铁路工程声屏障施工技术研究与应用

沈琦

（中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司）

1 依托工程背景

1.1 工程概况

浩吉铁路（项目名称为蒙华铁路），为国家“北煤南运”新的战略大通道，全长1813.5㎞。新建浩吉铁路土建工程18标段位于河南省南阳市境内，正线长度为49.787㎞。标段设计路基声屏障19656m2，采用钢筋混凝土桩基础，立柱中心间距4.0m，高度3.0m，采用非金属插板式结构。桥上声屏障6483m2，立柱间距2.0m，高度2.5m或3.0m，采用H型钢吸声单元插板式结构。

安装声屏障范围确定原则：在距线路外轨中心线80m、线路纵向长度100m区域内，居民户数大于等于10户、学校、幼儿园、医院、养老院、环境敏感点等采取声屏障措施。对零星分布或不适于采取声屏障措施，昼夜预测噪声超标的敏感建筑，采取隔声窗措施以满足其室内使用功能。

1.2 亟待解决的问题

由于有砟轨道铺设在前，后续施工必须在工程线条件下进行，大部分路基、桥梁声屏障在有砟轨道施工过程中安装，同时与站后接触网工程施工存在交叉作业。此种施工条件下，一般有两种解决方案：

⑴采用铺架单位的轨道吊车、人工配合进行安装；

⑵采用履带式反铲（配置橡胶套靴、下垫木板）上道，人工配合进行作业。

但采用以上两种方案，存在两个方面的问题：

⑴管段内轨道吊车较少，不能多工作面开展施工，况且轨道吊车租赁费用过高，对工期、成本控制极为不利；

⑵履带式设备在道床、轨道上行走，可能损坏已经铺设的钢轨及轨枕，同时设备操作半径有限，容易侵入另一侧线路限界，严重影响工程列车通行，安全隐患巨大。

根据技术经济分析，项目声屏障实际安装（包含短距离搬运）在有砟轨道铺设前，成本为每平方米80～100元之间；在有砟轨道铺设后，采用轨道吊测算成本为每平方米180～200元之间，成本翻倍，施工组织方式极为不经济。

在此技术背景下，设计了一种“铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门”，结构简单，搬运方便，不占线路轨道，可以保证工程线正常施工。经过成本测算，采用吸声板简易吊装龙门方式，实际成本为每平方米110～120元之间，不仅工期得到了保障，成本也得到了有效的控制。

2 铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门

铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门根据工程声屏障结构形式、实际作业条件设计，主要由龙门架、起吊设备、吊装吊具，立杆固定装置、导向绳构成，各级构件设计要求说明如下：

⑴龙门架采用钢管的强度、刚度、稳定性必须满足承载要求，并且考虑1.5倍的安全系数。

⑵钢丝绳、吊具的抗拉强度、屈服强度承载要求。

⑶吊装最大重量为路基声屏障吸声板，规格为3960mm×140mm×500mm，混凝土比重系数取2.7㎏/m3，计算理论重量为78㎏（实际小于该重量），电机重量按照30㎏考虑，吊具、吊绳重量按照10㎏考虑。

⑷考虑动荷载、凤荷载、连接方式等因素的影响。经过简算验证，采用φ57mm、壁厚9mm钢管可以满足强度、刚度、稳定性的要求。

该铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门结构见图1。

图1 铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门结构图

该铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门关键构件设计说明如下：

⑴龙门架由横杆、立杆组成，立杆通过固定装置（详见图2大样D）与声屏障H型钢立柱连接，利用立柱上螺栓孔固定。立杆中部设置套接装置（详见图2大样B），起到上下立杆自由拆装的作用。横杆与立杆设置横向固定装置（详见图2大样A），横杆穿入式安装后采用螺栓固定，立杆也可在此处自由拆装。

⑵立杆上设置横担，操作人员可以登高作业。起吊系统由小型卷扬机，固定装置、吊绳、吊具、导向绳、操作开关组成，小型卷扬机固定在门架横杆中部，电力控制系统接引至地面，吊绳采用钢丝绳，端头安装吊具（详见图2大样C）,导向绳采用普通麻绳。吊具由钢板加工成U形，单边设置螺栓孔，利用吸声板的凹槽固定。

图2 一种铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门大样图

3 铁路工程声屏障简易吊装龙门安装及操作

声屏障简易吊装龙门施工工艺流程为：施工准备→轨道列车运输吸声板、散布→组装简易吊装龙门→吊装吸声板→移动简易吊装龙门至下一孔施工。

声屏障吸声板运输及就位：声屏障吸声板提前通过轨道列车运输至安装里程，沿着砟肩排放，6块（2.5米高时5块）一组，沿线路方向对应H型钢立柱排放。

声屏障简易吊装龙门安装顺序：安装吊装龙门，依次安装立杆第一节、竖向固定装置、竖向连接装置、立杆第二节、横向连接装置、横杆含吊装系统（提前在地面组装好），安装完成后通电检查测试。

声屏障简易吊装龙门操作：启动卷扬机，放下吊绳吊具，吊具对称固定在吸声板两侧，固定导向绳；开始提升，导向操作员站在轨道侧通过拉动导向绳调整位置，确保吸声板平稳提升；当吸声板超过H型钢立柱顶部0.2m时，对准槽口平稳下方至安装位置；拆除导向绳，道具；重复进行下一块吸声板吊装。

声屏障简易吊装龙门移位：移动龙门架，拆除横杆含吊装系统，拆除已经安装侧的立杆，安装至下一孔型钢立柱上，更换立杆固定装置，安装横杆含吊装系统，重复上述操作，进行连续作业。

4 铁路工程声屏障简易吊装龙门标准作业配置

根据施工现场劳动力组织配合测试，铁路工程声屏障简易吊装龙门标准作业配置6人可以完成一个工作面的作业，这样配置工序连接紧凑，劳动力利用效率高，同时安全、质量、进度可以得到有效保证。具体人员配合及职责说明、标准作业循环消耗时间见表1、表2。

表1 吸声板简易吊装龙门最佳人员配置表及职责说明

表2 一个标准作业循环消耗时间

根据声屏障吸声板简易吊装龙门完成一孔声屏障安装标准作业循环所消耗时间，按照每天工作10个小时，安装15孔声屏障计算，每天可以完成180m2声屏障安装（立柱间距为2m时，完成90m2）。声屏障简易吊装龙门不使用轨道作业，配置较为灵活，可以根据施工进度，多工作面灵活配置，对施工进度控制有利。

5 铁路工程声屏障简易吊装龙门应用效果及效益分析

铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门设计费用方面，计算钢管、卷扬机、吊绳、吊具等，设计一台费用为6000元（计算折旧，每日摊销不足100元），人工费用方面按照人均200元每人每天计算，一个工作面的每天人工费用为1200元，电费及其他费用按照每天150元考虑，得出每平方声屏障吸声板安装费用为：（1200+100+150）元 /135m2（每天安装数量）=108元 /m2。考虑其他影响因素，声屏障吸声板吊装成本可以控制在110～120元之间。按照本项目的合同条件，每平米的利润在20～30元之间，经济效益显著。铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门施工应用效果见图3。

图3 铁路工程声屏障吸声板简易吊装龙门施工效果照片

6 结束语

铁路工程在有砟轨道铺设后，声屏障吸声板施工设备的选择受到较多的限制，常规轮胎式汽车吊不能正常上道作业；若采用履带式设备（配置橡胶套靴）可能对轨道造成损坏，长期占用单侧线路，对铁路工程线运行有较大影响；采用轨道吊，施工租赁成本过高。本项目采用的“声屏障吸声板简易吊装龙门”，作为在有砟轨道铺设后设计的简易设备，不占用工程线，设备设计简单、组装方便，不产生租赁费用，施工效率可以通过多工作面同时施工来提升，同时，安全、质量、进度都能得到有效的保证。声屏障吸声板简易吊装龙门在浩吉铁路土建工程中成功应用，取得了较显著的经济效益和社会效益，对类似工程施工有较高的参考价值。