系统安 装 由施 工单 位 组织 ， 按 照 设计 单 位 提供 的 爬 模 使 用 手册 进 行 ， 特种 作 业 人 员均 持 证上 岗 ．并 对所 有液 压 爬模 系统 安 装人 员 进行 爬 架 性能 及安 装 安全 操作 规 程 交底 。液 压爬 模 系统 处在 整 个 主塔 防 雷系 统 内 ，但 其 本身 也具 有 良好 的 防 雷和 接地 装置 ，整 个爬 架 钢 结构 与塔 柱 防 雷接地 主 筋连 接 ，经 检 测 ， 液 压 爬 架 系 统 接 地 电 阻 为 O ． 1 Q ， 远 远 小 于 设 计 要 求 值 4 n。 安装 完 成 后 ， 组织 工 程 部 、 质 检 部 、 安 全 部 、 现 场 分部 、 监 理 处 、 生产 厂 家 、 协 作 队伍 对 液压 爬架 系统 进 行 全 面 验 收 。 4． 3 使 用 安 全 控 制 由 于 爬 架 系 统 施 工 始 终 处 在 动 态 变 化 中 ， 因此 ， 需 加 强 施工 工程 控 制 ， 保 证 各种 受 力构件 在 爬架 系统承 载 、 静 载状 况 下 的安 全 。 4．3． 1 承 载 试 验 液 压爬 架 系统 安 装完 毕后 ，所 有 承载 面均 进 行 承载 试 验 ， 试 验 内 容 包 括 承 重 架 上 部 件 有 无 变 形 、 损 伤 ， 调 节 桥隧 机械 施工技 术 Br i d g e a n d T u n n e l Ma c h in e r y Co n s ma c t i o n T e c h n o l o g y RM CM 螺杆 螺 纹 是 否 完好 ； 下 支 撑 有无 变 形 、 损 伤 ， 固定 是 否 牢 靠 ； 轨 道 导 向 缘 是 否 平 整 无 卡 阻 ， 爬 架 上 缘 口是 否 完 整 ； 步 进 装置 有 无损 伤 ， 固定是 否 牢靠 。 换 向杆 与轴 连 接是 否 可靠 ， 换 向锁撑 支柱 是 否 固 定牢 固 ； 爬 头 结构 有 无 变 形 、 损伤 ， 连 接 销轴 是 否 固定 牢 固 ， 锚 靴 有 无变 形 、 损 伤 ， 销 轴 固定 是 否牢 靠 [ 。在 赤石 特 大桥 爬 架 系统承 载 试验 中 ， 系 统 整 体 工 况 良好 。 表 明 了 液 压 爬 架 系 统 安 装 成 功 。 适 用 于 现 场 工 况 4 ． 3 、 2 构 件 安 全 控 制 液压 爬 架 系统 主要 靠 各类 精 加工 构件 锚锥 、 六 角 法 兰 面螺 栓 、 承 重 销 承 载 ， 怎 样 保证 这些 构 件质 量合 格 及 控 制其 使用 寿 命是 至 关重 要 的 。在这 些构 件 使用 之前 要 确保 其 通过 了出厂 检验 ；施 工 单位 对 此 类构 件 按 不 同百 分 比抽样 检 测 ， 确 保样 品 1 0 0 ％ 合 格 对 受 力结 构最 大 或 受 损最 严 重 的承 载销 轴和 高 强度 螺 栓定 期 予 以更换 ．以 防 止 构 件 疲 劳 受 损 ； 周 期 性 对 液 压 爬 架 假 体 结 构 、 连 接 件 、 安全 装 置 、 电气 系统 、 液 压 系统进 行检 查 ， 记 录检 查结 果 。 4 ． 3 ． 3 人 员 管 制 及 现 场 告 知 液 压爬 架 系统 施 工 为高 空高 危作 业 ， 工 序较 多 ， 技 术 要 求高 ，因此 必须 严格 按 照有 关 安全 操作 规程 的要 求 进 行 施 工 。将 液 压 爬 架 系 统 施 工 作 为 一 项 重 大 危 险 源 进 行 现 场告 知 ， 并 制作 “ 液压 爬 架作 业 人 员管 制 ” 牌 及“ 液 压 爬 架 系统 施 工安 全 操作 规程 ” ， 悬挂 在施 工 现场 。规 范 人 员 管 理 的 同 时 ， 针 对 爬 架 安装 、 爬 升 、 作 业 等 各 个 工 序 提 出 具体 要 求 。 并 提供 现 场指 导 。 4 ． 3 ． 4安 全 交 底 在 保 证设 备状 态 安全 的基础 上 ，杜绝 人 的 不安 全 行 为 成 为 液 压 爬 架 系 统 安 全 控 制 的 重 点 。 在 落 实 安 全 交 底 的工作 上 要做 到 对 液压 爬模 施 工 的所 有 人员进 行 施 工 安 全 技 术 交 底 ．使 施 工 人 员 熟 知 液 压 爬 模 工 艺 流 程 中 存 在 的危 险源 、 可 能发 生 的事 故及 应 采取 的安全 技 术措 施 对 爬 模 安 装 人 员进 行 爬 架 性 能 及 安 装 安 全 操 作 规 程 交 底 对 爬模 爬 升 、 维 护 人 员进 行 专 项 安全 操 作 规 程 交底 ． 增 强 作 业 人 员 的 安 全 意 识 ．使 液 压 爬 模 系 统 的 每 次 爬 升 都 万无 一 失 对爬 模上 所 有 的作 业人 员 进 行高 空作 业 的 安 全 教 育 ， 以 增 强 施 工 人 员 的 自我 保 护 意 识 。 4 ． 4 爬 升 过 程 安 全 控 制 针对 液压 爬 架最 重 要 的爬 升工 序 阶段 ．施 工单 位 制 定 专 门 的安 全检 查 表 ， 在 爬模 爬升 前 、 爬升 过程 中及爬 升 后 对 各项 准 备工 作 及架体 的结 构进 行检 查 ．经 现 场爬 模 操 作人 员 、施 工 负责 人及 现 场 安全 员和 安 全专 监 签字 确 认 后 方可 进行 爬 升及 其他 施 工作 业 。 这样 可 以防 止高 空 坠落 与物 体打 击 ，使 得爬 架 作业 面 形成 绕塔 身 封 闭 的高 空 作 业 系统 ，确 保 爬 架在 爬 升 过 程 中始 终 保 持 平 衡 、 稳 桥隧机械 ＆ 施 工技术 B r i d g e a n d T u n n e l Ma c h in e r y Co n s t r u c ti o n T e c h n o l o g y 定 。爬 模 系统 分 为两 个爬 模面 ， 分 属两 套液 压 装置 ． 且两 套 液 压 装 置 可 同 步 操 作 。 但 由 于 主 塔 施 工 工 序 的 衔 接 及 同 时 爬 升 时 涉 及 人 员 、 通 讯 工 具 众 多 ． 且 爬 架 同 步 性 无 法 保 证 ， 故采 取 分 两 次 爬升 ， 每 次 爬升 半幅 爬 架 ， 爬 升前 拆 除爬架 之 间 的连接 钢 管及 安 全 网 ． 爬 升 后再 恢 复 液压 爬 架 系统 本 身有 防 坠步 进装 置 。另外 配 备一 批保 险 绳作 为 爬 模 的防 坠装 置 ， 即在爬 架脱 离 锚栓 爬 升 时 ， 用保 险 绳环 绕 液压 爬模 架 体 固定 在主 塔劲 性 骨架 和 主筋 上 5 安 全 检 查 重 点 分 析 5 ． 1 专 业 检 查 5 ． 1 ． 1 预 埋 件 检 查 根 据 赤石 特大 桥 索塔 塔 身施 工 的具体 要 求及 相 关技 术 条 件 ， 主 塔 每 节段 均 设 置 预 埋锚 锥 ， 每 次 在锚 锥 预 埋 、 混凝 土 浇筑 、 混凝 土 强度检 测过 程 中 ． 必须 经过 现 场技 术 人 员检 查 。 施 工 责任 人 复 查 ， 结构 监 理 审核 三 道 程 序 ， 并 由相 关人 员签 字确 认 ， 以确 保 预 埋件 能够 精 确埋 设 。 5 ． 1 ． 2 液 压 装 置 检 查 液压 装置 是液 压爬 模 系统 的 爬升 动 力所 在 ．液压 缸 采 用并 联 负载 刚性 连 接 的同步 方 法 ．并在 运行 前 利用 手 动 二通 阀作 适 当调 节 ， 以减 少偏 载 的影 响。 在 液压 缸承 重 腔 油 口 配 置 有 防 管 路 破 裂 阀 ， 系 统 工 作 转 换 、 停 止 或 中 断 时 ， 液 压 缸承 重腔 油 口可 快速 封 闭保压 ， 以保证 系 统 的安 全 。除 日常 的检 查 外 ， 必须 每 半年 进行 一 次专 业检 查 。 5 ． 1 ． 3 电 器 系统 检 查 液 压 泵 电机 设 有过 载及 短 路保 护 ． 为减 小 液压 泵 电 机 的 启 动 电 流 ， 液 压 泵 电 机 采 用 星 三 角 启 动 方 式 所 有 控 制 电 路 、 继 电 器 、 液 压 电 磁 润 均 设 置 断 电 闭 锁 电 路 ， 一 旦 发 生事故 断 电时 ， 系统 及 液压 油 缸均 处于 闭锁状 态 ， 防 止 意 外 事故 发 生 。 液 压 爬模 系统 电器 系统 的检 查 由专 业 电气 工程 师 负责 ， 根 据 临时 用 电规 范 ， 每 周对 电气 系统进 行 一 次彻底 的维修 与检 测 ，保 证 对地 绝缘 电阻在 0 ． 5 G D 以 上 ， 接 地 电 阻 在 4 n 以 内 。 并 记 录 结 果 [ 。 5 ． 2 日常 检 查 及 设 备 检 查 加 强 对液 压爬 模 系统 工作 期 间 的安 全控 制 ．保 证 系 统 每 日工作 的安全 检查 ， 是 安全 控 制的 主线 。 要 求工 程各 个 单位 有严 格 的 日常检 查 记 录 ， 应对 液压 爬 模 系统 消 防 、 临 时 用 电 、 平 台 木 板 铺 设 、 临 时 防 护 、 人 员 的 行 为 规 范 等 进行 全 面检 查 。 在架 体结 构 、 连 接 件 、 架体 安 全 防护 、 安全 装 置及 重 要承 重部 位 等 方面 ， 相 关部 门应 根 据施 工 变化 ， 随 时对 液压 爬模 系 统进 行 跟踪 观察 ．了解 架体 的 安全 状 态 ， 以确 保 爬 模 系统 良好 运行 6 结 语 液压 爬模 系统 属于 高 危 险设 备 ，由于 其高 空作 业 的 特殊 性 ， 安 全控 制 主要 从 爬模 本 身 的材料 、 日常的 操作 及 检查 做 起 ， 每 道工 序都 非 常 关键 。 赤石 特 大桥 爬模 系统 运 行 以来 ， 未 出现一例 安 全 事故 ， 所有 工作 状 态 可控 。 参考 文 献 [ 1 ] 崔凌岳．谷拉 河大桥墩液压 自爬模施工 受力分析 [ 1 ]华 东交通大 学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 4 2 1 3 1 5 ． [ 2 ] 路文 良． 全 液压整体爬模技术在超 高层建 筑施 工中的应 用[ I ]建 筑 技 术 ， 2 0 0 0 ， 3 1 8 5 2 8 5 2 9 ． [ 3 ] 李向阳． 高等级公路 沥青路 面预防性养护 [ J ] ． 筑路 机械与施工机 械化 ， 2 0 0 5 ， 2 2 1 o 3 6 3 7 ， 4 4 ． [ 4 ] 荆 涛． 步履 式单导 粱架桥机架 梁施工技 术[ 7 ]筑路 机械与施工 机械化 ， 2 0 0 5 ， 2 2 4 4 3 4 5 ． 收 稿 日期 2 01 2 --0 2--1 4 [ 责 任 编 辑 袁 宝 燕 ]