禚峰

(中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東 濰坊 276827)

1 工程概況

沈陽至?？趪腋咚俟飞俏碴懾S至深圳龍崗段是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃“2 縱”G15 沈陽至?？趪腋咚俟返囊欢?，同時(shí)也是廣東省“十縱五橫兩環(huán)”高速公路主骨架中第五條橫線的一段，是聯(lián)系粵東地區(qū)與珠三角核心區(qū)的交通大動(dòng)脈。深汕西高速改擴(kuò)建TJ9合同段位于汕尾市海豐縣梅隴鎮(zhèn)228國道左側(cè)圍湖村附近，梅隴互通主線橋?yàn)樽笥曳蛛x式橋梁，全長1648.2m，起止樁號(hào)為：K46+977.9～K48+626.1(右線)，K46+978.4～K48+626.6(左線)，下部結(jié)構(gòu)型式分為兩種：一種為φ600mm預(yù)制管樁基礎(chǔ)+現(xiàn)澆承臺(tái)+預(yù)制拼裝墩柱、蓋梁，另一種形式為鉆孔樁+現(xiàn)澆墩柱、蓋梁，上部結(jié)構(gòu)為25m/30m預(yù)應(yīng)力小箱梁。

梅隴互通主線橋施工是一個(gè)復(fù)雜而困難的過程，需要跨越道路、河流或其他障礙物，施工空間有限。此外，因?yàn)殚L時(shí)間的施工可能會(huì)對交通流暢性、商業(yè)活動(dòng)和居民生活造成嚴(yán)重影響，在有限的時(shí)間內(nèi)和空間內(nèi)完成高質(zhì)量的施工工作成為一個(gè)重大挑戰(zhàn)。為此，墩梁一體機(jī)施工方式被引入，以有效提高施工效率。墩梁一體機(jī)是一種先進(jìn)的施工設(shè)備，它能夠?qū)㈩A(yù)制的墩柱、蓋梁和箱梁進(jìn)行拼接，避免了現(xiàn)澆墩柱和更換機(jī)具花費(fèi)的時(shí)間，大大提高了施工效率[1-2]。

2 墩梁一體設(shè)備

如圖1所示，墩梁一體機(jī)的設(shè)計(jì)采用雙主梁、四支腿、兩主天車和輔助天車的結(jié)構(gòu)形式。四條支腿支撐主梁，前、后輔助支腿(最前面和最后面的支腿)與主梁固定連接，前、后支腿(中間的兩條支腿)通過縱移托輥輪箱支撐主梁。前、后主支腿通過電機(jī)減速機(jī)輪軌驅(qū)動(dòng)主梁帶著前后輔助支腿縱移過孔，前后主支腿通過電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)吊掛輪箱，吊掛在主梁上自行過孔，可實(shí)現(xiàn)墩柱、蓋梁架設(shè)和雙T梁架設(shè)作業(yè)[3]。

1 -主梁 2-前輔助支腿 3-前支腿 4-后支腿 5-后輔助支腿 6-天車 7-橫移軌道 8-液壓系統(tǒng) 9-電氣系統(tǒng) 10-附屬結(jié)構(gòu) 11-蓋梁擋漿抱箍及蓋梁支撐支架 12-立柱安裝牛腿 13-10t輔助小車

天車縱、橫移均設(shè)置兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)正常速度走行，縱、橫移油缸驅(qū)動(dòng)微速走行。一體機(jī)三個(gè)作業(yè)面同時(shí)施工，可滿足前方安裝墩柱、蓋梁的同時(shí)，后方架設(shè)預(yù)制梁，且一體機(jī)具備墩柱支撐牛腿(臨時(shí)支撐、調(diào)整、固定墩柱用)、蓋梁擋漿抱箍(模板)、蓋梁支撐支架(臨時(shí)支撐蓋梁用)的吊裝、定位、安裝功能。表1給出了墩梁已提及的具體運(yùn)行參數(shù)，其適用于30m 跨徑及以下小箱梁的架設(shè)、安裝，同時(shí)適用于40m跨徑160t普通公路梁架設(shè)。

表1 墩梁一體機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

3 墩梁一體化施工方案

3.1 預(yù)制墩柱安裝

預(yù)制拼裝法施工的墩柱與承臺(tái)之間，采用榫槽對位、鋼筋錯(cuò)位承插，超高強(qiáng)混凝土UHPC連接的形式。預(yù)制墩柱安裝工藝流程如圖2所示，通過GPS導(dǎo)航初定位系統(tǒng)對天車運(yùn)行導(dǎo)航，使立柱進(jìn)入激光精定位范圍，由激光精定位系統(tǒng)引導(dǎo)墩柱和蓋梁精確就位，天車正常速度走行時(shí)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪沿軌道走行，天車微動(dòng)走行時(shí)，由縱移及橫移油缸驅(qū)動(dòng)完成。承臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，方可進(jìn)行立柱拼裝作業(yè)。承臺(tái)頂設(shè)調(diào)節(jié)墊塊，墊塊控制標(biāo)高、垂直度、墊層厚度，下層為不銹鋼板，上層為橡膠層，總厚度20mm。

圖2 預(yù)制墩柱安裝工藝流程

如圖3所示，在預(yù)制立柱吊裝作業(yè)前，使用由柜式空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、氣動(dòng)鑿毛機(jī)等設(shè)備組成氣動(dòng)成套設(shè)備對承臺(tái)及立柱接觸面進(jìn)行鑿毛，再使用高壓水槍將鑿毛面清塵及濕潤，最后使用高壓氣管清除多余積水。安裝擋漿板、千斤頂，立柱四周安裝支撐牛腿[4]。設(shè)置8個(gè)支撐牛腿，牛腿下面四周放置擋漿板和頂推絲杠，用于對墩柱位置進(jìn)行微小調(diào)整，每個(gè)牛腿上設(shè)置有1臺(tái)手動(dòng)千斤頂，用于支撐墩柱和調(diào)整墩柱姿態(tài)。

(a)承臺(tái)表面鑿毛

一體機(jī)天車將立柱緩慢放置到承臺(tái)頂面鋼板上，通過激光精定位系統(tǒng)來引導(dǎo)墩柱在承臺(tái)上方就位，通過承臺(tái)頂面放置的2cm厚鋼板、2mm薄鋼板和立柱四周八臺(tái)千斤頂來調(diào)整立柱的偏位、垂直度及標(biāo)高。初步調(diào)試到位后將立柱吊起，準(zhǔn)備開始鋪設(shè)砂漿墊層。

在砂漿墊層完成后立即進(jìn)行立柱安裝工作。立柱就位吊裝時(shí)將柱底外漏鋼筋對準(zhǔn)承臺(tái)外露鋼筋間隙緩緩下落，立柱沿四周倒角限位板下放，并通過激光定位系統(tǒng)復(fù)測下口中線。中心墊塊未受力前可再次進(jìn)行微調(diào)；中心墊塊受力后，分級(jí)卸力，復(fù)測立柱上口中線，微調(diào)千斤頂，行最終精調(diào)工作。利用在四柱的四周安置的八臺(tái)千斤頂校正立柱的垂直度。立柱對位完成后，對承臺(tái)與立柱間濕接縫進(jìn)行澆筑UHPC超高性能混凝土。

3.2 蓋梁安裝

預(yù)制拼裝法施工的墩柱與蓋梁之間，采用榫槽對位、鋼筋錯(cuò)位承插，超高強(qiáng)混凝土UHPC連接的形式。預(yù)制蓋梁的安裝工藝流程如圖4所示，通過GPS導(dǎo)航初定位系統(tǒng)對天車運(yùn)行導(dǎo)航，使蓋梁進(jìn)入激光精定位范圍，由激光精定位系統(tǒng)引導(dǎo)蓋梁精確就位，天車正常速度走行時(shí)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪沿軌道走行，天車微動(dòng)走行時(shí)，由縱移及橫移油缸驅(qū)動(dòng)完成。施工前先將與混凝土接觸面進(jìn)行鑿毛清理，將其表面浮塵、油污、松動(dòng)顆粒等清理干凈，并用水充分潤濕，但不得存在積水。

圖4 預(yù)制蓋梁安裝工藝流程

墩梁一體機(jī)架橋設(shè)備的蓋梁安裝是施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在蓋梁試吊階段，主要是對蓋梁外露鋼筋和立柱頂部預(yù)埋鋼筋之間的定位精度進(jìn)行初步檢測，以確保滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，還需要對蓋梁的軸線和標(biāo)高進(jìn)行初步調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)蓋梁與墩柱之間的精確定位安裝，可以利用激光精確定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)對蓋梁的精確定位，從而保證蓋梁的軸線和標(biāo)高的準(zhǔn)確性。在安裝過程中，蓋梁的軸線可以通過吊具進(jìn)行調(diào)整，確保其精確下落。而蓋梁的外側(cè)端部標(biāo)高則可以通過手動(dòng)千斤頂進(jìn)行微調(diào)糾正。

當(dāng)蓋梁就位進(jìn)行吊裝時(shí)，需要將蓋梁的外露鋼筋對準(zhǔn)柱頂?shù)耐饴朵摻铋g隙，緩慢地使蓋梁下降。同時(shí)，需要復(fù)測蓋梁的軸線、標(biāo)高、垂直度等數(shù)據(jù)，以確保安裝的準(zhǔn)確性。在中心墊塊未受力之前，還可以進(jìn)行蓋梁的微調(diào)。但是一旦中心墊塊受力后，就需要進(jìn)行分級(jí)卸力，使抱箍逐步受力。此時(shí)，蓋梁的垂直度和標(biāo)高的控制將由激光精確定位系統(tǒng)來完成。當(dāng)蓋梁安裝就位后，現(xiàn)場可以使用攪拌機(jī)攪拌UHPC超高性能混凝土。通過天車+料斗的方式進(jìn)行澆筑，這將有助于實(shí)現(xiàn)預(yù)制蓋梁的施工。施工圖5給出了部分預(yù)制蓋梁的施工示意。

(a)墊層抹漿

3.3 梁板安裝

架橋機(jī)采用尾部喂梁方式，吊梁前應(yīng)檢查鋼絲繩和吊具的磨損情況。使用后后支腿撐起主梁尾部，然后用運(yùn)梁車將預(yù)制梁喂到架橋機(jī)的內(nèi)部，配合提升小車將預(yù)制梁吊起，提升高度高于中支腿橫聯(lián)約10cm后停止，具體安裝工藝流程如圖6所示。

墩梁一體機(jī)架橋設(shè)備中喂梁時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：在梁片進(jìn)入架橋機(jī)之前，應(yīng)仔細(xì)檢查機(jī)器上是否存在任何妨礙梁片前進(jìn)的障礙物，嚴(yán)禁梁片與任何物體碰撞。其次，支撐支腿必須牢固，兩側(cè)支腿需要平衡調(diào)整，以確保整個(gè)架橋機(jī)水平穩(wěn)定，支墊需要堅(jiān)實(shí)，特別是在喂梁過程中，以防止尾端下沉現(xiàn)象的發(fā)生。在提梁過程中，要仔細(xì)檢查起重卷揚(yáng)機(jī)的繩索和制動(dòng)器情況，以確保其可靠性，只有在條件可靠的情況下才能進(jìn)行后續(xù)操作。在喂梁過程中，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)指揮和觀察，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即停止操作并進(jìn)行檢查和排查。此外，兩個(gè)吊點(diǎn)與梁片端點(diǎn)的距離應(yīng)相等，以避免卷揚(yáng)機(jī)受力不均，造成超載現(xiàn)象。最后，在使用炮車喂梁時(shí)，請注意：1)運(yùn)梁炮車應(yīng)將方向盤設(shè)置在左右側(cè)，而不是居中位置，以避免與預(yù)制梁相互干涉；2)運(yùn)梁炮車的高度應(yīng)滿足橋機(jī)喂梁和提梁的需求。在架橋機(jī)后部提梁喂梁時(shí)，后支腿必須支撐在橋面(地面)上，以確保安全穩(wěn)定。對于墩梁一體機(jī)架橋設(shè)備中的喂梁過程，應(yīng)遵循以上注意事項(xiàng)，以保證施工的順利進(jìn)行。

如圖7所示，在確認(rèn)架梁機(jī)處于良好狀態(tài)后，緩慢運(yùn)梁前移。移動(dòng)時(shí)檢查架梁機(jī)的順橋向剎車是否工作正常，確認(rèn)工作正常后再將梁向前移動(dòng)，前移到位后，可根據(jù)測量放位用天車將梁板橫移至落點(diǎn)上方。用運(yùn)梁車將梁運(yùn)到橋機(jī)尾部，并將預(yù)制梁喂到架橋機(jī)的內(nèi)部，配合提升小車將預(yù)制梁吊起，提升高度高于中支腿橫聯(lián)約10cm后停止。提升小車提著預(yù)制梁縱向喂梁到位。將預(yù)制梁下落距蓋梁支座墊石4～5cm位置停下。架橋機(jī)提升小車橫移縱移微調(diào)，將預(yù)制梁放在要求的位置。

(a)起吊

對于有伸縮縫位置，應(yīng)設(shè)4cm泡沫板控制好伸縮縫寬度，梁與梁間縫安裝時(shí)應(yīng)控制均勻，梁安裝后應(yīng)無松動(dòng)，與支座間應(yīng)無空隙，否則應(yīng)用鍥形鋼板墊平。墊平后支座應(yīng)無松動(dòng)、無移位，否則預(yù)制梁應(yīng)重新安裝。

3.4 過孔流程

墩梁一體機(jī)架橋設(shè)備的過孔流程如下。

在過孔流程中，首先將架橋機(jī)退回至線路中心，同時(shí)將天車退回到后支腿上方。接著進(jìn)行后輔助支腿的支撐，使后支腿脫離地面。然后進(jìn)行后支腿的前縱移一跨。接下來進(jìn)行后支腿的支撐，并使前支腿向前縱移一跨但未支撐。然后前支腿開始支撐，同時(shí)前輔助支腿脫離地面。在下一步中，通過前后支腿的驅(qū)動(dòng)，使主梁向前縱移12.5m，同時(shí)將天車向后縱移至后支腿后方8.5m的位置。后輔助支腿脫離地面，向前行駛一跨進(jìn)行支撐。繼續(xù)向前移動(dòng)，整機(jī)向前縱移至位，同時(shí)前輔助支腿進(jìn)行支撐。在最后的步驟中，后天車進(jìn)行蓋梁安裝支架的吊裝，將其安裝至立柱上方。隨后按順序安裝蓋梁安裝支架、擋漿模板和千斤頂?shù)冉M件，完成過孔流程。墩梁一體機(jī)架橋設(shè)備的過孔流程按照以上步驟依次進(jìn)行，保證了施工過程的安全和準(zhǔn)確性。該流程經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，可為墩梁一體機(jī)架橋設(shè)備的過孔工程提供指導(dǎo)和參考(見圖8)。

圖8 墩梁一體機(jī)過孔完成示意圖

4 結(jié)語

墩梁一體化架橋設(shè)備在高架橋施工中展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。采用墩梁一體化設(shè)備能夠顯著提高施工效率。相較于傳統(tǒng)施工方式，墩梁一體化設(shè)備能夠同時(shí)完成墩和梁的建造，無需分階段施工，從而縮短了工期。同時(shí)，墩梁一體化設(shè)備配備先進(jìn)的技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)施，大大減少了人力投入，提高了施工效率。墩梁一體化設(shè)備具備機(jī)械化操作的特點(diǎn)，通過使用該設(shè)備，施工人員可以在保持安全的前提下完成復(fù)雜的架橋任務(wù)。墩梁一體化設(shè)備搭載了各種先進(jìn)的工程機(jī)械，可以在不同的地形和環(huán)境條件下靈活操作，并且適應(yīng)性強(qiáng)。這種機(jī)械化操作不僅提高了工作效率，還降低了操作風(fēng)險(xiǎn)，確保了施工的穩(wěn)定性和質(zhì)量。