DF900D型架橋機(jī)整機(jī)自助升降通過隧道口并架梁施工研究及應(yīng)用

尚朝軍

(中鐵十五局集團(tuán)有限公司,河南洛陽 471002)

1 概述

我國開始高速鐵路建設(shè)至今,大部分地區(qū)已被高速鐵路所覆蓋,唯有西南地區(qū)高速鐵路建設(shè)相對滯后。究其原因有二：一是由于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有別；更主要的是由于其復(fù)雜的地理環(huán)境(多山、多隧道)所致。而現(xiàn)有的運(yùn)、架設(shè)備多數(shù)能夠滿足的僅僅是運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)整機(jī)一次性通過隧道,但架橋機(jī)如需在隧道口開始自我復(fù)位動作并進(jìn)行橋梁架設(shè)則困難重重,即使能夠?qū)崿F(xiàn),亦需要大量的輔助起重機(jī)械,而西南山區(qū)的隧道出口大多根本不具備起重機(jī)械站位所需的基本條件。所以西南地區(qū)的高速鐵路建設(shè),對高速鐵路建設(shè)專用運(yùn)、架設(shè)備提出了新的、更高的要求。原有的在平原地區(qū)架梁的架橋機(jī)由于整機(jī)輪廓尺寸超過隧道凈空,無法穿越隧道架梁,必須對架橋機(jī)進(jìn)行改造,使架橋機(jī)具有外形尺寸能夠伸縮的功能。結(jié)合DF900D型架橋機(jī)的特點(diǎn)、功能和我公司在滬昆客運(yùn)專線的工程實(shí)踐,重點(diǎn)介紹該架橋機(jī)的改造措施和穿越隧道施工步驟。

2 DF900D型架橋機(jī)的組成

DF900D型導(dǎo)梁式定點(diǎn)起吊架橋機(jī)主要由提梁機(jī)、導(dǎo)梁機(jī)、導(dǎo)梁吊機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、集控室、駕駛室、吊具和發(fā)電機(jī)組等組成。

圖1 架橋機(jī)總體結(jié)構(gòu)(單位：mm)

3 DF900D型架橋機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)

(1)簡支架設(shè)：提梁機(jī)整體結(jié)構(gòu)為柔性前支腿、剛性后支腿兩支點(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)梁體吊裝穩(wěn)定性好：兩臺天車相互配合,攜梁三維移動,滿足梁體同步調(diào)運(yùn)、橫向微動調(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；

(3)通過輔助支腿、架梁機(jī)后支腿行走的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),導(dǎo)梁天車橫移等機(jī)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)小跨度、小半徑曲線(R≤600 m)架梁；

(4)無需任何大型輔助起重設(shè)備,即可實(shí)現(xiàn)整機(jī)一次性通過隧道并在隧道口架梁。

4 整機(jī)通過隧道及隧道口自助升高架梁方案介紹

DF900D型架橋機(jī)屬于既有的成熟產(chǎn)品,在已經(jīng)建成的京滬、武廣等多條高速鐵路線路上架設(shè)了大量900 t箱梁。客觀地說,它同樣存在著隧道出口架梁困難,如遇到橋隧相連的工況則需要汽車吊等輔助起重設(shè)備進(jìn)行整機(jī)升高后架梁施工。為了能夠適應(yīng)我國西南高速鐵路建設(shè)的新需求(運(yùn)梁車低位馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道、架橋機(jī)在隧道出口自助升高架梁),同時不犧牲該架橋機(jī)原有的技術(shù)優(yōu)勢,對DF900D型架橋機(jī)進(jìn)行改進(jìn),與同期開發(fā)的低位運(yùn)梁車(車高(地面到軌頂)2 200 mm)使其滿足穿隧道架梁的新要求,進(jìn)一步開發(fā)了架橋機(jī)的功能。改進(jìn)后的架橋機(jī)同原架橋機(jī)的主要區(qū)別在于以下2個方面：

(1)架梁機(jī)后支腿增加升降功能,在架梁機(jī)O形后支腿上增加了臨時用升降支架,如圖2所示。

圖2 架梁機(jī)后支腿液壓升降架(單位：mm)

(2)增加架梁機(jī)輔助支腿的伸縮量,如圖3所示。

圖3 新型架梁機(jī)輔助支腿(單位：mm)

由圖2、圖3可知,當(dāng)運(yùn)梁車準(zhǔn)備馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道時,可通過架梁機(jī)后支腿上的升降架及輔助支腿(均可實(shí)現(xiàn)降低4 500 mm)的相互配合,使整機(jī)降低最終實(shí)現(xiàn)自助升高、降低的目標(biāo)。

具體實(shí)現(xiàn)過程可分為以下幾步進(jìn)行。

步驟1(圖4)：

(1)架橋機(jī)架完最后一孔梁,由導(dǎo)梁吊機(jī)、輔助支腿及導(dǎo)梁吊機(jī)配合將導(dǎo)梁機(jī)主梁吊運(yùn)回架橋機(jī)腹內(nèi)；

(2)運(yùn)梁車與架橋機(jī)對接,馱梁小車開回到導(dǎo)梁機(jī)主梁上,在合適位置固定好。

圖4 步驟1(單位：mm)

步驟2(圖5)

(1)將導(dǎo)梁機(jī)主梁后方吊翅與導(dǎo)梁機(jī)主梁間的聯(lián)結(jié)系拆開,向前翻轉(zhuǎn)90°；

(2)安裝導(dǎo)梁機(jī)前后方的臨時起吊用牛腿；

(3)拆下前、后吊梁天車的吊具放置在導(dǎo)梁機(jī)主梁上固定；

(4)拆下導(dǎo)梁機(jī)最前方的一節(jié)主梁,利用輔助支腿吊掛后放置在橋面上的臨時支墩上,支墩高200 mm；

(5)輔助支腿支撐在導(dǎo)梁主梁最前方的一節(jié)上。

圖6 步驟3(單位：mm)

步驟3(圖6)：

(1)利用油缸將架梁機(jī)后支腿頂起,使其走行輪箱脫空；

(2)然后利用架梁機(jī)后支腿最下方曲臂的支撐設(shè)施支撐架橋機(jī)后方；

(3)拆下架梁機(jī)后支腿下橫梁,自行到架梁機(jī)主梁后方的電動葫蘆下；

(4)電動葫蘆將架梁機(jī)后支腿下橫梁吊起。

步驟4(圖7)：

(1)利用前后吊梁天車及導(dǎo)梁機(jī)主梁上的臨時牛腿將導(dǎo)梁機(jī)主梁吊起；

(2)運(yùn)梁車開入到架梁機(jī)腹內(nèi)；

(3)將導(dǎo)梁機(jī)主梁放置在運(yùn)梁車上。

圖7 步驟4(單位：mm)

步驟5(圖8)：

安裝后支腿上方聯(lián)系梁上的升降架及其纜風(fēng)索。

圖8 步驟5(單位：mm)

步驟6(圖9)：

(1)將架梁機(jī)后支腿各節(jié)連接螺栓拆開,并利用倒鏈等將其折疊、向主梁前方旋轉(zhuǎn)90°；

(2)將原置于主梁中部的馱梁倒運(yùn)到前支腿后方的安裝位上(注：馱梁為專門用于架橋機(jī)通過隧道)；

(3)將輔助支腿的套柱銷軸拆下。

圖9 步驟6(單位：mm)

步驟7(圖10)：

圖10 步驟7(單位：mm)

(1)架梁機(jī)后支腿升降架與架梁機(jī)前支腿交替下降共1 200 mm；

(2)下降過程中架梁機(jī)主梁前后高差不大于150 mm；

(3)下降過程中拉緊架梁機(jī)后支腿纜風(fēng)索；

(4)在此過程中輔助支腿隨整機(jī)下降。

步驟8(圖11)：

(1)整機(jī)下降1 200 mm后暫停下降,由架梁機(jī)前支腿在前方支撐,輔助支腿脫空；

(2)拆除輔助支腿下部的固定節(jié),上部節(jié)段利用油缸行程下降1 200 mm,與輔助支腿下橫梁連接；

(3)將前支腿的下部連接系拆除。

圖11 步驟8(單位：mm)

步驟9(圖12)：

(1)輔助支腿支撐,前支腿脫空；

(2)利用倒鏈將前支腿收起向前方翻轉(zhuǎn)90°,與主梁間連接固定。

圖12 步驟9(單位：mm)

步驟10(圖13)：

(1)輔助支腿回復(fù)支撐后,與后支腿升降架同步下落至最低位,此時地面至架橋機(jī)最高處高度為9 020 mm,滿足通過R=6 380 mm的隧道斷面；

(2)將導(dǎo)梁吊機(jī)上橫梁旋轉(zhuǎn)90°；

(3)拆除后支腿上方聯(lián)系梁的升降架,安裝原支腿下橫梁的走行機(jī)構(gòu)；

(4)此時由主框架的馱梁和后支腿升降架支撐架梁機(jī)主梁；

(5)運(yùn)梁車準(zhǔn)備低位馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道。

圖13 步驟10(單位：mm)

步驟11(圖14)：

(1)運(yùn)梁車低位馱運(yùn)架橋機(jī)到達(dá)隧道出口；

(2)將前支腿向后旋轉(zhuǎn)90°,于墊石上支立好。

步驟12(圖15)：

(1)后支腿處安裝臨時支撐(可利用后支腿的升降架)；

(2)運(yùn)梁車下落后退出架橋機(jī)；

(3)利用前后吊梁天車吊住導(dǎo)梁機(jī)的牛腿,下落、拼成整條梁；

(4)安裝導(dǎo)梁機(jī)前支腿。

圖14 步驟11(單位：mm)

圖15 步驟12(單位：mm)

步驟13(圖16)：

(1)利用導(dǎo)梁吊機(jī)上的臨時鉤掛及輔助支腿將導(dǎo)梁機(jī)向前抽出27 m；

(2)拆除導(dǎo)梁機(jī)主梁后方臨時起吊牛腿,將吊翅向后旋轉(zhuǎn)90°,安裝其連接螺栓；

(3)將導(dǎo)梁吊機(jī)上橫梁旋轉(zhuǎn)90°,定位,吊住吊翅；

(4)導(dǎo)梁吊機(jī)同導(dǎo)梁天車配合將導(dǎo)梁機(jī)主梁運(yùn)送到位,支撐穩(wěn)妥；

(5)在向前方抽出導(dǎo)梁機(jī)主梁的過程中安裝其后支腿；

(6)將吊掛在架梁機(jī)主梁后方的走行機(jī)構(gòu)(原安裝在架梁機(jī)后支腿下橫梁上)安裝到升降架的牛腿上；

(7)將運(yùn)梁車再次進(jìn)入架橋機(jī)腹內(nèi),其上方的走行軌道對準(zhǔn)后支腿升降架上的走行輪。

圖16 步驟13(單位：mm)

步驟14(圖17)：

(1)將后支腿升降架上的走行輪落在運(yùn)梁車上的軌道上；

(2)利用架梁機(jī)后支腿升降架牛腿上的走行機(jī)構(gòu)(行走在運(yùn)梁車上)及輔助支腿(行走在導(dǎo)梁機(jī)主梁上)整機(jī)走出隧道；

(3)在此步驟完成前,導(dǎo)梁機(jī)后方必須拉緊纜風(fēng)索,提供最小200 kN的水平力。

步驟15(圖18)：

(1)將整機(jī)升高(操作過程與整機(jī)降低個步驟相反),架梁機(jī)后支腿各節(jié)旋轉(zhuǎn)后連接為整體；

(2)在路基上后支腿輪箱對應(yīng)處鋪設(shè)鋼軌；

(3)驅(qū)動后支腿處的2個100 kN電動葫蘆,使其同步下落將后支腿橫梁放置到軌道之上；

(4)安裝后支腿橫梁,前支腿各聯(lián)系梁；

(5)安裝過渡軌橋,運(yùn)梁車與架橋機(jī)對位,馱梁小車開回到運(yùn)梁車上；

(6)運(yùn)梁車返回梁場運(yùn)梁,架橋機(jī)恢復(fù)正常架梁。

圖17 步驟14(單位：mm)

圖18 步驟15(單位：mm)

5 結(jié)語

DF900D型架橋機(jī)增加了運(yùn)梁車低位馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道并在隧道出口自助升高架梁功能后,首次應(yīng)用于滬昆高速鐵路江西段玉山梁場的架梁施工。該架橋機(jī)僅用2 d時間就完成了通過新倉隧道的作業(yè),在不需其他起重設(shè)備配合、僅依靠架橋機(jī)自身的情況下實(shí)現(xiàn)了架橋機(jī)在隧道入洞前從作業(yè)狀態(tài)降低到運(yùn)梁車馱運(yùn)通過隧道的狀態(tài)和通過隧道后再自動升高到架梁狀態(tài)。DF900D型架橋機(jī)原施工工藝通過隧道并恢復(fù)到架梁狀態(tài)所需時間在1周左右,并需要輔助起重設(shè)備。而新工藝僅須2～3 d時間即可完成,并且不需要其他的輔助起重設(shè)備,大大提高了工作效率。

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