京滬高鐵ML900-43型吊運梁機的加高技術(shù)改造

欽祥凡

（中交一航局第二工程有限公司，山東青島 266071）

1 京滬高鐵工程簡介及背景

吊運梁機是梁場施工中一個重要的大型設(shè)備，它負(fù)責(zé)箱梁在梁場內(nèi)的吊移倒運，最終移送到架梁臺座，從而為完成箱梁架設(shè)作業(yè)提供鋪墊。

目前生產(chǎn)的吊運梁機普遍為“提一過一”型，即吊移一榀箱梁時，僅能通過單層存梁（即存梁臺座上存放一榀箱梁）的存梁臺座。因此，這就使移梁通道不可以雙層存梁，大大降低了梁場的存梁能力，特別是在線下工程進(jìn)度制約梁場進(jìn)度、梁場存梁趨近飽滿的關(guān)鍵施工期，設(shè)備的性能短板顯得尤為突出。

在京滬高鐵江陰制梁場的施工過程中，就出現(xiàn)了這樣的施工情況，受線下工程進(jìn)度的制約，架梁的施工進(jìn)度受到影響，致使梁場存梁趨近飽滿，按照當(dāng)時的施工進(jìn)度，需要停止制梁一個月。

為了使制架梁工期盡可能加快，經(jīng)過技術(shù)分析論證，如果對吊運梁機進(jìn)行加高改造，使其具備“提一過二”的能力，即吊運梁機在吊移梁時可通過雙層存梁的臺座，避免吊移梁必須預(yù)留移梁通道，就可以增加存梁能力并減少倒運箱梁次數(shù)，降低吊運梁機對道路的破壞和設(shè)備本身的磨損，同時降低了因倒運箱梁而增加的成本。

吊運梁機加高改造后，具備以下優(yōu)點：

1） 提前工期。受線下進(jìn)度制約，當(dāng)存梁飽滿的梁場再次開啟箱梁架設(shè)作業(yè)時，按照一般的工程進(jìn)度即1 d架設(shè)4榀、預(yù)制2榀箱梁，則“提一過一”型吊運梁機需要15~20 d時間才能將移梁通道徹底打開，從而開始制梁；而加高改造后，應(yīng)用“提一過二”型吊運梁機，在架梁的第2天即可恢復(fù)制梁。

2） 減少搬運次數(shù)，節(jié)約成本。由于箱梁預(yù)制后要進(jìn)行初次張拉、二次張拉，而且未進(jìn)行二次張拉的箱梁不允許進(jìn)行雙層存梁，所以造成存梁順序不可能與架梁順序一致，所以當(dāng)使用“提一過一”型吊運梁機架設(shè)某一榀箱梁時，不可避免地需要倒運移梁通道；而加高改造后的吊運梁機明顯減少了箱梁倒運。經(jīng)過成本核算，每倒運一榀箱梁，費用約為2 000元。

3） 節(jié)省設(shè)備維修成本。若不加高，將增加設(shè)備的使用次數(shù)和時間，造成設(shè)備老化和加大零配件更換頻率，增加設(shè)備維修成本。

經(jīng)專題研究，通過對ML900-43型吊運梁機增加高度來解決“提一過二”問題技術(shù)可行，改造費用100萬元左右。

可以預(yù)見，對吊運梁機進(jìn)行加高改造，“提一過二”型能夠加快梁場梁體存放臺座的周轉(zhuǎn)速度，保證制梁進(jìn)度，提高存梁能力。

與此同時，對吊運梁機加高改造，也是設(shè)計上的一次技術(shù)改進(jìn)，是對梁場施工能力的一次提高，也是現(xiàn)代鐵路施工提升競爭力的一次展示。

2 加高改造的實施

2.1 加高改造的場地要求

1）改造區(qū)設(shè)置在提梁區(qū)，在450 t吊運梁機能夠覆蓋的區(qū)域；

2）改裝場地長度不小于50 m、寬度不小于40 m；

3）場地平整無積水，有排水措施。

2.2 加高改造后吊運梁機的高度要求

吊運梁機原高度為9.5 m（主梁下表面到地面的距離）；而吊運梁機具備“提一過二”時需要滿足的高度條件：

1） 三榀梁的高度：因為每榀梁的梁高為3.06 m，故三榀梁高度為9.18 m，再加上兩邊擋墻的預(yù)埋鋼筋的高度0.25 m（因為只有存梁臺座最上面的一榀箱梁的擋墻鋼筋影響通行條件，故只取一榀梁的鋼筋網(wǎng)片高度），則其高度應(yīng)計為9.43 m；

2） 存梁臺座的高度為0.60 m；

3） 制梁臺座的高度為0.80 m；2） 3） 條屬同類取高點，即取一個0.80 m即可；

4） 臺座墊板的高度為0.20 m；

5）路面沉降：按0.20 m計算；

6） 其他：按0.20 m計；

7） 考慮到后續(xù)工程不同的施工條件及標(biāo)高極限，預(yù)留設(shè)計余量0.50 m。

綜上所述，吊運梁機加高需要的高度為：11.33 m。

箱梁的表面與主梁的下表面還應(yīng)留一定的作業(yè)空間，故將加高后吊運梁機主梁下表面距離地面的高度設(shè)計為12 m，則加高的立柱高度為：12.00 m-9.50 m=2.50 m。

2.3 加高改造的具體實施步驟

1） 搭設(shè)腳手架。

2）拆除兩側(cè)布設(shè)于立柱上的電線電纜和液壓油管。需注意，拆除后的電線電纜、油管接頭要專門綁扎保護。

3） 拆主梁。

①將動滑輪起到最高位，檢查液壓管、電線電纜是否完全拆除。

②按照對稱拆卸的原則拆卸螺栓（提前2 d噴螺栓松動劑）；同時搭設(shè)枕木支墩，支墩高度為0.9 m，支墩間距為8 m，共搭設(shè)5個。

③用450 t起吊主梁，至鋼絲繩稍微帶力時停止。

④完全拆卸螺栓，然后將主梁吊至搭設(shè)好的支墩上；主梁高位的結(jié)構(gòu)部件如絞車、吊梁小車、滑輪組等不進(jìn)行分解，整體起吊。

4）拆除主副司機室、平臺、斜拉桿。

5） 立柱就位。

①鉆孔。

②將待加高立柱下法蘭對接于原立柱上法蘭，然后連接螺栓，并具備初步擰緊力（螺栓連接按照對稱連接的原則），初步焊接固定。

③取下立柱和下法蘭板，在地面焊接。

④將待加高立柱和原立柱連接固定，上法蘭對接于主梁下法蘭，然后連接螺栓，并具備初步擰緊力（螺栓連接按照對稱連接的原則），然后主梁就位，將立柱和上法蘭焊接固定。

⑤吊下主梁和立柱，在地面焊接上法蘭板。

⑥然后安裝立柱和主梁，螺栓分兩次擰緊固定到所要求的終擰力矩。同時進(jìn)行立柱液壓管線、電線電纜的布設(shè)。

6）安裝司機室、平臺和斜拉桿。

7）更換鋼絲繩，將原鋼絲繩盤放妥當(dāng)，涂油密封保存。

8）系統(tǒng)調(diào)試：調(diào)試緩沖、卷揚、走行、轉(zhuǎn)向等動作。

9）空載、重載試驗。

3 加高改造后的穩(wěn)定性計算

3.1 整體穩(wěn)定性計算

起重機無懸臂時，僅需驗算橫向（大車走行方向）在暴風(fēng)侵襲時非工作狀態(tài)的自身穩(wěn)定性。

根據(jù)本工程吊運梁機的作業(yè)工況，只需校核空載的工作狀態(tài)在坡道走行且受暴風(fēng)侵襲、起（制）動時的自身穩(wěn)定性。

其坡度是極限狀態(tài)，大車走行方向一側(cè)的緩沖油缸全部收起，另一側(cè)緩沖油缸全部頂出所產(chǎn)生的斜度加上1.5%的走行道坡度，其最大坡度為4°（見圖1）。

1） 空載風(fēng)力。

式中：C取1.5；Kb取1.23；q為荷載，取250 N/m2；A為迎風(fēng)面積，根據(jù)該吊運梁機的結(jié)構(gòu)尺寸，取194 m2。

2）空載狀態(tài)時起（制）動的慣性力。

式中：f為滾動摩擦系數(shù)，取0.025；Q自重為吊運梁機自重，取3 920 kN（400 t）。

3） 穩(wěn)定力矩。

穩(wěn)定力矩是空載狀態(tài)下在坡道時自重相對于重心點的力矩，根據(jù)該吊運梁機的結(jié)構(gòu)尺寸，空載重心高按8 m計算，

4） 傾覆力矩。

式中：M風(fēng)=F風(fēng)h風(fēng)=946 277.44 N·m；

因此，M穩(wěn)定=2 188 928 N·m＞∑M傾覆=1 730 277.44 N·m

3.2 斜支撐的壓桿穩(wěn)定性計算

1） 軸向心力。

按極限狀態(tài)，所有的橫向力均由一側(cè)斜支撐承擔(dān)，則壓桿的軸向心力為：

式中：G為總質(zhì)量，包括：吊運梁機的主梁質(zhì)量約為1 176 kN，加上卷揚系統(tǒng)、吊具等，質(zhì)量共為1 470 kN；一般情況下，一榀箱梁的自質(zhì)量約為8 232 kN，則其總質(zhì)量G=9 702 kN；A′為面積，取240.98 m2。

2）斜桿的臨界應(yīng)力。

根據(jù)歐拉公式，斜桿的臨界應(yīng)力為：

式中：E為材料彈性模量，45號鋼，取E=210×109N/m2；μ為長度系數(shù)，因為斜桿的兩端均為鉸接，故取μ=1；l為斜桿的長度，l=1 021 cm；I為斜桿截面的最小慣性矩，I=41 093 cm4；A為斜桿截面面積，A=1 600 cm2。

因此斜桿的臨界壓力為：

3）壓桿的穩(wěn)定性校核。

綜上所述，壓桿的工作安全系數(shù)為：

由于壓桿采用45號鋼，nst取8~10；則n＞nst，故該斜桿滿足穩(wěn)定性要求。

4 改造技術(shù)重點及難點

吊運梁機的加高改造技術(shù)不僅是把主梁取下來加上1根一定高度的立柱，涉及到電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)線路及管路的重新設(shè)計，涉及到控制系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)試，還涉及到場地的選擇、安全防護工作的部署。

4.1 改造工作的重點

4.1.1 場地的選擇

場地平整，能夠保證安裝精度。有足夠大的空間，保證主梁有存放空間和吊車的站位。

4.1.2 主梁的拆卸

拆卸主梁屬于高空作業(yè)，且吊運梁機上沒有操作空間，需要搭設(shè)架子管，安全防護是重點。主梁為大型構(gòu)件，需使用2臺450 t提梁機抬運，所以安全防護、主梁的起吊位置和牢固性需要加強。

主梁的存放需要一定的存放高度，所以存放時下面支點的設(shè)定和穩(wěn)定性是關(guān)鍵。支點少，會引起主梁的變形；支點不穩(wěn)定，會引起主梁的傾翻。

4.1.3 立柱的安裝

新加工的立柱屬于大型構(gòu)件，且安裝是高空作業(yè)，操作平臺是架子管，作業(yè)安全是重點。

對孔時，由于立柱穩(wěn)定性不高，需要增加1根拉繩來增加穩(wěn)定性，減少對孔難度。

4.1.4 主梁的安裝

主梁的安裝首先要保證起吊安全，其次是對孔時難度較大，作業(yè)安全和安裝精度都要保證。

連接螺栓除了按照螺栓連接通用標(biāo)準(zhǔn)安裝外，設(shè)計單位對扭矩有嚴(yán)格的緊固要求，每次緊固的扭矩都要按照設(shè)計要求嚴(yán)格執(zhí)行。

4.1.5 電氣、液壓系統(tǒng)的安裝

電氣、液壓系統(tǒng)是吊運梁機的控制系統(tǒng)，保證控制線路不出錯誤是關(guān)鍵。

電氣系統(tǒng)安裝按照電工規(guī)范進(jìn)行，還要考慮吊運梁機的本身特點，發(fā)動機組、發(fā)電機組、主控制柜、分電箱、分線盒、各傳感器、壓力開關(guān)等的安裝位置，必須在主結(jié)構(gòu)完成之后確定，因為機械部件的安裝定位，液壓管路的排布，回轉(zhuǎn)裝置、伸縮機構(gòu)的長度、角度都可能影響線路的長短以及與液壓管路的交叉；在各機構(gòu)的運轉(zhuǎn)過程中不能使任何部位有碰觸、干擾，不能影響傳感器的傳感性能。

由于液壓管件較多，且排布緊密，現(xiàn)場管路的排布應(yīng)留有工具的操作空間，便于維護。

液壓油缸在安裝前不得使活塞桿伸出外露，已安裝的外露部分的活塞桿要進(jìn)行有效的防護；組裝時切勿用硬物撞擊活塞桿表面。

液壓系統(tǒng)工作前，須再次檢查系統(tǒng)中各元件安裝是否正確、牢固。調(diào)試時所有人員應(yīng)遠(yuǎn)離液壓管路的接口部位，避免因管路爆裂造成傷害。

4.2 改造工作的安全注意事項

4.2.1 架子管操作平臺的安全防護

吊運梁機的改造位置沒有操作平臺，需要自己搭設(shè)架子管以提供操作空間，所以架子管搭設(shè)的穩(wěn)定程度和操作空間尤為重要。

4.2.2 起吊作業(yè)安全

1）由于立柱和主梁都屬于大型構(gòu)件，且起吊時穩(wěn)定不高，需要采取措施增加外部控制條件，以滿足穩(wěn)定性要求。

2） 主梁吊運是采用2臺450 t提梁機抬運，而450 t提梁機的吊鉤為吊桿，需要扁擔(dān)梁來抬運主梁，所以起吊時主梁的固定方法要慎重，起吊位置的選擇要考慮2臺450 t提梁機的行走空間，還要考慮主梁的平衡穩(wěn)定性。

3）立柱起吊采用25 t汽車吊，除了遵守《起重作業(yè)安全操作規(guī)程》外，還要考慮大型構(gòu)件高空安裝時的穩(wěn)定性保證措施。

4.2.3 電氣、液壓系統(tǒng)安裝作業(yè)安全

由于電氣、液壓系統(tǒng)安裝很大一部分在主梁上部進(jìn)行，但是主梁上部油污嚴(yán)重，防滑工作是重點，所以安全帶、防護鞋是必備的安全防護用品，并且安全員的現(xiàn)場監(jiān)督必須到位，容不得半點馬虎。

5 結(jié)語

吊運梁機的改造是大型設(shè)備、特種改造安裝的一個重要技術(shù)改造項目，是在京滬高鐵施工過程中的一次技術(shù)革新，為高鐵施工積累了豐富的經(jīng)驗。

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