楊科健

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司,天津，300459）

京濱鐵路二標(biāo)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行設(shè)備形式的比選[1]，選用MG450 提梁機(jī)與TLC900C1 運(yùn)梁車(chē)、TLJ900 架橋機(jī)和TLMEL900 移梁機(jī)配合箱梁架設(shè)施工，該設(shè)備為中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司自有設(shè)備，為鄭州大方橋梁機(jī)械有限公司2007 年生產(chǎn)，準(zhǔn)備拼裝于中鐵十八局集團(tuán)有限公司寶坻制梁場(chǎng)（北辰特大橋324#～326#墩柱之間）的提梁站內(nèi)，用于運(yùn)梁車(chē)、架橋機(jī)上橋拼裝和標(biāo)段內(nèi)662 榀箱梁的提梁施工。提梁機(jī)拼裝工作主要是在地面將單件拼裝成各種總成結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)大型吊裝技術(shù)將各結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，形成機(jī)械整體，最后進(jìn)行電氣、液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試，最終完成設(shè)備的拼裝工作。

1 方案提出背景

提梁機(jī)計(jì)劃在2018 年10 月初開(kāi)始進(jìn)場(chǎng)拼裝調(diào)試，同年11 月初達(dá)到提梁施工條件。計(jì)劃采用技術(shù)成熟的拼裝方案進(jìn)行拼裝工作，需要占用含移梁通道、喂梁臺(tái)座和正線墩柱等在內(nèi)約70m×70m 的拼裝場(chǎng)地，絕大多數(shù)使用單位和拼裝廠家都選擇該拼裝方案[2]。而當(dāng)前正是寶坻制梁場(chǎng)箱梁預(yù)制施工高峰期，考慮制梁冬季施工會(huì)造成成本大量增加，計(jì)劃在11 月15 日冬季施工到來(lái)前完成本年度制梁任務(wù)，施工任務(wù)比較繁重，要求提梁機(jī)拼裝時(shí)不允許長(zhǎng)期占用移梁通道。這就讓早期制定的提梁機(jī)拼裝方案因場(chǎng)地原因無(wú)法實(shí)施，對(duì)提梁機(jī)的拼裝工作產(chǎn)生了很大影響，將大大增加拼裝難度。在此種情況下，為實(shí)現(xiàn)提梁機(jī)拼裝工程按期完成，項(xiàng)目部組織拼裝廠家和設(shè)備技術(shù)人員進(jìn)行了研討，制定了本方案。

2 提梁機(jī)設(shè)備介紹

MG450 提梁機(jī)為高鐵箱梁施工的常用設(shè)備之一，單臺(tái)總重410t，外形尺寸為長(zhǎng)17.2m×寬42.8m×高35.5m，主要用于32m、24m、20m 高鐵箱梁的起吊、轉(zhuǎn)移裝車(chē)工作，也用于運(yùn)梁車(chē)、架橋機(jī)設(shè)備拼裝上橋和調(diào)頭作業(yè)。主要由起重小車(chē)總成、主梁總成、支腿（剛、柔）總成、行走大車(chē)、爬梯走臺(tái)、電氣控制、副鉤總成、安全裝置以及液壓系統(tǒng)組成，其中主梁總成、起重小車(chē)總成、剛性支腿總成、柔性支腿總成是尺寸和質(zhì)量最大的構(gòu)件，分別重達(dá)84t、67t、56t、43t。

3 原拼裝方案介紹

該套提梁機(jī)拼裝計(jì)劃選用技術(shù)比較成熟的傳統(tǒng)拼裝方案，而拼裝場(chǎng)地是制約拼裝方案是否可行的重要因數(shù)，其主要用于提梁機(jī)構(gòu)件的擺放、總成結(jié)構(gòu)的拼接和吊車(chē)吊裝工作等。場(chǎng)地要求具體如下：該方案要求提供含提梁站范圍在內(nèi)的，長(zhǎng)寬至少70m×70m 的硬化場(chǎng)地進(jìn)行拼裝作業(yè)，總成結(jié)構(gòu)擺放和大型汽車(chē)吊站位如圖1 所示。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該拼裝方案場(chǎng)地包括提梁站內(nèi)的三個(gè)橋墩（324#～326#）之間的場(chǎng)地、喂梁臺(tái)座和制梁場(chǎng)的部分移梁通道。各總成結(jié)構(gòu)拼接完成后，通過(guò)大型吊裝“立腿”、“上主梁”和吊起重小車(chē)，完成各總成結(jié)構(gòu)的連接，形成提梁機(jī)機(jī)械整體。按該方案施工具有構(gòu)件擺放集中、避免二次倒運(yùn)、利于組織施工、大型汽車(chē)吊工作幅度小、安全穩(wěn)定性好、需要硬化的拼裝場(chǎng)地面積較小等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 提梁機(jī)傳統(tǒng)拼裝方案示意圖

4 狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案

4.1 狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案的基本原理

為保證架梁工期的實(shí)現(xiàn)，對(duì)原方案進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，提出了狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案。該方案的技術(shù)核心是在沿線路方向狹長(zhǎng)的場(chǎng)地上，提梁機(jī)所有構(gòu)件按照一定的方式合理排布，先拼接成各總成結(jié)構(gòu)，再最終連接成整體。需要克服的困難是尺寸較大的主梁、支腿和起重天車(chē)能否擺在正線墩柱之間的場(chǎng)地上，避免對(duì)正線橋墩成品造成損傷，降低對(duì)移梁通道使用的影響，同時(shí)滿足大型吊車(chē)起吊工作要求。通過(guò)圖紙分析和現(xiàn)場(chǎng)踏勘，結(jié)合CAD 模擬，充分利用現(xiàn)場(chǎng)可用場(chǎng)地，成功將主要總成結(jié)構(gòu)分散布置到提梁站范圍內(nèi)，同時(shí)滿足大型汽車(chē)吊吊裝工作需要，如圖2 所示。該方案需要提前對(duì)提梁機(jī)軌道基礎(chǔ)和拼裝場(chǎng)地基礎(chǔ)處理，拼裝場(chǎng)地包括喂梁區(qū)、施工便道和墩柱之間的場(chǎng)地，長(zhǎng)寬尺寸約為100m×40m，在進(jìn)行主梁、支腿吊裝時(shí)，短時(shí)間占用移梁通道和外側(cè)臨時(shí)用地，對(duì)梁場(chǎng)制梁施工影響小。按照該方案，兩臺(tái)提梁機(jī)拼裝完畢后，間距很大，需要分別單獨(dú)調(diào)試，通過(guò)大車(chē)行走臺(tái)車(chē)行走，將兩臺(tái)提梁機(jī)之間的間距調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)距離，達(dá)到兩臺(tái)提梁機(jī)聯(lián)機(jī)工作條件。

該方案需要臨時(shí)占用便道側(cè)兩處長(zhǎng)寬尺寸約25m×15m 的大型吊車(chē)站位，需要提前準(zhǔn)備，而且該兩處位置選取比較重要，過(guò)于靠左或靠右都將可能因吊裝半徑限制，導(dǎo)致支腿和主梁吊裝失敗，或者選擇更大噸位的起重機(jī)來(lái)完成吊裝工作，不經(jīng)濟(jì)。

圖2 提梁機(jī)狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案示意圖

為保證吊裝安全和施工是否可行，對(duì)主要總成結(jié)構(gòu)擺放位置、朝向進(jìn)行了全面思考，主要考慮了以下四點(diǎn)因素：

（1）考慮了各總成結(jié)構(gòu)間以及各總成與墩柱之間要保持一定安全距離，總成結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，起吊高度高吊裝刮碰容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生和墩柱受損。

（2）考慮了起重機(jī)吊裝站位位置，以及其工作需要的工作空間，特別是大型起重機(jī)工作幅度大，其能否安全順利進(jìn)行吊裝作業(yè)，直接制約設(shè)備拼裝是否可行。

（3）考慮了柔性支腿、剛性支腿總成擺放位置要靠近各自對(duì)應(yīng)的行走臺(tái)車(chē)，這一點(diǎn)比較重要，避免起吊后，不能安全順利固定在鋼軌上的行走臺(tái)車(chē)上，造成危險(xiǎn)。

（4）考慮了主梁起吊后能夠上下左右微調(diào)，順利對(duì)位，選擇采用兩臺(tái)大型起重機(jī)抬吊，保證主梁總成短時(shí)間內(nèi)固定到支腿（剛、柔）總成法蘭盤(pán)上，確保吊裝安全。

因此，按照狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案進(jìn)行提梁機(jī)的拼裝，對(duì)構(gòu)配件的擺放有嚴(yán)格要求，要求兩臺(tái)提梁機(jī)的剛性支腿總成都放置在正中間兩根墩柱之間的場(chǎng)地上，柔性支腿總成和主梁總成分別放置在兩側(cè)的兩根墩柱之間的場(chǎng)地上，同時(shí)，要求剛性支腿總成靠近制梁場(chǎng)移梁通道方向，柔性支腿總成靠近墩柱方向，主梁總成在兩者之間，如圖2 所示。

4.2 設(shè)備軌道基礎(chǔ)處理

由于天津地區(qū)地下水位高，地基濕軟，承載力差，需要對(duì)提梁機(jī)鋼軌軌道結(jié)構(gòu)地基進(jìn)行處理，保證地基有足夠的承載力，保證提梁機(jī)運(yùn)行安全。參照鐵路線下施工類似經(jīng)驗(yàn)，選用CFG 樁[3]或者PHC樁[4]處理效果良好，由于提梁站范圍內(nèi)存在墩柱澆筑施工，為避免交叉作業(yè)影響雙方工期，選用了PHC 樁對(duì)地基處理，該方法施工快，影響面小，接著制作提梁機(jī)軌道基礎(chǔ)，其主要工作有基礎(chǔ)開(kāi)挖、綁扎鋼筋、澆筑C30 水泥混凝土和養(yǎng)護(hù)等，這里不再詳述。

4.3 設(shè)備拼裝場(chǎng)地基礎(chǔ)處理

按照要求，需要對(duì)拼裝場(chǎng)地基礎(chǔ)進(jìn)行硬化處理，特別是對(duì)墩柱附近的泥漿池的處理尤為重要，保證處理后的場(chǎng)地達(dá)到設(shè)備構(gòu)件擺放和吊裝承載要求[5]，地面承載力為不小于400KPa。磚渣加固軟弱土效果良好[6]，具有成本低、工期短、清除方便的優(yōu)點(diǎn)，其處理主要工作有基礎(chǔ)開(kāi)挖、分層填筑磚渣、分層壓實(shí)等。

今年前3季度我國(guó)的中高密度纖維板進(jìn)口完成14萬(wàn)t，比上年同期增長(zhǎng)7.65%。主要進(jìn)口來(lái)源國(guó)有：新西蘭、德國(guó)、比利時(shí)等。進(jìn)口金額達(dá)到1.07億美元，比上年同期增長(zhǎng)8.86%。

4.4 拼裝

拼裝步驟如下：施工準(zhǔn)備→布置放線、安放錨點(diǎn)→大車(chē)行走、下橫梁擺放→1＃柔性支腿、剛性支腿、主梁、起重小車(chē)總成拼裝，并擺放到預(yù)先設(shè)計(jì)的位置→2＃ 提梁機(jī)組裝→2＃ 剛?cè)嵬鹊跹b→拉纜風(fēng)繩→2＃ 主梁吊裝→2＃ 起重小車(chē)吊裝→汽車(chē)吊移位→1＃ 剛?cè)嵬鹊跹b→拉纜風(fēng)繩→1＃主梁吊裝→1＃起重小車(chē)吊裝→司機(jī)室及其它附件吊裝→電氣系統(tǒng)安裝→拆除纜風(fēng)→系統(tǒng)調(diào)試。

4.4.1 鋼絲繩選擇

鋼絲繩的選擇應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范的要求，應(yīng)按

（1）式計(jì)算選取鋼絲繩[7]，鋼絲繩長(zhǎng)度要滿足現(xiàn)場(chǎng)吊裝需要，進(jìn)行吊裝時(shí)采取包角處理措施，保證鋼絲繩吊裝安全，本方案大件吊裝選用選取6×37-φ56mm 纖維芯鋼絲繩。

式中：

F0－鋼絲繩最小破斷拉力，單位為KN；

R0－鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度,單位為MPa；

K'－某一制定結(jié)構(gòu)鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)。

4.4.2 起重機(jī)選擇

為提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率，節(jié)約成本，現(xiàn)場(chǎng)選用汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝。選用噸位較大的汽車(chē)吊，計(jì)劃選用300t 汽車(chē)吊，實(shí)現(xiàn)所有尺寸大、質(zhì)量重的總成結(jié)構(gòu)吊裝，以控制大型汽車(chē)吊進(jìn)退場(chǎng)次數(shù)，減少臺(tái)班數(shù)，控制使用吊車(chē)的費(fèi)用。吊裝必須按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范[8]要求實(shí)施，操作人員聽(tīng)從指揮命令，起吊過(guò)程要慢、速度平穩(wěn)，杜絕加減速過(guò)快導(dǎo)致動(dòng)載荷系數(shù)變化過(guò)巨[9]，影響吊裝安全。由于場(chǎng)地限制，進(jìn)行支腿、主梁吊裝時(shí)，汽車(chē)吊工作幅度較大，選擇汽車(chē)吊需要進(jìn)行檢算。通過(guò)CAD 模擬，支腿、主梁吊裝時(shí)，汽車(chē)吊站位起吊工作幅度約12m，起重小車(chē)吊裝時(shí)，工作空間充裕，可以小至8m。

4.5.2.1 柔性支腿總成吊裝

柔性支腿總成重43.1t，其法蘭頂面標(biāo)高為29m，起吊時(shí)，汽車(chē)吊工作幅度12m，機(jī)臂總起升垂直高度取35m，則吊車(chē)機(jī)臂長(zhǎng)37m，查汽車(chē)吊參數(shù)表，300t 汽車(chē)吊可以吊裝61t，61t＞43.1t，滿足要求。

4.5.2.2 剛性支腿總成吊裝

剛性支腿總成重56t，其法蘭頂面標(biāo)高為29m，起吊時(shí)，汽車(chē)吊工作幅度約12m，汽車(chē)吊機(jī)臂總起升垂直高度選擇35m，則吊車(chē)機(jī)臂長(zhǎng)37m，查汽車(chē)吊參數(shù)，300t 汽車(chē)吊可以吊裝61t，61t＞56t，滿足要求。

4.5.2.3 主梁總成吊裝

主梁總成長(zhǎng)41m，為保證吊裝安全和裝配的靈活性，選用兩臺(tái)性能相同的汽車(chē)吊抬吊完成[10]，雙機(jī)抬吊時(shí)起吊重量不得超過(guò)兩臺(tái)起重機(jī)在該工況下允許起重量總和的75%,單臺(tái)起吊重量不超過(guò)額定起重量80%。主梁總成重84t，主梁頂面標(biāo)高32m，汽車(chē)吊工作幅度約12m，汽車(chē)吊機(jī)臂總起升垂直高度選擇37m，則吊車(chē)機(jī)臂長(zhǎng)38.9m，查汽車(chē)吊參數(shù)表，300t 汽車(chē)吊可以吊裝61t，（61t+61t）×75%=91.5t＞84t，61t×80%=48.8t＞84t/2=42t，滿足要求。

4.5.2.4 起重小車(chē)吊裝

起重小車(chē)總成重67t，小車(chē)頂面標(biāo)高36m，汽車(chē)吊機(jī)臂總起升垂直高度取39m，汽車(chē)吊工作幅度8m，則吊車(chē)機(jī)臂長(zhǎng)39.8m，查汽車(chē)吊參數(shù)表，300t 汽車(chē)吊可以吊裝80t，80t＞67t=73.7t，滿足要求。

綜上所述，完成所有尺寸大、質(zhì)量重的總成結(jié)構(gòu)吊裝，選擇兩臺(tái)300t 的汽車(chē)吊滿足要求。

4.5.3 其他

提梁機(jī)拼裝調(diào)試技術(shù)方案要符合相關(guān)安裝、調(diào)試規(guī)范的規(guī)定[11]，專家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)后組織實(shí)施，施工過(guò)程要注意提梁機(jī)安裝程序及技術(shù)要點(diǎn)[12]。另外，特別需要注意的是天津地區(qū)多風(fēng)，風(fēng)級(jí)較高，拼裝時(shí)需要注意風(fēng)載荷的影響[13]，選擇符合要求的纜風(fēng)繩，并按照要求設(shè)置，保證作業(yè)人員和吊裝作業(yè)安全。

5 狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案和傳統(tǒng)拼裝方案對(duì)比

狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案是以移梁通道不允許長(zhǎng)時(shí)間占用，拼裝場(chǎng)地受限為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)拼裝方案進(jìn)行了改進(jìn)、優(yōu)化，保證制梁場(chǎng)箱梁預(yù)制和提梁機(jī)拼裝雙方的工期,該方案具有以下優(yōu)缺點(diǎn)。

5.1 狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案優(yōu)點(diǎn)

（1）該方案避免了長(zhǎng)時(shí)間占用移梁通道，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備拼裝和制梁同時(shí)進(jìn)行。在天氣較好的情況下，一般單臺(tái)提梁機(jī)上兩根主梁只需要1-2 天，移梁作業(yè)可以在吊裝空閑間完成，制梁場(chǎng)可按照制梁計(jì)劃進(jìn)行施工，對(duì)其進(jìn)度影響很小，避免了制梁場(chǎng)冬施成本的投入。

（2）狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案比傳統(tǒng)拼裝方案構(gòu)配件擺放更為分散，可以多點(diǎn)作業(yè)，有利于搶工期，通過(guò)該方案施工，項(xiàng)目部實(shí)現(xiàn)了15 天完成提梁機(jī)拼裝工作的新紀(jì)錄，比傳統(tǒng)拼裝方案30 天節(jié)省了一半的時(shí)間。

5.2 狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案缺點(diǎn)

（1）狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案占用場(chǎng)地更大，需要硬化的區(qū)域更多，費(fèi)用較高，特別是墩柱基礎(chǔ)施工留下的泥漿池，將增加拼裝場(chǎng)地基礎(chǔ)硬化費(fèi)用。在外側(cè)，需要臨時(shí)征用兩塊吊車(chē)占位用地，需要在起支腿和主梁前完成硬化工作。

（2）需要長(zhǎng)時(shí)間占用施工便道，影響施工便道的通行。

6 結(jié)語(yǔ)

京濱鐵路二標(biāo)采用狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案，在場(chǎng)地條件比較苛刻的情況下，成功拼裝了MG450 提梁機(jī)，避免了制梁場(chǎng)冬施數(shù)百萬(wàn)元的成本投入。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)拼裝實(shí)施驗(yàn)證，狹長(zhǎng)場(chǎng)地拼裝方案實(shí)施難度較小，費(fèi)用可控，為以后類似工程提供了參考和技術(shù)支持，具有可借鑒的重要意義。