城际铁路750吨预制箱梁架设技术

随着国民经济的高速发展, 国内客运专线、城际铁路的建设也已经进入了施工的高峰期, 而目前国内客运专线、城际铁路的建设大部分以桥梁居多, 目前国内客运专线一般采用900吨单腔单室预制箱梁, 而城际铁路一般采用750吨单腔双室预制箱梁。根据高速铁路建设的经验表明, 批量的简支箱梁, 采用“梁场集中预制, 架桥机架设”的施工工艺是高效高质而经济的方法。本文以 (南) 昌九 (江) 城际铁路, 九江制梁场为依据, 简明阐述750吨箱梁的架设技术。

1 工程概况

新建昌九城际铁路, 位于江西省境内, 自庐山站 (含) 引入, 途径九江县、德安县、永修县、新建县, 在南昌北与京九线接轨, 经京九线引入南昌。九江制梁场承担了DK17+326～DK50+859段21座桥梁358孔箱梁的运架施工任务, 其中32m双线箱梁336孔, 24m双线箱梁22孔, 总工期11个月。32m箱梁重约720吨, 24m箱梁重约556吨。

2 设备选型

2.1 SD750型架桥机

SD750型架桥机适用于昌九城际铁路跨度32m、24m有渣轨道双线整孔箱梁的架设施工, 能满足32m、24m跨度桥台处首末跨架设, 曲线 (半径大于4000m) 梁架设, 纵坡小于12‰梁架设等多种工况的施工。梁体吊装采用“四点吊装, 三点平衡”起升系统, 以确保四个吊点间的均衡受力, 使混凝土箱梁不受任何不平衡荷载所产生的扭矩。架桥机采用变频调速自行式过孔, 确保过孔时架桥机的平稳。起重天车亦采用变频调速起升和纵移, 确保箱梁在架设过程中的稳定。

2.1.1 SD750架桥机主要技术参数:

(见表1)

2.1.2 SD750架桥机的组成

SD750型架桥机主要有以下几部分组成:主梁、一号支腿、二号支腿、三号支腿、四号支腿、桥面专用轨道、起重天车及专用吊具、桥间驮运转移支架、液压系统、电气系统及安全辅助设施组成。主梁:架桥机主梁为双箱梁结构, 主梁横向中心距为8m, 总长70m, 全高2.51m, 梁宽1m。一号支腿:支承于架桥机施工跨的前墩, 是架桥机主梁前端支点, 整体为双直柱钢架结构。有固定铰座、活动铰座、固定节、活动节、加长节、垫梁、支腿油缸等组成。二号支腿:整体呈“O”型结构, 大致支撑于主梁纵向的中间, 是架桥机整体走行支腿之一, 也是主要的水平力传力结构。三号支腿:由两组相对独立的“C”型曲腿及下部走行机构组成, 是整机过孔的后支点, 也是提供整机过孔走行动力的支腿。四号支腿:整体为双直柱钢架结构, 由固定铰座、横梁、固定节立柱、活动节立柱、螺旋顶、翻转油缸等组成。喂梁时, 支腿向后竖转90°至水平状态, 使运梁车驮梁进入架桥机下方。桥面专用轨道:用于架桥机自行过孔走行, 轨道为双P43钢轨断面结构, 有若干4m标准节和4.7m加长节构成。起重天车:由两套额定起重量375t的机组组成, 各自独立, 可同时进行起吊和走行, 也可单台工作。桥间驮运转移支架:为门形结构, 高度4.2m, 由两根立柱和一根横梁组成, 每根立柱由6节0.5m高立柱构成。液压系统:由一套五种共七组构成。其中一号、二号、四号支腿各一组、三号支腿和起重天车各两组。

2.2 DCM750型运梁车

DCM750型运梁车适用于32m、24m、20m双线整孔预制箱梁的运输, 可以把制梁场整孔箱梁通过运梁便道, 新建路基, 已架桥梁运送至架梁工位, 并与架桥机配合完成箱梁架设工作。运梁车为模块轮胎式运梁车, 双发动机和双泵组, 全液压驱动, 装梁平台可自动升降。以确保运梁、喂梁以及驮运架桥机过隧道的安全可靠。

运梁车主要技术参数:

额定载重量:750t;自重:220t;轴线/纵列/悬挂20/4/80。

轴线载重量:52t/轴;驱动轴/从动轴20/60;车速:空载:0～10km/h;重载;0～5km/h;最大牵引力:66000kgf;适应最大纵坡:±3%;适应最大横坡:±4%;平台最低位置:760mm;平台升降总行程:610mm;转向模式:八字转向;整车尺寸:36.4×6.305m;平台尺寸:31×6.305m;轮胎接地比压:0.62MPa;最小内转弯半径:20m。

3 架桥工艺及关键技术

3.1 架桥工艺流程图 (见图1)

3.2 轮轨式提梁机装梁

两台450t提梁机沿专用提梁机轨道从存梁区提梁至装梁区, 运梁车运梁平台上根据箱梁支承位置设四个支点, 提梁机缓缓把梁落于运梁车上, 落梁时要保证箱梁在运梁车前后、左右的位置都要对称, 误差不得超过5mm。两端支承点一般距梁端3m。

3.3 运梁车运梁

运梁车运梁时应保持匀速前进, 严禁突然加速或刹车, 坡道行驶时, 将车速控制在3km/h范围内, 运梁过程中前后都要设观察人员, 并做到统一指挥, 同时要密切注意走行系统及液压系统工作状况, 发现问题要立即停车处理。

3.4 喂梁

运梁车到达工位后, 架桥机四号支腿竖转90°呈水平状态, 由于架桥机与运梁车配合间隙很小 (两侧各15cm) , 在指挥人员的指挥下, 运梁车缓慢驶到架桥机下方, 此时架桥机四号支腿落下并支承好, 前后起重天车行驶到吊装位置, 四个吊具同时落下, 穿上吊具, 然后前后天车同时提升, 使箱梁与运梁车分离, 运梁平台下降, 运梁车缓慢驶出返回梁场。

3.5 起重天车前移落梁

运梁车缓慢驶出的同时, 架桥机前后起重天车吊梁前移至待架梁上方, 缓慢下落, 距垫石50cm时, 安装支座螺栓, 利用架桥机横移油缸, 实现箱梁精确对位, 确保所架箱梁在误差允许范围之内。

3.6 千斤顶临时支撑

采用测力千斤顶作为临时支撑调整梁体位置及标高 (支座安装允许偏差范围内) , 并保证每个支点的反力与四个支点反力的平均值相差不超过±5%。在箱梁落于千斤顶上之前, 千斤顶顶面应高于支承垫石面25mm～30mm。在油顶顶落梁过程中, 两端油顶不得同时起落, 必须待一端调整好再调另一端。同一梁端的千斤顶油压管路应保证同端的支座受力一致, 油路采用并联。油顶采用600t型号, 油顶高度和行程满足墩台面至梁底55cm距离的要求。另外为保证施工方便, 千斤顶应具备自锁、精密测力、双作用或负载归位的特点。

3.7 支座灌浆

支座就为后, 在支座底板与支承垫石顶面之间应留有20mm～30mm的空隙, 灌注无收缩高强度灌注材料 (灌注材料性能应满足《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》中的要求) 。灌注材料用自流平砂浆复合材料。灌浆采用重力式灌浆方式, 灌注支座下部及锚栓孔处空隙, 灌浆过程应从支座中心部位向四周注浆, 直至从钢模与支座底板周边间隙观察到灌浆材料全部灌满为止。灌浆厚度20mm～30mm。当浆体材料强度达到20MPa后, 拆除千斤顶临时支撑, 架桥机过孔。

3.8 架桥机过孔

箱梁精确定位后, 解除天车吊具, 同时铺设架桥机桥面专用走行轨道, 四号支腿翻转竖起, 起重天车转移至主梁尾部配重, 三号支腿转换为走行轮支承, 二号支腿压轨器顶紧桥面轨道后, 轮箱油缸顶升, 二号支腿转换为走行状态, 压轨器与桥面轨道分离后向上旋起, 支腿轮箱油缸继续顶升, 使一号支腿脱空, 架桥机过孔。

3.9 变跨架设 (32m～24m)

32m变24m架设时, 一号支腿相对于主梁向后变位8米, 变位程序为:一号支腿与已架箱梁吊梁孔间锁定, 解除一号支腿上铰座与主梁间连接, 三号支腿下落转换为走行轮支承, 二号支腿轮箱升降油缸顶升100mm, 使主梁前端脱离一号支腿铰座, 启动三号支腿走行机构, 架桥机前移8米, 二号支腿下落至合适位置, 一号支腿上铰座与主梁连接, 解除一号支腿锁定, 完成变跨。同理, 24m变32m时, 一号支腿锁定, 架桥机后移8m。

3.10坡道及曲线架设

坡道架设时通过调整一号、四号支腿的高度使架桥机始终处于水平状态或前端高于后端5cm～7cm。坡道过孔使, 特别是下坡过孔时必须严格控制整机过孔速度, 最高速度为正常过孔时的一半即0～1.5m/min, 梁端设置可靠的止轮车挡, 确保万无一失;曲线架设时, 通过拨道的方式将曲线的外矢量预先设置在走道上, 使架桥机过孔后, 一、二号支腿的中心线与桥墩中心线重合或偏差小于5cm, 即可满足曲线架梁站位要求。

4 单孔箱梁架设作业循环时间及工效分析

4.1 工序作业时间表 (见表2)

4.2 工效分析

从作业时间表可以看出, 正常工作情况下, 9小时可完成单孔箱梁架设, 由于装运梁时间可与架桥时间重合, 架桥机每天可架梁3跨。影响架梁的主要因素在运梁车运梁, 运距每增加3km, 运梁时间会增加1小时。其次, 灌浆以后的等强也是影响架梁工效的关键因素 (夏季一般两小时, 冬季需要3～5小时) 。另外操作人员的熟练程度和设备的完好率也是影响架梁的关键因素。

5 体会与启示

(1) 城际铁路750t架设施工是一项综合工程, 架设方案的优劣不仅仅架设方法和架设设备本身, 箱梁预制场的选址与规划, 箱梁的生产工艺, 工期的长短等先决条件是架设方案的前提, 对箱梁架设起决定性作用。 (2) 750t箱梁运架设备投资巨大, 设计单位在设计时应充分考虑它的通用性和可改造性, 使之能够既适用750t城际箱梁又适用于900t客运专线箱梁的运架。

摘要：结合昌九城际铁路施工实际, 从750t预制箱梁的设备选型, 架梁工艺及关键技术, 架梁工效分析等几个方面, 综合介绍了城际铁路箱梁架设技术, 为同行和城际及客运专线箱梁架设施工提供参考。

关键词：城际铁路,SD750架桥机,架梁工艺,工效