鐵路箱梁運架施工技術與質量控制研究

唐鐵軍

（中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西西安 710016）

0 引言

高鐵技術的進步推動了鐵路建設事業的發展，預制箱梁施工工作量逐年增多[1]。預制箱梁具有承載能力大、剛度高、受力均勻、維修量少等優勢，備受鐵路行業的關注[2]。目前預制箱梁的架設施工多采用梁上運梁的施工方法，采用架橋機、運梁車和輪胎式移梁機配合完成箱梁施工，達到快速高效施工的目的[3-4]。本文依托集大原鐵路運架施工項目，研究了32、24 m線整孔箱梁的運架施工技術，指出了箱梁運架過程中的質量控制要點，以保證箱梁運架施工保質保量完成，為今后類似項目的實施提供了技術參考。

1 項目概況

集大原鐵路項目承擔全長58.116 km的鐵路箱梁架設任務，設置制梁場2個，預制箱梁的結構形式為雙線簡支箱梁。施工路段屬于盆地，地勢平坦，運梁設備轉運箱梁較為便利；四季分明，冬季寒冷，夏季潮濕，對架梁質量的控制要求較高。工程沿線的地表水量較少，地下水以第四系孔隙潛水、基巖裂隙水為主，不具或略具承壓性，運梁設備經過的地方有必要進行地面夯實處理。

2 施工設備選型

按照項目施工組織設計要求和梁場情況，箱梁運輸方案采用運梁車馱運箱梁通過路基和橋面上橋的方式進行。選擇箱梁運架設備各兩臺套，輪胎式移梁機兩臺套（每個制梁場分別設置一臺套，負責制梁臺座提梁、梁場移梁、運梁車裝梁等工作）。

2.1 架橋機

根據預制箱梁的尺寸和重量選擇型號為SXJ900的架橋機，額定起重質量為900 t，可架設最小曲線半徑為2000m，運行過程中的提梁速度范圍為0～0.5m/min，最大的提升行程為7 m，最大作業縱坡為20‰，滿足架設跨度為32 m和24 m箱梁的要求。

2.2 運梁車

運梁車用于混凝土箱梁運輸、向架橋機喂送箱梁和馱運架橋機進行轉場和調頭，它具有直行、斜行、八字轉向等運行模式，能夠適應施工現場復雜的環境。本項目所選運梁車的型號為DCY900，額定運載量900 t，空載行駛速度0～10 km/h，滿載行駛速度0～5 km/h，適應的最大縱坡為5%、橫坡為4%，輪距1 200 mm，軸距2 100 mm，最大轉角±30°，整機功率為2×400 kW。

2.3 輪胎式移梁機

輪胎式移梁機用于高速鐵路和客運鐵路專線預制場32、24 m雙向整孔箱梁的起吊、運輸、轉移、裝車等工作，可實現直行、斜行、橫行等走行模式。起升系統可實現四點起升、三點平衡，保證鋼絲繩和吊桿受力均衡。本項目選擇型號為TLMEL900 t的輪胎式移梁機，額定提升質量為900 t，適用于高速鐵路和客運專線32、24 m箱梁的吊運。

3 箱梁架設施工方案

箱梁架設施工流程如圖1所示，先由梁場拼裝調試好架橋機和運梁車，運梁車將架橋機馱運至架設箱梁的橋臺處，并對其過孔進行精確定位之后方具備喂梁作業條件。架橋機的前、后與運梁車后馱梁小車配合進行架橋機喂梁；喂梁完成之后運梁車返回梁場，重復進行箱梁轉運；與此同時，對箱梁支座錨栓孔進行灌漿，待砂漿凝固強度合格后拖拉走行鋼軌并定位；之后對架橋機過孔定位，準備架設下一片梁。

圖1 箱梁架設施工流程

4 箱梁架設施工技術要點

4.1 施工準備

1）在運架開工前組織技術人員認真學習實施性施工組織設計，閱讀和審核施工圖紙，澄清有關技術問題，熟悉并掌握規范和技術標準。2）通過施工調查和了解制梁場的位置、地形、進場道路情況制定運架設備運輸方案，對架橋機架設走行通過的路基、立交橋、跨既有線鐵路、三線、高壓線路等進行調查和測量，對影響箱梁架設的設施進行拆移，保證箱梁架設順利。3）根據項目工期計劃編制箱梁架設方案和架梁節點計劃。4）配齊配強設備操作人員和施工作業人員，做到崗前技術培訓，持證上崗。

4.2 支座安裝

箱梁架設選用TJQZ-通橋8160-FS球型鋼支座，安裝之前檢驗支承墊石混凝土等級、墊石頂面四角高差、支座的狀態，確保質量滿足要求。支座安裝采用重力灌漿法，具體如下：1）鑿毛支承墊石支座安裝部位表面，清除預留錨栓孔內的積水和雜物；2）安裝灌漿模板；3）支座安裝在梁體底部，上支座板與梁體預埋鋼板貼合；4）調整支座頂面標高，確保支座受力均勻；5）在支座底面與墊石頂面之間預留20～30 mm的空隙，用于灌漿；6）由支座中心部位向四周灌漿，填滿灌漿預留間隙；7）灌漿料達到規定強度后拆除模板并補漿。

4.3 架橋機喂梁作業

箱梁與架橋機運至施工現場，架橋機喂梁作業的初始狀態如圖2（a）所示，驅動運梁車前行，當運梁車的前端接近中車，兩者之間的距離接近300 mm時運梁車停止運行，如圖2（b）所示，運梁車前方的兩個支撐油缸伸出，前桁車就位，在吊具中心距離中車中心4.5 m內時即可下放吊具。如圖2（c）所示，前吊具鎖住箱梁之后起吊，在箱梁前端與支點分離10 cm、箱梁支座高于中車梁頂面5 cm的狀態下，同時驅動運梁車上的馱梁小車與前桁車（運梁車上的馱梁小車與前桁車速度同步）同步向前移動，使箱梁前移，直到后桁車中心與中車中心距離5 m時，下落吊具并起吊箱梁，當后起吊箱梁達到一定高度，調整使梁底面保持水平狀態，同時驅動前、后使箱梁前移，同時運梁車退出架橋機腹內，圖2（d）所示，返回梁場準備運輸下一片箱梁。

圖2 喂梁作業流程

4.4 箱梁落梁和就位

如圖3所示，架橋機落梁過程中要時刻監視箱梁與已完成架設箱梁之間的位置關系，避免出現箱梁之間碰撞。為了提高箱梁落位的準確度，必須保持吊具水平，出現不水平情況及時進行調整。當箱梁下落至支座以上30 cm時落梁操作停止，對箱梁的水平、前后左右位置進行初調整，調整完畢繼續落梁，當箱梁下落至支座以上5 cm時落梁操作停止，對箱梁進行精確調整。箱梁調整到位之后使用臨時支點千斤頂尋找箱梁，施加約10 t的預緊力消除支座位置的間隙和變形。再次進行箱梁位置關系的復核，確保復核結果準確之后落梁至臨時支點千斤頂上，通過千斤頂調整梁體支點標高，拆除吊具即完成箱梁的落梁和就位。

圖3 箱梁落梁、就位

4.5 砂漿灌注

箱梁落梁就位之后需采用無收縮自流平砂漿及時進行灌漿處理，灌漿時漿液由箱梁頂部灌入，順著管道依靠砂漿自重作用完成灌漿作業，灌漿2 h后即可達到過孔作業的要求。

4.6 變跨方式

架橋機具備架設32、24 m跨度箱梁的能力，具有變化架設跨度的功能。具體如下：架橋機變跨之前松解前支腿與主梁之間的連接螺栓，前支腿的行走電機驅動反抓輪沿主縱梁下翼板外緣向后縱移8 m距離，之后緊固前支腿與主梁之間的連接螺栓，此時架橋機提梁跨度相較于架設32 m箱梁的寬度減小8 m，滿足架設24 m箱梁的要求。變跨前后主梁位置關系如圖4所示。

圖4 變跨前后主梁位置關系

4.7 縱移過孔作業流程

箱梁灌漿完成一跨箱梁架設之后兩臺吊梁后退至過孔位置，采用電葫蘆收起后支腿，此時架橋機由中支腿和前支腿支撐，執行架橋機過孔。驅動架橋機進行縱移過孔行走，行走距離為35 m，當架橋機到達前方橋臺時，前支腿支承在待架梁墩的頂面；后支腿支承在架設完成的箱梁頂面。架橋機主梁完成前后支腿支承狀態之后收起中支腿的油缸，使其離開箱梁頂面并前移至前支腿的后部，將中部支腿支承于箱梁頂面，將前支腿在墩頂的錨固連接解除，縱移架橋機前支腿至待架梁方墩頂部，將前支腿支承在待架梁方墩頂部進行錨固。完成架橋機支承工作之后將其前后桁車移動至待架梁位置，準備運梁車進行下一片箱梁的喂梁作業。

4.8 架橋機轉場和調頭

當架橋機架完一座橋梁的最后一跨，接著架設另外一座橋梁或橋梁另一頭時，架橋機需要進行橋與橋之間的轉移或調頭。架橋機雖然具備自行能力，但由于走行軌道鋪設及速度的限制，對長距離轉移是用運梁車馱運架橋機實現行走的，運梁車馱運架橋機在梁場或路基某處適當開闊地帶，通過運梁車轉圈調向完成架橋機調頭工作。如果沒有適當開闊地帶，不具備運梁調向條件，則運梁車需在適當位置卸下架橋機，通過搭設臨時支墩，在吊機配合下調換主梁節、橫梁和支腿等，反向安裝架橋機，然后由運梁車馱運至待架梁處實現架橋機調頭。本項目是在梁場和路基空曠處實現轉場及調頭工作。

5 箱梁運架施工質量控制要點

5.1 橋墩墊石與箱梁的質量控制

箱梁架設前架梁單位需向橋墩墊石施工單位索要墊石強度報告，現場目測墊石結構平整度、色澤是否一致，不能存在露筋等質量問題，復驗支座中心位置（誤差范圍：0～10 mm）、梁端線和錨栓孔中心位置（誤差范圍：0～5 mm）、孔徑深度（誤差范圍：0～20 mm）、墊石高程（誤差范圍：-10～0 mm）等尺寸，確保位置偏差滿足架梁要求。預制場運至現場的箱梁，在架設之前需要檢驗其長度（誤差范圍：-20～20 mm）、跨度（誤差范圍：-20～20 mm）、梁高（誤差范圍：-5～10 mm）等結構尺寸，確保架設的箱梁誤差滿足要求。目測檢查梁體是否存在蜂窩麻面等，保證箱梁質量滿足要求。

5.2 支座安裝質量控制

支座安裝質量也是影響箱梁架設質量的重要因素，支座安裝之前需確定箱梁底部預埋板的平面度和圖層厚度，確定箱梁質量合格之后檢驗支座的選擇型號及安裝位置是否滿足要求。支座安裝時頂板與預埋板要貼合緊密并擰緊螺栓，嚴格控制支座的坡度大小和方向。支座安裝之后檢驗支座橫縱向的位移偏差、四角偏差等尺寸參數，支座安裝合格之后方可開展提梁作業。

5.3 箱梁提梁質量控制

箱梁提梁過程中要求箱梁始終保持三點平衡、四點起吊或支撐。移梁機提梁與落梁的過程中，兩套吊具在起吊初始階段要緩慢提升，當箱梁距離運梁車存梁臺墩上表面約100 mm時停止吊裝，檢測箱梁的橫向和縱向水平度，控制精度為±2 mm。之后箱梁提升過程中嚴格控制兩套吊具的提升速度，確保同步，確保箱梁提梁過程中不出現受扭情況。

5.4 箱梁架設完成之后的質量控制

箱梁架設之后需要進行質量檢測，確定箱梁架設是否滿足質量要求。箱梁架設3～5天之后要檢驗箱梁支座與支座砂漿位置，確定箱梁支座位置的四角高差、錯動量等參數；之后檢測箱梁支座位置的砂漿，不能存在裂紋、空響等質量問題。上述檢驗參數出現問題時，箱梁架設施工單位需要按照架設要求進行整改，直至箱梁架設滿足質量要求之后方可判定箱梁架設合格。

5.5 箱梁運架質量控制結果

基于所選的輪胎式移梁機、架橋機和運梁車等設備，選擇了適合箱梁運架的支座，執行了箱梁運架施工技術流程，完成了集大原鐵路運架施工項目全長58.116 km的箱梁架設工作，明確了箱梁架設質量控制要點，并對施工質量控制要點進行了嚴格把控。結果表明，箱梁運架施工技術達到了快速高效運梁、提梁和架梁的效果，滿足箱梁架設工作要求，箱梁運架項目質量滿足要求，保質保量完成了箱梁運架任務。

6 結論

箱梁運架作為鐵路施工工程的重要組成部分，其施工技術與質量備受施工項目部的關注。本文依托集大原鐵路運架施工項目，對32、24 m線整孔箱梁的運架施工技術進行研究，并明確了質量控制要點。箱梁運架施工技術明確了施工準備、支座安裝、喂梁作業、落梁作業等環節，保證了箱梁運架施工作業的連續性；選擇額定載重900 t的運梁車、移梁機和架橋機，滿足架設32 m跨度梁和24 m跨度梁的要求，給出了明確的變跨方式；從箱梁運架全過程出發指出了施工質量控制要點及控制要求，由箱梁運架質量控制結果可知，質量控制要點的提出和把控有效保證了項目的質量，順利完成了箱梁運架施工任務。