李 艾,史紹明,尹華東
(中交二航局滬杭鐵路客運(yùn)專線項(xiàng)目部,上海 201501)
滬杭高速鐵路位于長江三角洲西南緣及杭嘉湖平原地區(qū),東連我國經(jīng)濟(jì)中心城市上海,西接國際知名旅游城市杭州,途經(jīng)松江、金山、嘉興、桐鄉(xiāng)、海寧、余杭等市(區(qū)),線路正線長度160 km。本標(biāo)段主要工程有:路基1.986 km;橋梁15.203 km,其中特大橋有2座,分別為橫潦涇特大橋和跨滬杭高速公路特大橋,共建2個(gè)預(yù)制場,分別設(shè)在2座特大橋中部,橫潦涇特大橋共架設(shè)箱梁298榀,其中32 m箱梁245榀,24 m箱梁49榀,非標(biāo)梁4榀,連續(xù)梁8座,架設(shè)過程中變跨30余次,過連續(xù)梁8次,調(diào)頭3次??鐪继卮髽蚬残杓茉O(shè)箱梁277榀,其中32 m箱梁226榀,24 m箱梁42榀,非標(biāo)梁9榀,連續(xù)梁16座,架設(shè)過程中變跨35次,過連續(xù)梁16次,調(diào)頭4次,變跨頻繁、連續(xù)梁多、調(diào)頭多是箱梁架設(shè)難點(diǎn)所在。
在滬杭高速鐵路建設(shè)中設(shè)備配備有:HZQ900t級雙線整體預(yù)制箱梁架橋機(jī)1臺、MG450t級可縱橫行走提梁機(jī) 2臺、MBEC900t輪胎式運(yùn)梁車 1臺、TLMEL900t輪胎式搬梁機(jī)1臺。
兩梁場均采用單梁單架方案,箱梁由場內(nèi)900 t輪胎式搬梁機(jī)運(yùn)輸?shù)教崃簠^(qū),由設(shè)置在該處的2臺450 t提梁機(jī)從地面提升到橋面900 t運(yùn)梁車上,再沿橋面運(yùn)梁。
箱梁架設(shè)采用900 t架橋機(jī),架橋機(jī)前天車從運(yùn)梁車上拖拉取梁,吊梁縱移到前方待架跨,下落、橫移并微調(diào)箱梁就位后,將箱梁落放到墩頂4個(gè)500 t液壓同步千斤頂上,經(jīng)測量、調(diào)整高差無誤后(4個(gè)千斤頂同時(shí)供油至計(jì)算值,達(dá)到4個(gè)支點(diǎn)受力均衡、高程一致),灌注支座錨栓孔。支座砂漿達(dá)到強(qiáng)度后,架橋機(jī)尾部電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪子沿鋼軌走行、前支腿步履縱移過孔,下導(dǎo)梁過孔就位,架設(shè)下一片箱梁。HZQ900型架橋機(jī)架梁工藝流程見圖1。
圖1 HZQ900型架橋機(jī)架梁工藝流程
箱梁架設(shè)工作包含六大工序:提梁、運(yùn)梁、喂梁、落梁、支座錨固、架橋機(jī)過孔。
3.1.1 箱梁及設(shè)備檢查
各種類型架橋機(jī)的安裝、調(diào)試和架梁作業(yè)前應(yīng)編制相應(yīng)的架設(shè)工藝和安全質(zhì)量保證措施,并符合現(xiàn)行《鐵路架橋機(jī)架梁暫行規(guī)程》要求。成品箱梁架設(shè)前由制梁單位向架梁單位提供《箱梁制造技術(shù)證明書》,并共同對成品箱梁外觀進(jìn)行檢查,成品箱梁外形尺寸及外觀質(zhì)量檢查應(yīng)符合《客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》中表 6.1.12—2及表 6.1.12—3的規(guī)定[1~2]。
(1)確認(rèn)設(shè)備已通過技術(shù)監(jiān)督部門的審查認(rèn)證,并具有產(chǎn)品合格證和形式試驗(yàn)報(bào)告單。
(2)確認(rèn)設(shè)備已通過橋涵及路基設(shè)計(jì)單位的施工荷載驗(yàn)算。
(3)確保所有機(jī)組人員均已培訓(xùn)合格,并持證上崗。
(4)運(yùn)架前設(shè)備操作員檢查制動(dòng)器、限位開關(guān)和緊急制動(dòng)開關(guān),保證其處于完好狀態(tài)。
(5)設(shè)備操作員檢查發(fā)動(dòng)機(jī)、電氣裝置是否處于完好狀態(tài)。
(6)機(jī)組人員檢查鋼絲繩是否處于張緊狀態(tài),卷筒槽、滑輪內(nèi)的鋼絲繩纏繞是否正常。
(7)機(jī)組人員檢查設(shè)備及墩臺上有無遺留工具和其他物件,以免在作業(yè)中墜落造成人員和設(shè)備事故。
3.1.2 梁下工程準(zhǔn)備
(1)箱梁架設(shè)前由業(yè)主組織架梁單位、梁下施工單位、監(jiān)理,對梁下工程進(jìn)行交接。
(2)混凝土墩臺交接前,墩臺施工單位應(yīng)對全橋中線、高程、跨度貫通測量,將相關(guān)資料移交架梁單位。并用墨線標(biāo)出各墩臺中心線、支座十字線、梁端線及錨栓孔位置。
(3)箱梁在運(yùn)架前,梁下施工單位應(yīng)及時(shí)清除路基、橋梁墩臺上的障礙物[3]。
準(zhǔn)備工作及要點(diǎn)簡介。
(1)在準(zhǔn)備安裝箱梁內(nèi)將架設(shè)需要物資(支座砂漿、水、支座錨錠鋼棒等)放入箱梁內(nèi)腔。
(2)提梁時(shí),2臺450 t提梁機(jī)同步提梁,在時(shí)間允許的情況下用1擋提梁,但為提高箱梁架設(shè)效率,可用2擋提梁,根據(jù)多榀箱梁的統(tǒng)計(jì),從開始提梁到放置運(yùn)梁車上時(shí)間70 min左右。
(3)在安裝及拆除提梁機(jī)吊具時(shí),配備6名工人,左右兩側(cè)同時(shí)安裝和拆除吊具,可加快提運(yùn)速度。
(4)在提完1榀箱梁完成后,將2臺450 t提梁機(jī)吊具與下一榀箱梁連接,待需提梁時(shí)可立即提梁上運(yùn)梁車。
3.3.1 運(yùn)梁前準(zhǔn)備
(1)運(yùn)梁車應(yīng)每天做好設(shè)備檢查工作、包括燃油是否足夠、胎壓是否足夠,做好維修保養(yǎng),時(shí)刻讓設(shè)備處于良好狀態(tài)。
(2)應(yīng)提前與橋面工作人員協(xié)商好,務(wù)必使運(yùn)梁通道上無大件障礙物。
3.3.2 要點(diǎn)簡介
(1)運(yùn)梁車操作人員應(yīng)非常熟悉操作程序,能準(zhǔn)確地控制好運(yùn)梁車方向,能穩(wěn)住供油量使運(yùn)梁車勻速前進(jìn)。
(2)運(yùn)梁車2名觀察人員注意觀察運(yùn)梁車路線是否處于橋正中,并能及時(shí)清除橋面障礙,觀察路基受力變化情況、箱梁平衡狀態(tài)、輪胎受力情況以及減振油缸工作狀態(tài),遇有路面高差過大或橋縫錯(cuò)臺嚴(yán)重時(shí),應(yīng)停車進(jìn)行處理后再行駛。
(3)根據(jù)多榀箱梁的統(tǒng)計(jì),重載運(yùn)輸箱梁到架橋機(jī)尾部需90 min左右,空載回梁場需70 min左右(運(yùn)距為4 km)。
(4)根據(jù)以上的工序安排及時(shí)間統(tǒng)計(jì),要確保提梁及運(yùn)梁的高效施工,在運(yùn)梁車喂完箱梁后開始返回時(shí),提梁機(jī)開始提梁,待運(yùn)梁車返回梁場后,箱梁也已提至運(yùn)梁車位置,運(yùn)梁車又可以進(jìn)行下一榀箱梁的運(yùn)輸。
(5)運(yùn)梁車裝箱梁啟動(dòng)、起步應(yīng)緩慢平穩(wěn),嚴(yán)禁突然加速或急剎車。重載運(yùn)行速度控制在5 km/h以內(nèi),曲線、坡道地段應(yīng)嚴(yán)格控制在3 km/h以內(nèi),當(dāng)運(yùn)梁車接近架橋機(jī)時(shí)應(yīng)及時(shí)停車,在得到指令后才能喂梁。
3.4.1 工況步驟
工況1:運(yùn)梁車運(yùn)梁至架橋機(jī)(圖2)。
運(yùn)梁平車運(yùn)梁行至架橋機(jī)尾部制動(dòng);
前吊梁行車與梁體前端通過吊具連接。
圖2 運(yùn)梁車運(yùn)梁至架橋機(jī)
工況2:前吊梁行車吊梁前行(圖3)。
前吊梁行車拖梁和運(yùn)梁平車上后臺車配合前移梁體;
梁體繼續(xù)前移,梁體后端至架橋機(jī)尾部;
后吊梁行車與梁體后端通過吊具連接;
前后吊梁行車共同配合前移梁體。
3.4.2 要點(diǎn)簡介
(1)運(yùn)梁車喂梁時(shí),安排6人安裝1、2號天車吊具,每3人1組,左右2側(cè)同時(shí)安裝,可減少喂梁使用時(shí)間;
(2)檢查架橋機(jī)發(fā)電機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、制動(dòng)器、各液壓泵站、鋼絲繩及吊具是否正常;
(3)待前天車和運(yùn)梁車驅(qū)動(dòng)鏈條拉直后,可用2擋喂梁,但到喂梁結(jié)束前必須提前減速,待喂到規(guī)定設(shè)計(jì)位置時(shí),立即停止喂梁。此狀態(tài)下的喂梁時(shí)間為40 min左右。
圖3 前吊梁行車吊梁前行
3.5.1 工況步驟
工況1:前后吊梁行車行至架梁段落梁(圖4)。
前后吊梁行車載梁行至架橋機(jī)架梁段;
降低梁體高度距離墩面200 mm。
工況2:梁體就位(圖5)。
前后、左右調(diào)整梁體位置,梁體就位;
灌漿待砂漿強(qiáng)度達(dá)到20 MPa后架橋機(jī)準(zhǔn)備過孔。
圖4 前后吊梁行車行至架梁段落梁
圖5 落梁就位
3.5.2 要點(diǎn)簡介
(1)在設(shè)備正常情況下,移、落梁均可使用2擋,使用時(shí)間為20 min左右;
(2)移、落梁時(shí),可將拆除的臨時(shí)鋼軌連接上,以便能及時(shí)拖拉鋼軌;
(3)同時(shí),還可將臨時(shí)鋼軌的放置基準(zhǔn)線畫好,使架橋機(jī)能在過孔時(shí)順利沿鋼軌行走,避免出現(xiàn)啃軌等不正?,F(xiàn)象;
(4)在落梁至千斤頂上時(shí),根據(jù)墊石上的墨線高程,大致將4個(gè)500 t吊梁千斤頂頂升到該高程位置,可略高于該高程,以便調(diào)整箱梁的高程;
(5)測量人員在報(bào)出箱梁實(shí)際高度與設(shè)計(jì)高程的高差后,應(yīng)根據(jù)箱梁的4個(gè)觀測點(diǎn)的測量高度全面考慮,使箱梁以較快的時(shí)間調(diào)整到位。
3.5.3 架設(shè)梁高程計(jì)算
預(yù)制梁架設(shè)后,與相鄰預(yù)制梁端的橋面高差不應(yīng)大于10 mm,支點(diǎn)處橋面高程誤差應(yīng)在+0~-20 mm。要達(dá)到此項(xiàng)規(guī)范要求應(yīng)做好以下計(jì)算:
(1)進(jìn)行橋墩臺墊石高程的復(fù)測,計(jì)算出橋墩墊石的實(shí)際高程,然后與設(shè)計(jì)高程進(jìn)行比較,得到實(shí)際高程與設(shè)計(jì)高程的差值為±X1;
(2)進(jìn)行箱梁梁高的復(fù)測,復(fù)測支座中心線與線路中心線的交點(diǎn)處的梁高,在大里程、小里程方向共4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量,用測量出的同一端的梁高取其平均值,用同一端梁高的平均值與設(shè)計(jì)梁高進(jìn)行比較,得到的差值為±X2;
(3)控制梁底與墊石頂?shù)母叱?,進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算,以32 m箱梁為例:支座高度為280 mm,設(shè)計(jì)的灌漿高度為28 mm,在實(shí)際架梁控制中,最終的梁面高程比設(shè)計(jì)低8 mm,計(jì)算公式為
前3步的計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足支座砂漿的厚度在20~30 mm,同時(shí)應(yīng)滿足相鄰箱梁梁端的高差小于3 mm,還應(yīng)滿足4個(gè)臨時(shí)千斤頂每支點(diǎn)反力與4個(gè)支點(diǎn)反力的平均值相差不超過±5%,如果計(jì)算結(jié)果不能滿足上述條件,要求梁場對箱梁進(jìn)行處理。圖6為架橋機(jī)架梁現(xiàn)場。
圖6 900 t架橋機(jī)架梁現(xiàn)場
3.6.1 支座錨固灌漿工序
(1)鑿毛支座就位部位的支撐墊石表面,清除預(yù)留錨栓孔中的雜物,并用水將支撐墊石表面浸濕。
(2)安裝灌漿用預(yù)制鋼模模板,底面設(shè)1層4 mm厚橡膠防漏條,通過膨脹螺栓固定在支撐墊石頂面。
(3)架梁之前在梁的4個(gè)支撐墊石旁擺放千斤頂。
(4)利用架橋機(jī)調(diào)整梁體位置和高程,使螺母對準(zhǔn)支撐墊石上預(yù)留錨栓孔,用薄型液壓缸調(diào)整支點(diǎn)反力,使每個(gè)支點(diǎn)反力不超過4個(gè)支點(diǎn)平均反力的5%,擰緊薄型液壓缸的鎖定螺母。
(5)采用流動(dòng)性非常好的灌漿材料灌注。在支座與支撐墊石之間進(jìn)行重力式灌漿。灌漿過程中應(yīng)從支座中心部位向四周注漿,直至從鋼模與支座底板周邊間隙觀察到灌漿材料全部灌滿為止,不允許中間缺漿。
3.6.2 灌漿要點(diǎn)
(1)灌漿前,將支座錨固孔中的水及雜物清除出來,放置好灌漿模板,并將模板下部縫隙堵塞,防止支座砂漿泄漏。
(2)根據(jù)錨固孔洞大小,計(jì)算好需要的支座砂漿量,實(shí)際用量可略多于計(jì)算量。
(3)支座砂漿水灰比控制在0.13~0.15,確保灌漿層的密實(shí)度和砂漿強(qiáng)度也能按時(shí)達(dá)到。
(4)使用2個(gè)重力式灌漿漏斗,可同時(shí)灌注箱梁一端2個(gè)支座,可縮短灌漿時(shí)間,使灌漿時(shí)間控制在30 min左右。
3.7.1 架橋機(jī)準(zhǔn)備過孔
箱梁支座灌漿見后面的支座安裝工藝,箱梁就位進(jìn)行支座灌漿,采用重力式灌漿法,當(dāng)漿體強(qiáng)度達(dá)到20 MPa后,就可拆除千斤頂,前后吊梁小車的吊具及吊桿脫離梁體,架橋機(jī)開始準(zhǔn)備移到下一跨。
3.7.2 主梁前行過孔
工況1:架橋機(jī)架設(shè)該孔完畢,架橋機(jī)準(zhǔn)備過孔(圖7)。
于橋面鋪設(shè)架橋機(jī)臨時(shí)軌道;
解除架橋機(jī)后支腿臺車下部4個(gè)液壓頂,臺車輪落于軌面上;
頂升輔支腿油缸,使前支腿下調(diào)整節(jié)離開墩面。
工況2:架橋機(jī)前移(圖8)。
圖7 架橋機(jī)架設(shè)該孔完畢,架橋機(jī)準(zhǔn)備過孔
圖8 架橋機(jī)前移
開動(dòng)后支腿臺車電機(jī),使架橋機(jī)前移;
架橋機(jī)前移至設(shè)計(jì)位置;
安裝后支腿臺車液壓頂側(cè)面4個(gè)調(diào)整墊塊;
收回輔支腿油缸,調(diào)整前支腿,支平主梁。
3.7.3 要點(diǎn)簡介
(1)待箱梁落至4個(gè)臨時(shí)千斤頂后,方可拆除前后天車的吊具與箱梁的連接,并將“O”形腿油缸頂升,取出墊塞于架橋機(jī)下的鐵板及木板拖拉鋼軌,并用鐵板墊塞鋼軌下懸空位置,此工作可在灌漿時(shí)同時(shí)進(jìn)行;
(2)主梁過孔時(shí)如軌道擺放居中并梁面平順,可用3檔運(yùn)行,但在臨近梁端時(shí)必須減速。主梁過孔的時(shí)間在20 min左右;
(3)在墊塞“O”形腿下部的鐵板及木板的同時(shí),可將前天車和導(dǎo)梁連接,做好導(dǎo)梁過孔第一步的工作。
3.8.1 工況步驟
工況1:下導(dǎo)梁縱移第一步(圖9)。
前吊梁行車前移吊起下導(dǎo)梁后端;輔支腿臺車吊輪吊起下導(dǎo)梁前端;
前吊梁行車前移,推動(dòng)下導(dǎo)梁前移;
下導(dǎo)梁行至其中心稍后輔支腿1 m處停止,輔助天車?yán)Φ跸聦?dǎo)梁。
圖9 導(dǎo)梁過孔第一步
工況2:下導(dǎo)梁縱移第二步(圖10)。
前吊梁行車和輔助天車吊下導(dǎo)梁同時(shí)前移;
前吊梁行車行至前支腿附近停止;
解除前吊梁行車?yán)Φ酢?/p>
圖10 導(dǎo)梁過孔第二步
工況3:下導(dǎo)梁縱移第三步(圖11)。
輔助天車?yán)^續(xù)拖動(dòng)下導(dǎo)梁前移;
輔助天車拖動(dòng)下導(dǎo)梁至設(shè)計(jì)位置;
支平、調(diào)整、穩(wěn)固下導(dǎo)梁;
拆除架橋機(jī)臨時(shí)軌道;
全面檢查,架橋機(jī)準(zhǔn)備架梁。
圖11 架橋機(jī)導(dǎo)梁過孔完畢
3.8.2 要點(diǎn)簡介
(1)下導(dǎo)梁過孔時(shí),待行走平穩(wěn)時(shí)可使用3檔前進(jìn),但在每一步結(jié)束之前必須減速停止,做好下導(dǎo)梁過孔的下一步準(zhǔn)備工作;
(2)導(dǎo)梁縱移過孔完成后,再整體檢查1次,準(zhǔn)備下榀箱梁的安裝工作;
(3)導(dǎo)梁過孔時(shí)間和退前天車時(shí)間共計(jì)需要50 min左右。
在箱梁安裝前必須檢查墊石預(yù)埋錨固孔位置是否正確,如不正確應(yīng)及時(shí)修正,以免落梁后錨固螺桿放置不到預(yù)埋孔中,造成將箱梁提起,修整預(yù)埋孔洞,這樣既延長箱梁安裝時(shí)間又存在較大安全隱患,對設(shè)備也是一種損傷。
日常要注意各設(shè)備的維修保養(yǎng),檢查出問題必須盡快處理,很多大問題都是由小問題沒有及時(shí)處理而造成的。因此,維修保養(yǎng)一定需要到位,盡可能地避免設(shè)備在工作進(jìn)行過程中出現(xiàn)故障,影響施工作業(yè)。
高效架設(shè)安裝工序見圖12。
圖12 高效架設(shè)安裝工序
圖13 架梁功效分析
(1)簡支架設(shè):可伸縮式的柔性前支腿、剛性O(shè)型后支腿兩支點(diǎn)支撐主梁,形成架梁狀態(tài)為一跨簡支狀態(tài),受力明確;
(2)簡支過孔:吊梁小車、輔助天車及輔支腿相互配合,使架橋機(jī)過孔狀態(tài)為一跨簡支狀態(tài),整機(jī)縱向穩(wěn)定性較大,安全性高;
(3)梁體吊裝穩(wěn)定性好:2臺吊梁小車相互配合,攜梁三維運(yùn)動(dòng),滿足梁體同步吊運(yùn)、橫向微動(dòng)調(diào)整,吊裝梁體采用四點(diǎn)起吊、三點(diǎn)平衡,梁體受力狀態(tài)好;
(4)作業(yè)效率高:架梁、運(yùn)梁工序分離,提高施工作業(yè)效率;
(5)安全可靠:起吊裝置配置監(jiān)控報(bào)警、緊急制動(dòng)裝置、極限限位裝置、超載保護(hù)裝置、卷揚(yáng)機(jī)雙級制動(dòng)、工作環(huán)境風(fēng)力測控裝置;
(6)變跨調(diào)整方便:輔支腿、前支腿等互相配合,滿足架橋機(jī)變跨調(diào)整需要;
(7)配備梁體橫向微調(diào)功能,對位誤差≤2 mm。
HZQ900架橋機(jī)正常變跨工藝為需變下導(dǎo)梁前支腿、前支腿及輔助支腿3個(gè)部件,由于滬杭高速鐵路3標(biāo)跨滬杭特大橋箱梁安裝存在連續(xù)梁多、變跨的特點(diǎn),根據(jù)架橋機(jī)設(shè)計(jì)情況、現(xiàn)場箱梁安裝經(jīng)驗(yàn)得出:當(dāng)遇設(shè)計(jì)為大跨度中間夾一榀小跨度(如:32 m—24 m—32 m)的箱梁安裝時(shí),可采用變導(dǎo)梁前支腿、整機(jī)前支腿,不變輔助支腿的新工藝。采用此工藝可節(jié)約變跨時(shí)間3 h左右,具體工藝步驟如下:
步驟一:當(dāng)32 m箱梁架設(shè)完成后,做好架橋機(jī)過孔準(zhǔn)備(圖14);
步驟二:架橋機(jī)前行24 m,架橋機(jī)前支腿到達(dá)前方墩頂(圖15);
步驟三:架橋機(jī)到達(dá)前方墩頂后,插入架橋機(jī)前支腿銷軸,墊好“O”形腿下部枕木。變下導(dǎo)梁為32 m,按照下導(dǎo)梁的過孔要求,調(diào)運(yùn)下導(dǎo)梁過孔(圖16);
圖14 架設(shè)完畢32 m箱梁
步驟四:拆除前支腿上部螺栓,利用前支腿上部行走將前支腿變?yōu)?4 m,再將整機(jī)前行8 m,將前支腿放置于墩頂,連接前支腿上部螺栓。插入前支腿銷軸。全面檢查,進(jìn)入架梁工況(圖17、圖18)。
圖15 整機(jī)走行到前支腿到達(dá)墩頂
圖16 下導(dǎo)梁過孔邊跨過孔(單位:mm)
圖17 前支腿變跨(單位:mm)
圖18 變跨完成,架梁狀態(tài)(單位:mm)
HZQ900t架橋機(jī)有具有以上特點(diǎn),但有的部件還有待改進(jìn),如:架橋機(jī)掉頭使用的吊裝工具,安裝和拆卸都比較困難,延長了調(diào)頭轉(zhuǎn)場時(shí)間,且安全風(fēng)險(xiǎn)較大;在調(diào)頭后安裝與連續(xù)梁相連接的中間一跨時(shí),由于導(dǎo)梁不夠長,需要再次安裝前支腿下部分及導(dǎo)梁后支腿,并且待導(dǎo)梁后支腿安裝后又立即拆卸,這樣,也延長了架橋機(jī)調(diào)頭轉(zhuǎn)場時(shí)間。
通過以上的工序安排后,從喂梁、灌漿、等待支座砂漿強(qiáng)度到架橋機(jī)過孔完畢具備安裝下孔箱梁條件大約需要330 min到360 min。但在天氣條件允許,各設(shè)備狀況良好,工期比較緊張的情況下,實(shí)行帶頂過跨方案,可節(jié)省等待支座砂漿強(qiáng)度時(shí)間120 min,從而達(dá)到安裝一孔箱梁的時(shí)間縮短到210 min到240 min,能夠?qū)崿F(xiàn)24 h內(nèi)架設(shè)5~6孔箱梁。
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