利用SXJ 900架橋機架設并置箱梁施工技術

王 義

（南寧鐵路局湘桂建指，工程師，廣西 柳州 545007）

湘桂鐵路擴改工程XG-6標位于廣西壯族自治區鹿寨縣境內，線路總長69.6 km，設計時速200 km/h。在Dk 433+050～Dk 456+000之間有6座橋共計160孔32/24m箱梁的架設任務，由于橋梁之間夾有隧道通過，受其凈空限制，整孔箱梁不能通過，故設計分2種梁型，其中900 t整孔箱梁62孔，450 t并置箱梁98孔（196片）。

在國內的高鐵建設中，目前尚無能兼備架設這2種梁型的運梁車和架橋機，通常情況下需要投入2套運架設備，即900 t和450 t的架橋機和運梁車各一套。按現場實際需要，使用大噸位的架橋機架設小噸位的梁肯定沒問題，只需要解決橫移和平衡的問題即可，為合理利用現有設備資源，減少多種不同功能運架設備進出場干擾，保證架梁工程的安全、質量，降低工程成本，決定對現有的SXJ900/32型架橋機進行技術改造，使之同時滿足900 t級和450 t級箱梁的運架要求，實現一機雙架，并為類似工程提供技術借鑒。

1 SXJ 900/32架橋機簡介

1.1 性能 SXJ 900/32型架橋機是石家莊鐵道大學研制的900 t級架橋機，可以架設高速鐵路、客運專線單箱單室、單箱雙室預應力混凝土整孔箱梁。架橋機的整機高度、中后車寬度可以變化，可方便地利用運梁車整機馱運通過隧道。

該機采用兩跨連續雙主梁的結構形式，主梁在架梁時為兩跨連續梁，過孔時為一跨簡支一跨懸臂梁。這種結構形式可使架橋機整機懸臂過孔，作業程序簡單。必要時還可以通過調整中支腿的支撐高度來調節中支腿反力，減輕架梁時中支腿對梁端的作用力。架梁時，運梁車可直接駛入架橋機腹部，使喂梁一次到位，并且能夠滿足多種運梁車的喂梁作業要求。

1.2 組成 SXJ 900/32型架橋機由主體金屬結構、起升系統、走行系統和電氣控制系統等部分組成（見圖1所示）。

1.2.1 主體金屬結構 該機的主體金屬結構由主梁、后車Ω型支腿、中車Ο型支腿和前支腿等部分組成。主梁采用兩跨連續雙主梁的結構形式，全長69m，前跨34.9m，后跨27m，中心距6.2m。主梁前端與前支腿，中間與中車O型支腿，尾部與后車Ω型支腿分別連接。主梁采用箱型梁結構，梁頂設有方鋼軌道供起重小車走行。后支腿采用Ω形結構形式，分成上下曲梁和上橫梁共5節制造。過隧時，后支腿兩側上曲梁與主梁連接處可繞軸鉸轉動90°，從支腿平面轉至主梁平面，同時支腿下曲梁可向上翻起，從而減小架橋機后車支承處的寬度和高度，適應隧道的凈空要求。中車支腿采用O形結構形式，分成上下曲梁、馬鞍和下橫梁共六節，過隧時，拆除支腿上部的馬鞍和下部橫梁，支腿兩側上曲梁轉動90°，從支腿平面轉至主梁平面，支腿下曲梁向上翻起，從而減小架橋機中車支承處的寬度和高度，適應隧道的凈空要求。前支腿采用平面構架的結構形式，由立柱系和聯結系組成，通過2個軸鉸分別與2片主梁連接。支腿與主梁共有3個連接點，與不同的連接點連接時可架設不同的梁跨。支腿縱走動作通過電機驅動軸鉸上部的反抓輪實現。為了抵消懸臂過孔時主梁的撓度以及架設不同高度的箱梁，立柱下部設一伸縮節，以改變前支腿的高度。立柱的伸縮由立柱側面的液壓缸實現，伸縮到位后安裝鋼銷固定。

1.2.2 起升系統 起升系統由2臺起重小車、4臺卷揚機和兩套吊具組成.起重小車采用牽引小車型式，每臺起重小車設2個吊點，額定起重量均為450 t。起升機構中4個吊點分別由4套獨立的傳動裝置驅動，前小車的卷揚機構放在主梁最后端，后小車的卷揚機構放在前小車卷揚的前部.前小車2個吊點通過一根貫通的鋼絲繩，在主梁的前端由2個游輪和2個均衡輪平衡卷繞，構成一個平衡吊點;后小車2個吊點由2根起升鋼絲繩獨立卷繞，繩端固定在端橫梁上的鋼絲繩固定端，構成兩套獨立的卷繞系統，呈2個獨立吊點。2臺起重小車4點起吊，3點平衡。起升機構設雙制動裝置，在傳動裝置的高速端（減速機輸入軸）設電力液壓塊式制動器，低速端（卷筒）設失效保護盤式制動器，以達到工作制動和超速安全制動的目的。

1.2.3 走行系統 走行系統包括主機走行機構和起重小車走行機構。主機走行機構分為中、后車走行機構，均采用輪軌走行方式。中車軌距6m或7.5m，后車軌距7.5m。中車走行機構有4組中車臺車組，每側2組，通過中車均衡梁與中車O型腿下橫梁聯接。中車走行驅動裝置采用斜齒輪-傘齒輪減速機，制動轉矩由減速機制動器提供。

架橋機架梁前，利用中車頂升液壓系統將整個中車頂起，使中車車輪脫離中車軌道，在中車臺車架下放好支撐墊板，中車臺車架承受中車架梁工況荷載。后車走行機構支承在后車Ω型門架下，后車走行機構臺車采用與中車走行機構相同直徑的走行輪，后車臺車組均為從動臺車。起重小車采用雙線雙軌走行形式，每側軌距1.06m，兩側軌道中心距6.2m，起重小車采用鏈輪驅動。

1.2.4 電氣系統 電氣系統采用三相四線制供電方式，380V/50 Hz，可由網電或發電機組供電。

電氣系統采用全變頻拖動，所有電動機均為無級調速，啟停無沖擊，運行平穩，控制便捷。

整個電氣系統由PLC控制，功能全面，動作可靠，技術先進，具有完備的電氣保護功能，自動診斷故障，漢字顯示故障種類、位置，并可通過人機對話，提示排除故障的措施步驟。

圖1 SXJ 900/32型架橋機總圖（單位：mm）

2 改造技術方案

2.1 改造方案的選擇 并置梁的架設通常可以采用3種橫移方法，即起重小車橫移、整機橫移和墩頂橫移梁。

在確定改造總體技術方案時，分別考慮了上述3種方案的可行性。由于主梁間距較窄，起重小車橫移梁不夠，變更主梁間距必須重新設計、加工3條支腿，改造工作量太大，并且影響整機過隧道功能，因此起重小車橫移方案行不通。如采用墩頂橫移梁技術，則架橋機無需大的改動，但需增加一套橫移梁裝置，并且需要在每個橋墩旁增設移梁平臺，工人勞動強度大，施工成本高，并且安全性很難保證，工作效率低。經過方案比選，最終確定采用整機橫移的技術方案。

2.2 改造內容 實現整機橫移必須對原架橋機的前支腿、中支腿、后支腿和吊具加以改造。3條支腿分別增設橫移裝置，采用整體滑槽式液壓傳動，取鐵的摩擦系數0.3計算，最大橫移推力584.3 T×0.3=175 T，架橋機重心始終處于支撐滑槽的支點之間，因而橫向平衡問題得以解決，可以實現整機橫移架設并置箱梁，更換回去上述改造部件后，架橋機又能方便、快速地恢復架設900 t箱梁的功能，實現了一機兩用。具體改造情況如下：

2.2.1 前支腿 在原架橋機前支腿下橫梁下增設橫移滑道和橫移液壓油缸，橫移液壓油缸通過螺栓以抱箍形式連接在橫滑道上，可前后移動并固定，使架橋機從中位向兩側均可橫移梁2.7m，改造后的前支腿如圖2所示。

圖2 改造后的前支腿（單位：mm）

2.2.2 中支腿 原架橋機中車采用雙軌運行，架設單箱單室梁時軌距6 m，架設單箱雙室梁是軌距7.5 m。架設并置梁時，如仍采用雙軌和原設計軌距，將導致架橋機過孔和架梁時對已架箱梁的作用力超過設計要求，因此將中車改為4軌運行，軌距2.7m，軌道基本位于箱梁腹板上方，架橋機對已架箱梁的作用通過了專門的設計檢算。對走行臺車進行了重新設計，分別布置在4條軌道上。在新的走行臺車與中支腿下橫梁間增設橫移滑道和橫移液壓缸，改造后的中支腿如圖3所示。

圖3 改造后的中支腿（單位：mm）

2.2.3 后支腿 改造后的后車仍采用雙軌運行，軌距8.1m。整機橫移時后支腿將偏離軌道中心，在喂梁時又必須保證原有的喂梁空間，因此在改造時采用了下滑道—反抓輪方案，在后支腿下面設置滑移梁，在滑移梁上安裝3個反抓輪，抓住后支腿側面的反抓軌道。橫移時，3個反抓輪始終有2個位于反抓軌道范圍內，與支腿下方的橫移滑道共同保持后支腿的平衡。改造后的后支腿如圖4所示。

圖4 改造后的后支腿（單位：mm）

2.2.4 吊具 為適應450 t并置梁的架設，須減小吊孔之間的間距，參考原吊梁小車，減小吊梁螺栓的間距，使之與450 t并置梁的吊孔間距相匹配。

3 改造后架橋機作業程序

架橋機改造后，變跨方法和轉場方法與改造前相同，架設450 t并置梁的作業程序如下：

1）架橋機處于待架狀態，運梁車運梁至架橋機尾部；

2）運梁車經后支腿駛入架橋機腹部，喂梁到位后，前起重小車吊梁，與運梁車上的馱梁小車同步前行；

3）馱梁小車行至運梁車前支點處，后起重小車吊梁，與前起重小車同步前行，運梁車返回梁場；

4）起重小車前行到位后，落梁，第1榀梁落至距墊石頂10 cm，第2榀梁落至距第1榀梁梁面10 cm高處，通過橫移液壓缸進行橫移梁作業；橫移基本就位后，利用桁車橫移功能和縱走微動功能進行精確對位，落梁就位；

5）架橋機空載橫移至中位，鋪設架橋機走行軌道；

6）前、后起重小車退至主梁尾部，前支腿升起600mm，整機懸臂過孔到位，支好前支腿和中支腿，架橋機處于待架狀態。

4 整體性能現場驗證

架橋機改造后，需要利用900 t運梁車喂梁，喂梁時，架橋機處于中位，然后整機重載橫移就位。整機橫移通過3條支腿下部的橫移裝置實現，這就對3條支腿橫移的同步性提出了較高的要求。為此，采用比例流量液壓缸進行支腿的橫移操作，通過伺服控制實現3條支腿的精確同步，橫移誤差可以控制在5mm之內，保證了架梁的安全。

SXJ 900 T架橋機改造成450 t架橋機后，采用整體滑槽式液壓傳動，架梁橫移對位性能穩定，前中后腿同步精度高，液壓管路具有各種保壓裝置，不僅實現了一機雙架，還可適應于多種梁型，而且在山區、丘陵地帶發揮更大的優勢，只要運梁及時，每日可架設并置箱2～2.5孔。

按照改造后的工作原理及作業程序，通過架設湘桂鐵路擴改工程VI標坡村雙線特大橋23孔并置箱梁、中渡洛江雙線特大橋29孔并置箱梁及古龍雙線特大橋46孔并置箱梁，對該科技開發項目進行了驗證，改造后的架橋機實現了最高每日架設2.5孔（5片）的目的，此改造技術在現場實際應用中取得了成功。經中鐵工程設計咨詢集團有限公司橋梁院針對現場工況，運用相關軟件進行檢算，全部滿足要求。并出具了《檢算報告》和《補充檢算報告》。

5 結束語

2005年以來，我國經歷了一個高速鐵路建設的高潮，各施工單位也采購了大量的橋梁運架設備。目前，國內發達地區的高速鐵路建設已過高峰期，下一步將轉入西部山區。因整孔箱梁需要一定的經濟規模，而西部山區受地形條件限制不可能增設很多梁場，這些地區的線路往往隧道多、曲線半徑小、梁型復雜，既有橋梁運架設備滿足多種工況架設要求，其所需要的成本通常很高昂。為充分利用現有設備資源，降低工程成本，對既有運架設備的改造不可避免，本文通過一個典型的案例，介紹了利用900t架橋機改造架設450 t并置梁的施工技術。通過改造，使原架橋機實現了一機兩用，減少了購置一套450 t級運架設備的資金投入，直接經濟效益達1 314萬元。同時避免了不同功能運架設備進出場干擾，既省去了部分設備的進出場費用，又降低了施工組織的復雜程度。SXJ 900/32架橋機的成功改造，為類似架橋機實現多功能、多適應性改造提供了重要的參考價值，其技術條件是可行的，并取得了可觀的經濟和社會效益，應用前景廣闊。