雷朝兵

（京唐城際鐵路有限公司，河北 唐山063000）

1 概述

預(yù)制節(jié)段拼裝法在我國(guó)鐵路施工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其施工方法是沿橋梁的縱向?qū)⒘后w分割成若干節(jié)段單元進(jìn)行工廠(chǎng)化預(yù)制生產(chǎn)，再逐段運(yùn)至橋位利用移動(dòng)支架造橋機(jī)或移動(dòng)掛藍(lán)進(jìn)行節(jié)段拼裝[1]。目前國(guó)內(nèi)施工的鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁首孔多為橋臺(tái)后路基段部分，線(xiàn)路中建設(shè)節(jié)段預(yù)制場(chǎng)較少，其中大于10m 墩高的尚無(wú)施工經(jīng)驗(yàn)。新建京唐鐵路潮白新河特大橋起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正線(xiàn)長(zhǎng)度1.01km，首孔架設(shè)位置為10m 高橋墩。針對(duì)該高位拼裝，本課題提出吊裝解決方案。

針對(duì)京唐鐵路潮白新河特大橋節(jié)段預(yù)制膠接拼裝箱梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝場(chǎng)地情況，提出了移動(dòng)支架造橋機(jī)高位拼裝的解決方案，包含了大噸位移動(dòng)龍門(mén)吊設(shè)計(jì)、臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)、分段吊裝方案以及大噸位運(yùn)輸裝備的研究等解決方案。通過(guò)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理論初步驗(yàn)算，該方案很好的解決了高位拼裝節(jié)段拼裝造橋機(jī)大噸位吊裝施工難題，不但節(jié)省工期、降低成本，同時(shí)該工藝又適用于眾多橋型，在國(guó)內(nèi)尚屬首次[2]。

2 工程概況

新建京唐鐵路潮白新河特大橋起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正線(xiàn)長(zhǎng)度1.01km?？缭娇绯卑仔潞哟蟮?，潮白新河河道寬度800m?？卓绮贾脼?-（48+80+48）m 雙線(xiàn)連續(xù)箱梁+16-40m 雙線(xiàn)簡(jiǎn)支箱梁+1-（48+80+48）m 雙線(xiàn)連續(xù)箱梁。其中T503#～T521#墩在河道內(nèi)，其它橋墩在河堤外側(cè)，T522#墩身9m，T523#墩身高13m。此處連續(xù)梁及簡(jiǎn)支梁采用新工藝節(jié)段預(yù)制膠拼法施工。采用TPZ80/2500 型移動(dòng)支架移動(dòng)支架架設(shè)施工，該移動(dòng)支架之前使用于新建鄭阜鐵路周淮河特大橋（40m+56m+40m 連續(xù)梁）。

圖1 潮白新河特大橋總體布置圖

（48+80+48）m 連續(xù)梁設(shè)計(jì)預(yù)分為43 個(gè)節(jié)段。原設(shè)計(jì)最大節(jié)塊0#塊最大高度6.65m。其余節(jié)段最大長(zhǎng)度小于5m，最大重量190 噸。連續(xù)梁總重：6900 噸左右。設(shè)計(jì)圖計(jì)劃吊裝三個(gè)節(jié)段張拉一次，中跨合攏段采用現(xiàn)澆施工。

3 節(jié)段拼裝造橋機(jī)簡(jiǎn)介

移動(dòng)支架結(jié)構(gòu)采用了新型分層分節(jié)的三角形桁架結(jié)構(gòu)，節(jié)段之間連接采用對(duì)拉式雙頭螺柱連接型式，保證了接頭的剛度，徹底消除了接頭非常有害的空隙撓度；同時(shí)，移動(dòng)支架結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼Q460C 制造，減輕了結(jié)構(gòu)自重，使移動(dòng)支架主桁架在大懸臂的狀態(tài)下，保證前支腿撓度小于1m，因而能夠成功登上前方墩頂。采用上行懸掛、兩跨邁步縱移式總體方案，主要由主桁框架系統(tǒng)、支承體系、吊梁天車(chē)、懸掛體系、縱移過(guò)孔裝置、操作平臺(tái)和附屬結(jié)構(gòu)等部分組成。采用MIDAS 軟件進(jìn)行計(jì)算簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)、各節(jié)點(diǎn)間固結(jié)。模型節(jié)點(diǎn)合計(jì)863 個(gè)，梁?jiǎn)卧?560 個(gè)，模型見(jiàn)圖2。結(jié)構(gòu)為實(shí)際桿件截面和尺寸建立模型，全部采用梁?jiǎn)卧M，桿件間節(jié)點(diǎn)板螺栓群連接處采用固結(jié)。移動(dòng)支架主梁為靜定簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，邊界約束直接施加在主梁上，移動(dòng)支架及附屬重量以節(jié)點(diǎn)荷載施加。

圖2 移動(dòng)支架midas 模型圖

經(jīng)對(duì)移動(dòng)支架拼裝各步驟最不利位置荷載、各架梁工況進(jìn)行分析計(jì)算，架橋機(jī)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求，可用于工程施工。

4 主要施工方法

節(jié)段拼裝法施工工藝原理就是把整孔箱梁順橋向分割成梁段，在節(jié)段預(yù)制構(gòu)件場(chǎng)進(jìn)行梁段預(yù)制，達(dá)到齡期后運(yùn)至移動(dòng)支架上，按一定的順序擺放拼裝成符合設(shè)計(jì)要求的橋梁形狀，然后涂膠、臨時(shí)張拉、穿鋼鉸線(xiàn)、張拉壓漿，完成整孔箱梁的拼裝架設(shè)，移動(dòng)支架通過(guò)過(guò)孔程序移至下一孔作業(yè)。

本項(xiàng)目節(jié)段預(yù)制場(chǎng)位于潮白新河特大橋T523#墩至T531#臺(tái)之間，梁段從存梁區(qū)喂梁平臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)輸，架梁從潮白新河特大橋T523#墩開(kāi)始，向T501#墩方向架設(shè)。

移動(dòng)支架在膠拼梁場(chǎng)小里程端進(jìn)行預(yù)拼，通過(guò)250t 大龍門(mén)吊整體吊至T522#墩至T523#墩上，然后進(jìn)行后續(xù)邊拼邊拖工序，至移動(dòng)支架拼裝完成，詳見(jiàn)移動(dòng)支架移動(dòng)支架拼裝方案。節(jié)段梁采用250t 大門(mén)吊從預(yù)制場(chǎng)提升到T523#墩和T524#墩的喂梁平臺(tái)，用輪胎式運(yùn)梁車(chē)裝載，運(yùn)至移動(dòng)支架尾部喂梁。

該工程的架設(shè)方案整體分為80m 連續(xù)梁左半聯(lián)架設(shè)、右半聯(lián)架設(shè)、40m 簡(jiǎn)支梁的架設(shè)、80m 連續(xù)梁移動(dòng)支架移動(dòng)支架過(guò)孔和40m 簡(jiǎn)支梁移動(dòng)支架過(guò)孔合計(jì)五大部分。其中80m 梁的架設(shè)及移動(dòng)支架移動(dòng)支架過(guò)孔工況復(fù)雜，難度較大。

5 高位拼裝大噸位吊裝施工裝備研究

5.1 節(jié)段拼裝造橋機(jī)總體拼裝方案研究

通過(guò)原位吊裝、整體分段、大型吊裝、空中對(duì)接等方案解決了高位拼裝節(jié)段拼裝造橋機(jī)施工的技術(shù)難點(diǎn)。第一步：地面拼裝8 個(gè)節(jié)間共38.4m，使用龍門(mén)吊進(jìn)行整體吊裝放置于中支腿與臨時(shí)墩之間。整體吊裝共分2 吊，每吊重191 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個(gè)整體。第二步：地面拼裝大小9 個(gè)節(jié)間共39.88m，使用龍門(mén)吊進(jìn)行整體吊裝放置于臨時(shí)墩與后支腿之間并與第一吊拼接一起。整體吊裝共分2吊，每吊重217 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個(gè)整體。整體吊裝完成后，頂升中后支腿及臨時(shí)墩，脫空臨時(shí)墩并拆除完成。第三步：地面拼裝大小2 個(gè)節(jié)間共9.6m，使用龍門(mén)吊進(jìn)行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側(cè)。整體吊裝共分2 吊，每吊重36 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個(gè)整體。第四步：地面拼裝大小3 個(gè)節(jié)間共7.6m，使用龍門(mén)吊進(jìn)行整體吊裝懸拼接于后支腿小里程側(cè)。整體吊裝共分2 吊，每吊重41 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個(gè)整體。第五步：地面拼裝大小5 個(gè)節(jié)間共21.6m，使用龍門(mén)吊進(jìn)行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側(cè)。整體吊裝共分2 吊，每吊重66 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使成為一個(gè)整體。第六步：地面拼裝大小8 個(gè)節(jié)間共32.8m，使用龍門(mén)吊進(jìn)行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側(cè)。整體吊裝1 吊共重90 噸，完成后對(duì)連接處螺栓進(jìn)行緊固并全面檢查造橋機(jī)各個(gè)部位，做好架梁準(zhǔn)備。

圖3

5.2 大型移動(dòng)龍門(mén)吊研究

研究了大跨度、起升高度、大吊裝承載能力的移動(dòng)門(mén)式起重設(shè)備。該龍門(mén)吊凈跨度26m，凈空43m，由具有特種設(shè)備資質(zhì)的廠(chǎng)家進(jìn)行制作。250t 龍門(mén)吊的主要功能：（1）提梁、喂梁；（2）起吊其他機(jī)具及材料。

表1 龍門(mén)吊主要參數(shù)表

5.3 大型運(yùn)輸設(shè)備研究

研究了大型起重能力的節(jié)段梁運(yùn)輸設(shè)備。

由合肥正浩生產(chǎn)的橋梁節(jié)段運(yùn)梁車(chē)，型號(hào)為ZH250-3，發(fā)動(dòng)機(jī)功率100kw，載重量250t，自重13.5t。運(yùn)梁車(chē)平臺(tái)高度空載時(shí)為1480mm、滿(mǎn)載時(shí)為1450 mm(考慮輪胎壓縮)，即懸掛油缸行程接近0 mm。運(yùn)梁車(chē)行駛時(shí)適用縱坡：≤5%、橫坡：≤4%；空載平地行駛速度應(yīng)控制在10km/h 以?xún)?nèi)，滿(mǎn)載平地行駛速度應(yīng)控制在3km/h 以?xún)?nèi)，正常行駛時(shí)平臺(tái)離地間隙≤150 mm。如圖4，該運(yùn)梁車(chē)能夠滿(mǎn)足72m RPC 混凝土節(jié)段箱梁的運(yùn)輸。

圖4

5.4 節(jié)段拼裝造橋機(jī)吊裝設(shè)備改造研究

研究節(jié)段拼裝造橋機(jī)的吊裝設(shè)備改造設(shè)計(jì)。

6 結(jié)論

本課題針對(duì)該項(xiàng)目提出吊裝解決方案:

6.1 高位整體吊裝拼裝節(jié)段拼裝架橋機(jī)施工方法在國(guó)內(nèi)尚屬首次。

6.2 通過(guò)本課題研究，解決了京唐項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工相關(guān)問(wèn)題。

采用節(jié)段拼裝施工工法原位建造箱梁，操作方法簡(jiǎn)單、機(jī)械化程度高、適應(yīng)范圍廣、節(jié)省圬工多，因而能比較大的節(jié)省工程投資，尤其在橋跨較多、橋墩較高的地區(qū)更為明顯。隨著時(shí)代的進(jìn)步[3]，工程施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、工廠(chǎng)化、機(jī)械化、專(zhuān)業(yè)化已經(jīng)成為國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)施工產(chǎn)品質(zhì)量、外觀(guān)等綜合效益的要求進(jìn)一步提高[4]。該課題的成功實(shí)施，為高山峽谷地區(qū)等地勢(shì)險(xiǎn)要地區(qū)提供了一種施工方法，為今后此型造橋機(jī)的應(yīng)用施工提供了技術(shù)支持，也拓展了節(jié)段拼裝施工的施工適用范圍[5]。