復(fù)雜山區(qū)高鐵箱梁架設(shè)施工技術(shù)研究

王海鵬

中鐵建西北投資建設(shè)有限公司

1 引言

隨著國家高速鐵路建設(shè)快速發(fā)展，大量橋梁工程不斷涌現(xiàn)，為適應(yīng)越來越復(fù)雜的施工環(huán)境，橋梁結(jié)構(gòu)朝著大尺寸、大重量等方向發(fā)展。

無論是復(fù)雜的施工環(huán)境，還是大尺寸、大重量的橋梁結(jié)構(gòu)，都會給橋梁架設(shè)帶來諸多困難，使得施工需要相應(yīng)架橋機等大型機械的配合[1-2]。目前，從運梁機與架橋機是否分離考慮，架橋機主要分為分離式架橋機和運架一體機。分離式架橋機主要應(yīng)用于需要穿越的隧道少、無須在隧道洞口架梁的情況[3]。對于復(fù)雜山區(qū)，分離式架橋機施工易受到限制，這促使了運架一體機的應(yīng)用和研究[4]。目前國內(nèi)關(guān)于運架一體機主要集中于設(shè)計方面[5-6]，同類工程中關(guān)于施工組織和施工技術(shù)的應(yīng)用案例還比較少[7-8]。本文依托實際工程，對復(fù)雜山區(qū)運架一體機的應(yīng)用進行研究，總結(jié)施工經(jīng)驗，創(chuàng)新施工技術(shù)，為同類工程提供參考。

2 工程概況

滬昆客運專線是中國“四縱四橫”客運網(wǎng)主骨架之一杭長客運專線中的主要標段，全長50.263km。該區(qū)域為復(fù)雜山區(qū)，標段橋隧總長度占比高達85.795%，且橋隧普遍無路基相連。在該地區(qū)進行箱梁架設(shè)時，運架梁還需要通過空間有限的隧道，導(dǎo)致施工過程中存在以下問題。

（1）運架梁通過空間有限的隧道時，需要架橋機小解體，此過程時間較長，影響施工效率。

（2）在對隧道進出口兩端進行箱梁架設(shè)時，需要在洞口現(xiàn)澆兩至三榀箱梁來提供架橋機架梁工作面，大大增加工作量。

（3）該區(qū)域地形復(fù)雜，橋隧無相連地基，首孔箱梁架設(shè)難度大。

3 施工方案及工藝

該工程主要難度在于既要能通過隧道安全運架梁，又要能在橋隧無地基相連情況下的進行箱涵零距離架設(shè)。普通分離式架橋機已經(jīng)無法滿足施工的可行性和高效性需求，需要針對工程需要合理選擇架橋機械，并針對施工主要難點對施工方案進行優(yōu)化。

3.1 架橋機械選擇

架橋機械的選擇主要有分離式架橋機和運架一體機，其適用性對比見表1。

表1 分離式架橋機和運架一體機對比分析

對比分析可知，運架一體機以其高效、便捷的集成化作業(yè)，更適用于多隧道、橋隧無地基相連的復(fù)雜山區(qū)箱梁架設(shè)施工。

圖1 運架一體機

3.2 運架梁過隧道

杭長客專隧道從仰拱頂部至拱頂高9859mm，運架一體機中位運行高度9153mm，梁面寬滿足隧道限界，所以不用采取降低設(shè)備懸掛高度而采取低位運梁方式通過隧道，設(shè)備可以很方便地通過隧道，且可以不用考慮預(yù)留隧道填充來保證運梁高度。

圖2 低位提梁通過隧道

在運架梁過隧道過程中，需要注意以下兩點。

圖3 箱梁架設(shè)工藝流程圖

（1）及時檢查照明和邊墻測距儀等設(shè)備，確保其正常工作。

（2）采取低位運梁時（懸掛降低200mm），隧道仰拱頂至拱頂凈高要滿足9420mm，如高度低于該數(shù)據(jù)，就得采取預(yù)留填充來保證運梁高度。

3.3 箱梁架設(shè)

箱梁架設(shè)工藝主要流程如（圖3）。

整個箱梁架設(shè)過程中，施工難點在于隧道洞口兩端箱梁架設(shè)和首孔箱梁架設(shè)，施工方案與工藝主要基于此進行優(yōu)化。

3.3.1 隧道洞口箱梁架設(shè)

一般分離式架橋機在橋隧零距離架梁時，需對洞口兩至三榀箱梁進行現(xiàn)澆，來提供架橋機架梁工作面，而運架一體機不用對洞口箱梁進行現(xiàn)澆，能有效地降低施工成本。

3.3.1.1 隧道進口零距離架梁

隧道進口進行零距離架梁時，將下導(dǎo)梁前、中、主支腿吊裝于支腿吊架，伸入洞內(nèi)部分依靠托輥支撐，末孔梁架設(shè)完成后，提梁進入隧道。

圖4 隧道進口零距離架梁

3.3.1.2 隧道出口零距離架梁

由于隧道斷面大于運架一體機結(jié)構(gòu)尺寸，隧道出口零距離架設(shè)箱梁時，不需要對下導(dǎo)梁進行改造以適應(yīng)隧道尺寸限制，簡化了施工程序。

（1）提梁至洞口，將下導(dǎo)梁置于托輥上，并將主支腿與墩臺進行錨固。

圖5 提梁

（2）運架機與導(dǎo)梁車對接，推梁行進，放置中支腿和前支腿于相應(yīng)橋墩并錨固。

圖6 運架機與導(dǎo)梁車對接

（3）運梁至架梁位，前抽下導(dǎo)梁，將前支腿置于下一橋墩并錨固。

（4）再次前抽下導(dǎo)梁，讓出落梁空間，梁與橋墩對位，架設(shè)完成。

圖7 箱梁與橋墩對位

3.3.2 首孔箱梁架設(shè)

運架梁出隧道后，進行首孔箱梁架設(shè)，其施工工藝主要包括導(dǎo)梁機就位、提梁、運梁、喂梁、注漿錨固、支腿定位等。

圖8 首孔箱梁架設(shè)

3.3.2.1 導(dǎo)梁機就位

（1）定位：將導(dǎo)梁機通過起吊裝置置于橋臺，以進行定位。

（2）初次錨固：運架一體機向前推進，將中滾輪支腿對位錨固；架梁小車前移，前滾輪支腿與墩頂錨固；導(dǎo)梁機移至橋臺，后滾輪支腿與橋臺錨固。

（3）解錨與二次錨固：導(dǎo)梁機向前推進，解除前、中滾輪支腿錨固，移至下一橋墩進行錨固；調(diào)整導(dǎo)梁機位置，解除后滾輪支腿錨固，與下一橋墩錨固。

（4）就位：導(dǎo)梁機于橋墩處作為兩跨支撐，導(dǎo)梁與橋臺通過預(yù)設(shè)鋼筋拉錨，并于首跨處設(shè)置四個測力千斤頂。

3.3.2.2 提梁

（1）固定支座：將支座固定于錨定板，緊密無間隙。

（2）箱梁復(fù)檢：檢查箱梁尺寸、外觀及支座等。

（3）提梁：采用“四點起吊、三點平衡”，通過運架一體機提運箱梁。

3.3.2.3 運梁

（1）線路要求：路基質(zhì)量、坡度、承載力等滿足要求。

（2）技術(shù)要求：技術(shù)人員熟悉運架一體機操作、運行、排險等。

（3）通過隧道：需重點關(guān)注，及時檢查照明和邊墻測距儀等設(shè)備，確保運梁安全。

3.3.2.4 喂梁

（1）對接：箱梁就位，運架一體機與導(dǎo)梁機對位對接。

（2）喂梁：運架一體機騎跨導(dǎo)梁機，運架梁一體機前移，解除后滾輪3支腿與導(dǎo)梁機連接，繼續(xù)向前喂梁。

（3）導(dǎo)梁機前抽，為落梁預(yù)留位置。

3.3.2.5 落梁

（1）對位：梁水平下落至距墊石頂500mm時進行對位

（2）調(diào)壓：通過千斤頂調(diào)節(jié)泵站壓力至滿足施工要求。

（3）落梁完成，運架一體機返回進行下一循環(huán)施作。

3.3.2.6 注漿錨固

（1）錨固：清理預(yù)留錨栓孔，通過膨脹螺栓進行錨固。

（2）注漿：脫模劑預(yù)涂于注漿鋼模，底部設(shè)置橡膠條，通過千斤頂調(diào)節(jié)標高，支座板與墊石頂間預(yù)留空隙，用于注漿。

3.3.2.7 支腿定位

（1）錨固：前滾輪支腿移至前一橋墩并錨固，與同樣前移的中滾輪支腿拉連。

（2）解除錨固與重新錨固：調(diào)整導(dǎo)梁機位置，解除后滾輪支腿錨固后移至下一橋墩重新錨固。

（3）施作完成，等待下一循環(huán)施作。

4 方案總結(jié)

運架一體機在同類的復(fù)雜山區(qū)高鐵箱梁架設(shè)中的應(yīng)用較少，基于本項目的成功應(yīng)用，從運架一體機優(yōu)勢及方案整體優(yōu)勢對施工經(jīng)驗進行總結(jié)。

4.1 運架一體機優(yōu)勢

運架一體機復(fù)雜山區(qū)在高鐵箱梁架設(shè)中的使用，增創(chuàng)了日架2 片梁的記錄，平均月成橋1500m。對此，進一步總結(jié)了運架一體機的應(yīng)用在同類工程中的優(yōu)勢。

（1）運架一體機的使用整合了作業(yè)人員，為項目大幅節(jié)約了成本。

（2）運架一體機由于受運距影響較大，工效指標雖不能跟分離式架橋機相比，但在山區(qū)過隧道架梁有著天然優(yōu)勢，僅無拆解過隧道一項，就可將工效的劣勢扭轉(zhuǎn)過來。

（3）運架一體機由于機體高度比仰拱頂至拱頂高度低,隧道填充不用預(yù)留高度來滿足設(shè)備的通過性，能輕松通過隧道運架梁。

運架一體機的應(yīng)用除了其突出的優(yōu)勢，在施工中還需要注意以下幾點。

（1）運架一體機由于液壓管及液壓墊片為易損件，在施工過程中須備足配件以滿足設(shè)備維修需要。

（2）運架一體機在通過梁縫處須用沙袋填塞梁縫，使設(shè)備平穩(wěn)度過梁縫，減少因振動引起的設(shè)備故障。

4.2 方案整體優(yōu)勢

4.2.1 技術(shù)優(yōu)勢

采用運架一體機逐孔吊裝、運輸、架設(shè)完成自預(yù)制場到建設(shè)工地的成套施工方法，具有施工組織周期性強、減少現(xiàn)場施工量、節(jié)省費用，節(jié)約工期、減低各種事故發(fā)生的概率等優(yōu)點，是目前山區(qū)過隧道架梁最為有效地施工組織形式。運架一體機方案的成功，為復(fù)雜山區(qū)高鐵箱梁架設(shè)施工提供了一種新的施工組織形式。

除了施工組織形式的創(chuàng)新，施工中也采用了明顯的創(chuàng)新技術(shù)。

（1）在箱梁架設(shè)過程中，喂梁到位時，運架一體機采用后大車整機制動，采用“氣剎”和“液壓馬達”雙重制動，前面支腿采用精軋螺紋鋼栓固，前中支腿拉桿聯(lián)動制動，與分離式架橋機相比提高了架梁時的安全性。

（2）在運架一體機使用中，運架一體機掉頭可通過將設(shè)備液壓管路及指揮口令進行調(diào)整（方向相反），避免運架一體機機體掉頭，只需提供導(dǎo)梁掉頭所用場地，節(jié)省梁場用地。

（3）在導(dǎo)梁尾部增設(shè)一臺10kW 發(fā)電機，在導(dǎo)梁兩側(cè)架設(shè)照明，提高了夜間施工照明，增強了施工安全性。

4.2.2 效益優(yōu)勢

本方案的成功應(yīng)用，在經(jīng)濟、工期、社會等多方面均有著顯著優(yōu)勢，直接大幅節(jié)省工程成本、縮短了工期，且更好地保護了社會環(huán)境。

4.2.2.1 經(jīng)濟優(yōu)勢

普通分離式架橋機受機械特點限制，橋隧零距離相連時為滿足架橋機首架提梁高度需提供70m 的架梁空間，根據(jù)本標段梁場分部，按各梁場任務(wù)區(qū)統(tǒng)計如采用分離式架橋機架設(shè)，需將出隧道口14榀32m，4榀24m 箱梁進行現(xiàn)澆施工，依據(jù)標段包價清單，24m箱梁預(yù)制及架設(shè)費用分別50.98萬元和8.3萬元，現(xiàn)澆為75.61 萬元；32m 箱梁預(yù)制及架設(shè)費用分別67.03 萬元和9.82萬元，現(xiàn)澆為101.70萬元，采取預(yù)制為項目節(jié)省直接成本413.22萬元。

4.2.2.2 工期優(yōu)勢

本項目共有隧道14座，明洞1座，其中過運架梁12座，按梁場任務(wù)區(qū)劃分統(tǒng)計，橋機最多通過隧道6座，最少為3座，分離式架橋機由于設(shè)備外形特大點，在通過隧道時，隧道不僅需要將填充預(yù)留一定高度來滿足架橋機通過，還要對架橋機進行小解體，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，分離式架橋機過隧道小解體與組裝時間最少需要20天左右，這將大大延誤標段工期。為項目施工組織帶來很大的困難，并加大了項目成本投入。

4.2.2.3 社會優(yōu)勢

施工現(xiàn)場地處湖南省湘東地區(qū)，山區(qū)植被茂盛環(huán)境宜人，本標段采用運架一體機架設(shè)箱梁，全線取消了18榀箱梁的現(xiàn)澆施工，減少了對地方的噪聲及環(huán)境污染，保護了墩間的植被，將項目打造成功地打造為“綠色高鐵”。

5 結(jié)論

本文針對運架一體機在復(fù)雜山區(qū)箱梁架設(shè)施工中的應(yīng)用，對施工方案進行了優(yōu)化，為同類工程提供了很好的借鑒，整體上可以總結(jié)為以下幾點。

（1）運架梁過隧道時，運架一體機無須拆解，且集成化作業(yè)可以整合作業(yè)人員，大幅提高施工效率。

（2）根據(jù)運架一體機的成功應(yīng)用提出了成套施工方法，形成了一種新的施工組織形式，并創(chuàng)新性地形成了可以提高施工安全性、節(jié)約場地的施工技術(shù)。

（3）在效益方面，本方案的應(yīng)用大幅節(jié)省了工程成本、縮短了工期，且極大程度地保護了環(huán)境。