重載鐵路隧道口架梁施工技術(shù)研究

郭 賓

（中鐵十五局集團路橋建設(shè)有限公司 江蘇南京 210000）

1 工程概況

新建蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道岳（陽）吉（安）段MHTJ-29標(biāo)位于湖南省瀏陽市，該區(qū)段為單線鐵路，線路全長61.412 km，橋隧長33.62 km，占線路全長的54.7%。單線有砟隧道凈寬為4.400 m、無砟隧道凈寬為3.000 m，為確保架橋機在后期使用中采用運梁炮車整體轉(zhuǎn)運［1］，選用LPLC200T輪胎式運梁車運梁、TJ180型架橋機架設(shè)。本標(biāo)段內(nèi)共有8處有砟隧道口架梁。

2 隧道口架梁技術(shù)應(yīng)用背景分析

根據(jù)單線鐵路有砟隧道橫斷面尺寸、架橋機在正常工況下架梁狀態(tài)以及隧道和橋臺的位置關(guān)系，通過現(xiàn)場實測、CAD模擬等技術(shù)，研究總結(jié)了此項特殊工況下架梁技術(shù)。

2.1 TJ180架橋機工況介紹

TJ180架橋機用于架設(shè)鐵路32 m及以下跨度的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁片，額定起重能力180 t，能實現(xiàn)全幅機械橫移梁片，可一次落梁到位。正常工況下架梁整機外形尺寸（長×寬×高）58.2 m×4.2 m×8.4 m，能滿足整機馱運過隧。該設(shè)備能滿足出隧3 m、進(jìn)隧1.5 m以及最小半徑為400m曲線橋等特殊工況下架梁，但是在隧道口架梁時需要人工配合移梁，為人工架梁［2］。

2.2 隧道及隧道口工況介紹

蒙華鐵路單線有砟隧道道床寬度為4.4 m，軌道結(jié)構(gòu)高度為0.766 m，兩側(cè)水溝電纜槽高度均與設(shè)計軌頂面齊平，寬度均為0.95 m，設(shè)計軌頂面以上凈高為6.72 m，最大凈寬為6.67 m。隧道出口里程和岳陽端橋臺臺尾里程重合，橋臺面道床寬度為4.5 m，兩側(cè)分別設(shè)有寬度為0.85 m和1 m的電纜槽，高度均為0.34 m。

2.3 隧道口架梁技術(shù)應(yīng)用分析

運梁車馱運架橋機過隧道時［3］，運梁車輪胎底至架橋機2＃柱頂?shù)母叨葹?.7 m，2＃柱頂面寬度為4.2 m，經(jīng)過現(xiàn)場實測并結(jié)合CAD模擬，隧道未鋪軌時仰拱填充面往上5.7m位置處隧道凈寬為4.08m，故運梁車馱運架橋機受隧道寬度影響無法通過隧道。

正常架梁狀態(tài)下架橋機2＃柱、3＃柱的高度分別為8.4 m、8.1 m，隧道未鋪軌時仰拱填充面至拱頂凈距為7.436 m，而隧道口架梁時，3＃柱及發(fā)電機組均在隧道里面，因此架橋機受隧道凈高影響，架橋機無法正常作業(yè)［4］。

以上兩種情況均是隧道仰拱填充面達(dá)到設(shè)計標(biāo)高時的情形，經(jīng)過對隧道施工方案反復(fù)研究，并按照運梁車馱運架橋機時2＃柱頂高5.7 m、頂寬4.2 m反推計算，結(jié)合CAD模擬，仰拱填充面標(biāo)高下調(diào)0.352 m，可以確保架橋機安全通過隧道；仰拱填充面標(biāo)高下調(diào)0.352 m后，此時的仰拱基準(zhǔn)面在隧道兩側(cè)水溝溝底以下0.07 m的位置，故隧道水溝電纜槽將無法施工。

假設(shè)以下調(diào)后的仰拱填充面為基準(zhǔn)面，以運梁車的高度1.38 m、簡支T梁的高度3.05 m計算，并充分考慮運梁車給架橋機喂梁時（支座已安裝）3＃柱下的安全距離和2＃柱（在橋臺上，橋臺保護(hù)層已施工完畢）底橫梁上的安全距離，架橋機整機降臂1.78m使3＃柱高度為6.32m，運用CAD反復(fù)模擬，可安全完成喂梁作業(yè)，故以此來反算，仰拱填充面標(biāo)高下調(diào)0.352 m后的基準(zhǔn)面，即可實現(xiàn)整機一次性通過隧道并完成隧道口架梁［5］。

架橋機整機降臂1.78 m后，3＃柱在隧道內(nèi)的高度為6.32 m，架橋機在線路中心線位置可以完成喂梁、縱向移梁、落梁施工作業(yè)，但是3＃柱及發(fā)電機組受隧道橫斷面寬度影響（僅能橫向移動0.2 m）不能完成橫向移梁作業(yè)（橫向移梁1.1 m）。為此，通過CAD模擬和制梁場多次試驗，研究制作了一套墩頂橫向移梁設(shè)備，此套設(shè)備由油泵、千斤頂、兩根橫移軌道組成。

3 隧道口架梁工序流程

隧道口架梁工序流程不同于TJ180架橋機在正常狀態(tài)下架梁，其具體流程如下所述。

第一步：運梁炮車馱運架橋機至隧道口，架橋機1＃柱接增高節(jié)，架橋機整機降臂1.78 m完成過孔。

第二步：運梁炮車喂第一片梁（右邊梁），同時將移梁設(shè)備安放在0＃臺和1＃墩上，架橋機將第一片梁落到橫移軌道上，通過千斤頂向右側(cè)橫向頂推梁片2.2 m（保證第二片梁能夠在線路中心線位置落梁）。

第三步：第二片梁完成喂梁、縱向移梁、落梁工序后，整機再一次降臂1.65 m（隧道內(nèi)凈寬可以滿足3＃柱和發(fā)電組橫向移動1.1 m的安全距離），可完成第二片梁整機向左橫向移梁（可橫向移梁1.1 m），梁片可一次性到位。

第四步：調(diào)整千斤頂位置，將第一片梁橫向往回頂推1.1 m后（梁片滿足設(shè)計位置），架橋機整機向右橫向移動2.2 m，吊起梁片，拆除橫移軌道，然后落梁到位。

第五步：橫隔板連接鋼板焊接，穿設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼棒，完成隧道口架梁。架橋機過孔，準(zhǔn)備架設(shè)下一孔梁。

4 隧道口架梁技術(shù)應(yīng)用方法

4.1 橫向移梁設(shè)備工作原理

橫移軌道由兩根并行的P50 kg／m鋼軌組成，長度為2.2 m的1＃橫移軌道和長度為3 m的2＃橫移軌道，用魚尾夾板連結(jié)。橫向移梁時第一片梁主要承載于2＃橫移軌道上，1＃橫移軌道主要是給千斤頂提供反向推力，第二片梁橫移時拆除。1＃橫移軌道長度根據(jù)第一片梁橫移2.2 m后，第二片才能從線路中心線位置落下確定的，其上調(diào)節(jié)孔的位置是根據(jù)千斤頂?shù)男谐毯偷谝黄簷M移長度確定的，間距均為0.55 m；2＃橫移軌道長度是根據(jù)第一片梁橫移長度加上簡支梁翼緣板支撐木距梁體腹板中心線的距離確定的，其上調(diào)節(jié)孔的位置是根據(jù)千斤頂?shù)男谐毯偷谝黄悍聪驒M移長度確定的，間距為0.5 m。

移梁設(shè)備主要是梁底支撐鐵與滑移槽鋼錨接，槽鋼反扣在橫移軌道上，滑移槽鋼和橫移軌道滑行接觸面涂潤滑油。橫移軌道必須水平放置，不得設(shè)坡度移梁［6］。工作原理是：當(dāng)梁體座落在支撐鐵上后，千斤頂后座通過連結(jié)卡座和1＃橫移軌道連接，千斤頂活動端與梁底支撐鐵接觸，開啟油泵，使千斤頂緩慢頂推，千斤頂行程達(dá)到60 cm時，通過橫移軌道上的調(diào)節(jié)孔調(diào)整千斤頂位置，再繼續(xù)頂推，直至頂推到需要位置（見圖1）。在實施頂推前，務(wù)必確保橫移軌道水平，并與梁體垂直；頂推過程中，要統(tǒng)一指揮，兩套橫移設(shè)備要同時開啟、同時頂推、加強監(jiān)控量測，如有異常，停止頂推，查明原因，異常消除后，方可再繼續(xù)頂推作業(yè)。

圖1 移梁設(shè)備工作原理（單位：cm）

4.2 隧道口架梁施工方法及原理

隧道仰拱施工標(biāo)高為設(shè)計標(biāo)高以下0.352 m，且隧道兩側(cè)水溝電纜槽暫不施工，可以滿足運梁車馱運架橋機通過（見圖2）；架橋機整機降臂1.78 m，2＃柱支撐在橋臺位置，3＃柱及發(fā)電機組均在隧道內(nèi)，也可滿足運梁車給架橋機喂梁（見圖3）。

圖2 運梁車托運架橋機（單位：cm）

圖3 運梁車給架橋機喂梁（單位：cm）

4.2.1 第一片梁（右邊梁）向右橫移方法

架橋機處于待架梁狀態(tài)［7］，運梁車給架橋機喂梁前，在0＃臺、1＃墩頂安裝橫移設(shè)備，橫移設(shè)備必須水平，并各自安排專人進(jìn)行監(jiān)控觀測，橫移設(shè)備與梁底的接觸面要略高于墊石面0.02 m；特別注意：第二片梁架設(shè)時橫移設(shè)備1＃軌道要拆除，1＃軌道和2＃軌道的連接點要偏向線路中心線右側(cè)0.6 m（見圖4）。

圖4 1＃軌道和2＃軌道連接（單位：cm）

第一片梁片由架橋機提梁從線路中心線位置緩慢落梁至橫移設(shè)備梁底支撐鐵上，在簡支梁翼緣板和滑移槽鋼上打好支撐木，防止梁體傾覆；同時梁前后兩端用2個5 t手拉葫蘆呈交叉型在橫向上把梁固定在墩臺預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)上，并用圓木支撐［8］。

梁片安全加固措施作好后，安裝好千斤頂，接好油泵，千斤頂后座力端通過連結(jié)卡座固定在1＃橫移軌道最左邊的調(diào)節(jié)孔，千斤頂活動端對準(zhǔn)梁底支撐鐵耳墻，并使之持力。

各工序各崗位操作人員全部到位，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮，特別是油泵司機、倒鏈操作人員、千斤頂操作人員要配合默契，油泵司機在緩緩開啟油泵后，千斤頂在頂推時，梁體兩端倒鏈操作手也要同步操作倒鏈，拉力和梁橫移方向相反的倒鏈要同步放張倒鏈，拉力和梁橫移方向相同的倒鏈要同步收縮倒鏈。梁體兩端千斤頂操作人員要加強對千斤頂?shù)谋O(jiān)控量測，及時互通千斤頂行程，如有異常立即停止頂推作業(yè)，查明原因后再次啟動頂推作業(yè)。梁體兩端安全員注意觀察梁片穩(wěn)定狀況，如有異常立即停止頂推，做好加固后，方可繼續(xù)頂推［9］。

千斤頂行程達(dá)到0.6 m時，停止頂推，在梁體兩端橫移軌道和滑移槽鋼接觸面兩側(cè)都插入楔木，同時緊固好所有倒鏈，防止梁片傾覆。關(guān)閉油泵，完成第一次頂推作業(yè)。第一次頂推作業(yè)梁片橫移量為0.55 m。

千斤頂回油后，拆除連接卡座和1＃橫移軌道上調(diào)節(jié)孔的螺栓，使之與左邊起第二個調(diào)節(jié)孔栓接，使千斤頂進(jìn)行第二次頂推作業(yè)，注意事項和操作要領(lǐng)同第一次頂推作業(yè)。第二次頂推作業(yè)梁片橫移量也為0.55 m，累計橫移量為1.1 m，此時梁片已到達(dá)了設(shè)計位置。但是，為了給第二片梁留出落梁位置（由架橋機提梁從線路中心線位置落梁），要超移梁1.1 m。通過栓接連接卡座與1＃橫移軌道上左起第3個、第4個調(diào)節(jié)孔，分別完成第三次、第四次頂推作業(yè)，每次梁片的橫移量均為0.55 m（調(diào)節(jié)孔的距離為0.55m），最終梁片橫移量為2.2 m，梁片的位置見圖5。拆除梁體兩端的千斤頂，并再次檢查梁片的安全保護(hù)措施是否妥當(dāng)、到位，并安排專人加強加密梁片穩(wěn)定性監(jiān)控量測。

圖5 第一片梁橫移位置（單位：cm）

4.2.2 第二片梁（左邊梁）架設(shè)方法

第一片梁向右橫移2.2 m后，運梁車給架橋機喂第二片梁（見圖6、圖7）。架橋機前天車、后天車縱向移梁到位后，從線路中心線位置落梁，將梁片落于1＃橫移軌道上（見圖7）。特別注意在落第二片梁時，梁片要穩(wěn)定不得左右搖擺，以免碰撞第一片梁（兩片梁的安全距離僅為0.1 m）。落梁完畢后在翼緣板處打好支撐木，做好安全防護(hù)措施，啟動吊梁天車將鋼絲繩收緊（只需收緊，不能帶載）［10］，但是不拆除護(hù)梁瓦和鋼絲繩。架橋機整機降臂1.65 m，拆除托架，以便于3＃柱和發(fā)電機組在隧道內(nèi)完成橫向移梁作業(yè)。

圖6 第二片梁喂梁及架橋機降臂（單位：cm）

圖7 第二片梁喂梁及架橋機架梁（單位：cm）

架橋機降臂1.65 m，前天車、后天車同步提梁0.1 m的高度后拆除1＃橫移軌道。架橋機整機向左橫移0.5 m，大臂再向左橫移0.6 m，合計向左橫移1.1m，第二片梁橫移到設(shè)計位置，完成架設(shè)，做好臨時安全防護(hù)措施，以防梁體傾覆。

4.2.3 第一片梁（右邊梁）架設(shè)方法

架橋機完成第二片梁架設(shè)任務(wù)后，整機向右橫移1 m，大臂橫移1.2 m，合計向右橫移2.2 m；同時在橫移設(shè)備的右端安裝千斤頂，千斤頂后座力端通過連結(jié)卡座和2＃橫移軌道右端起第一個調(diào)節(jié)孔栓接，活動端與梁底和梁底支撐鐵接觸并持力，接觸面安放一塊20 cm×20 cm×1 cm的鋼板，使梁體受力均勻。油泵司機開啟油泵，千斤頂頂推作業(yè)和梁體兩端倒鏈要同步放張和收縮（拉力和梁橫移方向相反的倒鏈要同步放張倒鏈，拉力和梁橫移方向相同的倒鏈要同步收縮倒鏈）。千斤頂行程達(dá)到0.6 m時，停止頂推，在梁體兩端橫移軌道和滑移槽鋼接觸面兩側(cè)都插入楔木，同時緊固好所有倒鏈，防止梁片傾覆。關(guān)閉油泵，完成第一次回頂頂推作業(yè)。第一次回頂頂推作業(yè)梁片橫移量為0.6 m。

千斤頂回油后，拆除連接卡座和2＃橫移軌道上調(diào)節(jié)孔的螺栓，使之與右邊起第二個調(diào)節(jié)孔栓接，使千斤頂進(jìn)行第二次回頂頂推作業(yè)，千斤頂行程達(dá)到0.5 m時，梁片已到達(dá)設(shè)計位置，完成第二次回頂頂推作業(yè)，梁片橫移量為0.5 m，累計橫移量為1.1 m。注意事項和操作要領(lǐng)同第一次頂推作業(yè)。

第一片梁回移作業(yè)完成后，拆除千斤頂，安放護(hù)梁瓦并捆好梁體，前天車、后天車同步提梁0.1 m的高度后拆除墩、臺上的橫移設(shè)備，架橋機完成落梁作業(yè)，第一片梁架設(shè)完成。橫向連接鋼板焊接，穿設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼棒，完成隧道口架梁（見圖8），架橋機過孔，準(zhǔn)備下一孔梁架設(shè)。

圖8 第一片梁回頂及架設(shè)（單位：cm）

5 安全保障措施

隧道口架梁屬于高空作業(yè)，專業(yè)性較強，現(xiàn)場各施工人員要密切配合才能完成，操作空間狹小，在整個架梁過程中，必須采取切實可行的安全措施，確保我們的生命財產(chǎn)安全［11］。

5.1 施工人員安全保障措施

專職安全管理人員做好橋上、橋下安全防護(hù)工作。橋臺擋砟墻上安裝高度為1.2 m的防護(hù)欄桿，施工人員除佩帶齊全安全防護(hù)用品外，須配置防墜器；同時橋下拉好警戒繩，安排專人進(jìn)行值守，提醒過往車輛和人員注意高空墜物。

5.2 架梁設(shè)備安全保證措施

架橋機過孔時，1＃柱及時做好硬性鋼支撐，3＃柱和構(gòu)筑物采用鋼絲繩連接牢固。

喂梁前，運梁炮車預(yù)停位置提前放好止輪器，喂梁時，必須由現(xiàn)場負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮，防止運梁車撞擊架橋機［12］。

5.3 梁片加固安全措施

架橋機落梁后，橫向連接鋼板沒有焊接時，為防止梁片傾覆，梁體兩端用雙倒鏈呈交叉型在橫向上把梁固定在墩臺預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)上，還要在墩、臺采用6根圓木做好支撐加固。

6 結(jié)束語

蒙華鐵路單線隧道口架梁工程，架橋機受隧道內(nèi)凈空影響，不能在正常狀態(tài)下完成架梁任務(wù)。架橋機不拆解、不改裝，通過增加輔助墩頂移梁設(shè)備、架梁過程中架橋機二次降臂等措施，不僅有效地解決了架梁過程中的技術(shù)難題，而且總結(jié)了一套寶貴的隧道口架梁施工經(jīng)驗，值得類似工程借鑒和學(xué)習(xí)。