王海鵬

中鐵建西北投資建設(shè)有限公司

1 引言

隨著國(guó)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(lái)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(wú)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(huì)給橋梁架設(shè)帶來(lái)諸多困難，使得施工需要相應(yīng)架橋機(jī)等大型機(jī)械的配合[1-2]。目前，從運(yùn)梁機(jī)與架橋機(jī)是否分離考慮，架橋機(jī)主要分為分離式架橋機(jī)和運(yùn)架一體機(jī)。分離式架橋機(jī)主要應(yīng)用于需要穿越的隧道少、無(wú)須在隧道洞口架梁的情況[3]。對(duì)于復(fù)雜山區(qū)，分離式架橋機(jī)施工易受到限制，這促使了運(yùn)架一體機(jī)的應(yīng)用和研究[4]。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于運(yùn)架一體機(jī)主要集中于設(shè)計(jì)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(shí)際工程，對(duì)復(fù)雜山區(qū)運(yùn)架一體機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行研究，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，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(yùn)專線是中國(guó)“四縱四橫”客運(yùn)網(wǎng)主骨架之一杭長(zhǎng)客運(yùn)專線中的主要標(biāo)段，全長(zhǎng)50.263km。該區(qū)域?yàn)閺?fù)雜山區(qū)，標(biāo)段橋隧總長(zhǎng)度占比高達(dá)85.795%，且橋隧普遍無(wú)路基相連。在該地區(qū)進(jìn)行箱梁架設(shè)時(shí)，運(yùn)架梁還需要通過(guò)空間有限的隧道，導(dǎo)致施工過(guò)程中存在以下問(wèn)題。

（1）運(yùn)架梁通過(guò)空間有限的隧道時(shí)，需要架橋機(jī)小解體，此過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，影響施工效率。

（2）在對(duì)隧道進(jìn)出口兩端進(jìn)行箱梁架設(shè)時(shí)，需要在洞口現(xiàn)澆兩至三榀箱梁來(lái)提供架橋機(jī)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(wú)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(guò)隧道安全運(yùn)架梁，又要能在橋隧無(wú)地基相連情況下的進(jìn)行箱涵零距離架設(shè)。普通分離式架橋機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿足施工的可行性和高效性需求，需要針對(duì)工程需要合理選擇架橋機(jī)械，并針對(duì)施工主要難點(diǎn)對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 架橋機(jī)械選擇

架橋機(jī)械的選擇主要有分離式架橋機(jī)和運(yùn)架一體機(jī)，其適用性對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 分離式架橋機(jī)和運(yùn)架一體機(jī)對(duì)比分析

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

圖1 運(yùn)架一體機(jī)

3.2 運(yùn)架梁過(guò)隧道

杭長(zhǎng)客專隧道從仰拱頂部至拱頂高9859mm，運(yùn)架一體機(jī)中位運(yùn)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(yùn)梁方式通過(guò)隧道，設(shè)備可以很方便地通過(guò)隧道，且可以不用考慮預(yù)留隧道填充來(lái)保證運(yùn)梁高度。

圖2 低位提梁通過(guò)隧道

在運(yùn)架梁過(guò)隧道過(guò)程中，需要注意以下兩點(diǎn)。

圖3 箱梁架設(shè)工藝流程圖

（1）及時(shí)檢查照明和邊墻測(cè)距儀等設(shè)備，確保其正常工作。

（2）采取低位運(yùn)梁時(shí)（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(lái)保證運(yùn)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(gè)箱梁架設(shè)過(guò)程中，施工難點(diǎn)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(jìn)行優(yōu)化。

3.3.1 隧道洞口箱梁架設(shè)

一般分離式架橋機(jī)在橋隧零距離架梁時(shí)，需對(duì)洞口兩至三榀箱梁進(jìn)行現(xiàn)澆，來(lái)提供架橋機(jī)架梁工作面，而運(yùn)架一體機(jī)不用對(duì)洞口箱梁進(jìn)行現(xiàn)澆，能有效地降低施工成本。

3.3.1.1 隧道進(jìn)口零距離架梁

隧道進(jìn)口進(jìn)行零距離架梁時(shí)，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(jìn)入隧道。

圖4 隧道進(jìn)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(yùn)架一體機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，隧道出口零距離架設(shè)箱梁時(shí)，不需要對(duì)下導(dǎo)梁進(jìn)行改造以適應(yīng)隧道尺寸限制，簡(jiǎn)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(tái)進(jìn)行錨固。

圖5 提梁

（2）運(yùn)架機(jī)與導(dǎo)梁車對(duì)接，推梁行進(jìn)，放置中支腿和前支腿于相應(yīng)橋墩并錨固。

圖6 運(yùn)架機(jī)與導(dǎo)梁車對(duì)接

（3）運(yùn)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(duì)位，架設(shè)完成。

圖7 箱梁與橋墩對(duì)位

3.3.2 首孔箱梁架設(shè)

運(yùn)架梁出隧道后，進(jìn)行首孔箱梁架設(shè)，其施工工藝主要包括導(dǎo)梁機(jī)就位、提梁、運(yùn)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(jī)就位

（1）定位：將導(dǎo)梁機(jī)通過(guò)起吊裝置置于橋臺(tái)，以進(jìn)行定位。

（2）初次錨固：運(yùn)架一體機(jī)向前推進(jìn)，將中滾輪支腿對(duì)位錨固；架梁小車前移，前滾輪支腿與墩頂錨固；導(dǎo)梁機(jī)移至橋臺(tái)，后滾輪支腿與橋臺(tái)錨固。

（3）解錨與二次錨固：導(dǎo)梁機(jī)向前推進(jìn)，解除前、中滾輪支腿錨固，移至下一橋墩進(jìn)行錨固；調(diào)整導(dǎo)梁機(jī)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(jī)于橋墩處作為兩跨支撐，導(dǎo)梁與橋臺(tái)通過(guò)預(yù)設(shè)鋼筋拉錨，并于首跨處設(shè)置四個(gè)測(cè)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(wú)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(diǎn)起吊、三點(diǎn)平衡”，通過(guò)運(yùn)架一體機(jī)提運(yùn)箱梁。

3.3.2.3 運(yùn)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(yùn)架一體機(jī)操作、運(yùn)行、排險(xiǎn)等。

（3）通過(guò)隧道：需重點(diǎn)關(guān)注，及時(shí)檢查照明和邊墻測(cè)距儀等設(shè)備，確保運(yùn)梁安全。

3.3.2.4 喂梁

（1）對(duì)接：箱梁就位，運(yùn)架一體機(jī)與導(dǎo)梁機(jī)對(duì)位對(duì)接。

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

（3）導(dǎo)梁機(jī)前抽，為落梁預(yù)留位置。

3.3.2.5 落梁

（1）對(duì)位：梁水平下落至距墊石頂500mm時(shí)進(jìn)行對(duì)位

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

（3）落梁完成，運(yùn)架一體機(jī)返回進(jìn)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(guò)膨脹螺栓進(jìn)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(guò)千斤頂調(diào)節(jié)標(biāo)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(jī)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(yùn)架一體機(jī)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(xiàng)目的成功應(yīng)用，從運(yùn)架一體機(jī)優(yōu)勢(shì)及方案整體優(yōu)勢(shì)對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

4.1 運(yùn)架一體機(jī)優(yōu)勢(shì)

運(yùn)架一體機(jī)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(duì)此，進(jìn)一步總結(jié)了運(yùn)架一體機(jī)的應(yīng)用在同類工程中的優(yōu)勢(shì)。

（1）運(yùn)架一體機(jī)的使用整合了作業(yè)人員，為項(xiàng)目大幅節(jié)約了成本。

（2）運(yùn)架一體機(jī)由于受運(yùn)距影響較大，工效指標(biāo)雖不能跟分離式架橋機(jī)相比，但在山區(qū)過(guò)隧道架梁有著天然優(yōu)勢(shì)，僅無(wú)拆解過(guò)隧道一項(xiàng)，就可將工效的劣勢(shì)扭轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。

（3）運(yùn)架一體機(jī)由于機(jī)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(lái)滿足設(shè)備的通過(guò)性，能輕松通過(guò)隧道運(yùn)架梁。

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

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

（2）運(yùn)架一體機(jī)在通過(guò)梁縫處須用沙袋填塞梁縫，使設(shè)備平穩(wěn)度過(guò)梁縫，減少因振動(dòng)引起的設(shè)備故障。

4.2 方案整體優(yōu)勢(shì)

4.2.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

采用運(yùn)架一體機(jī)逐孔吊裝、運(yùn)輸、架設(shè)完成自預(yù)制場(chǎng)到建設(shè)工地的成套施工方法，具有施工組織周期性強(qiáng)、減少現(xiàn)場(chǎng)施工量、節(jié)省費(fèi)用，節(jié)約工期、減低各種事故發(fā)生的概率等優(yōu)點(diǎn)，是目前山區(qū)過(guò)隧道架梁最為有效地施工組織形式。運(yùn)架一體機(jī)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(guò)程中，喂梁到位時(shí)，運(yùn)架一體機(jī)采用后大車整機(jī)制動(dòng)，采用“氣剎”和“液壓馬達(dá)”雙重制動(dòng)，前面支腿采用精軋螺紋鋼栓固，前中支腿拉桿聯(lián)動(dòng)制動(dòng)，與分離式架橋機(jī)相比提高了架梁時(shí)的安全性。

（2）在運(yùn)架一體機(jī)使用中，運(yùn)架一體機(jī)掉頭可通過(guò)將設(shè)備液壓管路及指揮口令進(jìn)行調(diào)整（方向相反），避免運(yùn)架一體機(jī)機(jī)體掉頭，只需提供導(dǎo)梁掉頭所用場(chǎng)地，節(jié)省梁場(chǎng)用地。

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

4.2.2 效益優(yōu)勢(shì)

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

4.2.2.1 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

普通分離式架橋機(jī)受機(jī)械特點(diǎn)限制，橋隧零距離相連時(shí)為滿足架橋機(jī)首架提梁高度需提供70m 的架梁空間，根據(jù)本標(biāo)段梁場(chǎng)分部，按各梁場(chǎng)任務(wù)區(qū)統(tǒng)計(jì)如采用分離式架橋機(jī)架設(shè)，需將出隧道口14榀32m，4榀24m 箱梁進(jìn)行現(xiàn)澆施工，依據(jù)標(biāo)段包價(jià)清單，24m箱梁預(yù)制及架設(shè)費(fèi)用分別50.98萬(wàn)元和8.3萬(wàn)元，現(xiàn)澆為75.61 萬(wàn)元；32m 箱梁預(yù)制及架設(shè)費(fèi)用分別67.03 萬(wàn)元和9.82萬(wàn)元，現(xiàn)澆為101.70萬(wàn)元，采取預(yù)制為項(xiàng)目節(jié)省直接成本413.22萬(wàn)元。

4.2.2.2 工期優(yōu)勢(shì)

本項(xiàng)目共有隧道14座，明洞1座，其中過(guò)運(yùn)架梁12座，按梁場(chǎng)任務(wù)區(qū)劃分統(tǒng)計(jì)，橋機(jī)最多通過(guò)隧道6座，最少為3座，分離式架橋機(jī)由于設(shè)備外形特大點(diǎn)，在通過(guò)隧道時(shí)，隧道不僅需要將填充預(yù)留一定高度來(lái)滿足架橋機(jī)通過(guò)，還要對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行小解體，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，分離式架橋機(jī)過(guò)隧道小解體與組裝時(shí)間最少需要20天左右，這將大大延誤標(biāo)段工期。為項(xiàng)目施工組織帶來(lái)很大的困難，并加大了項(xiàng)目成本投入。

4.2.2.3 社會(huì)優(yōu)勢(shì)

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

5 結(jié)論

本文針對(duì)運(yùn)架一體機(jī)在復(fù)雜山區(qū)箱梁架設(shè)施工中的應(yīng)用，對(duì)施工方案進(jìn)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(diǎn)。

（1）運(yùn)架梁過(guò)隧道時(shí)，運(yùn)架一體機(jī)無(wú)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(yùn)架一體機(jī)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(chǎng)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(hù)了環(huán)境。