上行式移動支架造橋機變跨及首末孔架梁關(guān)鍵施工技術(shù)

何　偉

(中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710021)

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上行式移動支架造橋機變跨及首末孔架梁關(guān)鍵施工技術(shù)

何偉

(中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710021)

摘要：移動支架造橋機節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁已在鐵路建設(shè)當中占據(jù)重要地位。結(jié)合寶蘭客運專線橋—隧—橋相連施工工況，采用SX24/48 m/1 500 t型上行式移動支架造橋機，介紹該設(shè)備在進隧道前變跨架設(shè)、穿行隧道以及出隧道后箱梁變跨架設(shè)的方法及工藝，即通過對該移動支架造橋機簡單的改造，來實現(xiàn)箱梁隧道進出口零距離節(jié)段拼裝梁架設(shè)。實踐證明，該方法很好解決了進出隧道首末孔架設(shè)難題，適用于眾多橋型，為高山峽谷地區(qū)橋—隧—橋相連這種復雜工況中移動支架造橋機施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：上行式移動支架造橋機；零距離架設(shè)；過隧道；變跨

移動支架造橋機節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁已在鐵路建設(shè)當中占據(jù)重要地位。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝的施工方法是沿橋梁的縱向?qū)⒘后w分割成若干節(jié)段單元進行工廠化生產(chǎn)，再逐段運至橋位利用移動支架造橋機進行拼裝。由于節(jié)段在預(yù)制場內(nèi)統(tǒng)一生產(chǎn)，模板安裝、拆除方便，機械化、自動化程度高，模板利用率高，節(jié)段制作精度好，施工速度和質(zhì)量容易控制，節(jié)段預(yù)制后可獲得足夠的養(yǎng)生時間。采用節(jié)段預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)上、下部可同時施工，節(jié)省工期，施工不需搭設(shè)地面支架，不受地形限制，改善了工作條件，有利于環(huán)境保護。該施工方法因其在保證施工質(zhì)量、加快施工進度及減少環(huán)境污染等方面具有很大的優(yōu)越性，已得到了廣泛推廣[1]。

針對橋—隧—橋相連施工工況，移動支架造橋機穿越隧道進出口零距離架設(shè)預(yù)制節(jié)段箱梁在國內(nèi)尚屬首例，其主要技術(shù)難關(guān)有：

(1)進隧道前末孔預(yù)制節(jié)段箱梁架設(shè)時造橋機整體高度控制。

(2)進隧道后如何保證造橋機整機在隧道內(nèi)的穿越。

(3)出隧道后首孔預(yù)制節(jié)段箱梁架設(shè)施工。

1 工程概況

南河川渭河特大橋、劉家莊隧道、王家灘渭河大橋位于新建寶雞至蘭州客運專線甘肅段天水市境內(nèi)。南河川渭河特大橋全長2 263.835 m，44孔，孔跨結(jié)構(gòu)布置為13×32 m簡支梁+(76.7+3×120+76.7)m連續(xù)梁+4×48 m簡支梁+(72.5+120+72.5)m連續(xù)梁+14×48 m簡支梁+4×32 m簡支梁+1×24 m簡支梁。王家灘渭河大橋全長342.5 m，孔跨結(jié)構(gòu)布置為：2×32 m簡支梁+4×48 m簡支梁+2×32 m簡支梁。兩座橋梁之間為215 m的劉家莊隧道。橋臺進洞，橋隧相連。

箱梁架梁施工自王家灘渭河大橋向南河川渭河特大橋逐跨架設(shè)，途中造橋機需反復變跨架設(shè)2×32 m簡支梁+4×48 m簡支梁+2×32 m簡支梁，穿越劉家莊隧道架設(shè)南河川渭河特大橋1×24 m簡支梁+4×32 m簡支梁+14×48 m簡支梁，造橋機跨越(72.5+120+72.5)m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁架設(shè)4×32 m簡支梁。兩座橋梁中預(yù)制節(jié)段梁型多，其中48 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁全長49.5 m，計算跨度47.8 m，梁體為單箱、單室等高度(斜腹板)，頂寬12.2 m，底寬5.5 m，高4.6 m，預(yù)制節(jié)段長度分為2.7 m、4 m和4.3 m三種，每跨共11個節(jié)段，10個濕接縫；32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁全長32.6 m，計算跨度31.1 m，梁體為單箱、單室等高度(斜腹板)，頂寬12.2 m，底寬5.3 m，高2.62 m，預(yù)制節(jié)段長度分為3.95 m和4.1 m兩種，每跨共7個節(jié)段，6個濕接縫；24 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁全長24.6 m，計算跨度23.1 m，梁體為單箱、單室等高度(斜腹板)，頂寬12.2 m，底寬5.3 m，高2.62 m，預(yù)制節(jié)段長度分為3.95 m和4.63 m兩種，每跨共5個節(jié)段，4個濕接縫；48 m箱梁1#段為最重梁段，重量為151 t。

2 SX24/48 m/1 500 t上行式移動支架造橋機簡介

2.1 造橋機整體結(jié)構(gòu)組成

SX24/48 m/1 500 t型上行式移動支架造橋機全長115.2 m，桁高4.5 m/3 m，截面為雙桁結(jié)構(gòu)，總寬度9.8 m，左右側(cè)兩桁中心距7.8 m。架設(shè)采用吊桿懸掛式，其主要組成有前支腿、中支腿、后支腿、后支點小車、運梁小車、回轉(zhuǎn)天車、承重梁、前導梁、后尾梁(見圖1)。

圖1 SX24/48 m/1 500 t移動支架造橋機總體布置

移動支架造橋機的承重主梁位于混凝土梁的上方，預(yù)制節(jié)段通過懸吊系統(tǒng)懸掛在承重主梁上，承重主梁支撐在橋墩或已成混凝土梁上。造橋機自重約1 000 t，支撐平臺設(shè)置在橋梁頂面上。造橋機承重主梁采用桁架結(jié)構(gòu)，包括承重梁(承受混凝土梁質(zhì)量的部分)、前導梁(造橋機輔助過孔部分)、后尾梁(節(jié)段安裝到造橋機上的過渡結(jié)構(gòu))。

2.2 造橋機變跨架設(shè)

造橋機在兩座橋梁架設(shè)施工過程中，要經(jīng)過反復幾次變跨，根據(jù)架梁施工方向和順序分別為32 m變48 m架設(shè)、48 m變32 m架設(shè)、32 m變24 m架設(shè)、24 m變32 m架設(shè)，最后為32 m變跨48 m。變跨架設(shè)主要根據(jù)造橋機整體結(jié)構(gòu)受力，變跨架設(shè)需要將各個支點位置進行變動，并且在保證造橋機架梁所需高度的同時，將中支腿高度進行適當調(diào)整，從而達到變跨架設(shè)的要求。

3 不同工況造橋機架設(shè)箱梁關(guān)鍵技術(shù)

3.1 32 m變48 m箱梁架設(shè)施工

王家灘渭河大橋32 m變48 m箱梁架設(shè)施工步驟見圖2。

(1)在架設(shè)第2孔32 m箱梁時，中支腿立柱加高1.8 m，位于異形墩低墩處。

(2)第2孔32 m箱梁架設(shè)完成后造橋機準備變跨過孔。前支腿加高1.8 m，并移位至造橋機最前端，使其支撐于前方48 m箱梁橋墩。后支點小車安裝至后尾梁處。

圖2 32 m變48 m箱梁架設(shè)施工步驟

(3)后支腿置于已架設(shè)成孔32 m箱梁端頭，中支腿過孔支撐于前方橋墩。拆除后尾梁處臨時支撐。

(4)造橋機過孔就位，拆除后支點小車，進行48 m箱梁架設(shè)施工。

3.2 48 m變32 m箱梁架設(shè)技術(shù)

王家灘渭河大橋48 m變32 m箱梁架設(shè)步驟見圖3。

圖3 48 m變32 m箱梁架設(shè)步驟

(1)王家灘造橋機準備變跨過孔架設(shè)32 m節(jié)段箱梁，在已成孔48 m箱梁上按設(shè)計位置安裝臨時支撐。前支腿縮短1.8 m，并于橋墩處錨固安裝前支腿下墊梁。

(2)后支腿移至已成孔48 m箱梁端頭。頂升前支腿，使中支腿過孔支撐于前方橋墩。

(3)造橋機過孔前拆除前支腿，過孔到位后頂升臨時支撐，拆除后支點小車，架設(shè)32 m預(yù)制節(jié)段箱梁。

3.3 穿越隧道及出隧道首孔架設(shè)

在兩座橋梁架設(shè)施工過程中，考慮到各方面因素，造橋機需要穿越兩座橋梁中間的劉家莊隧道，隧道全長215 m，為直線。

造橋機穿行隧道步驟如下：

(1)造橋機架設(shè)王家灘渭河大橋最后一孔32 m箱梁時，導梁部分已進入隧道，前支腿已拆除，此時前導梁采用過隧道前支點小車來支撐輔助造橋機過孔及穿越隧道(見圖4)。

圖4 前支點輔助支撐

(2)王家灘渭河大橋末孔箱梁架設(shè)完成后，安裝后支點小車，拆除臨時支撐，造橋機前行14 m，使造橋機中支點節(jié)點離開中支腿。在造橋機中支點位置安裝過隧道中支點小車(見圖5)。

圖5 過隧中支點小車

(3)拆除中支腿，在造橋機主梁跨中位置組裝過隧道跨中支點小車，最后拆除回轉(zhuǎn)天車。

此時造橋機共有4個小車分別支撐，從前往后依次為前支點小車、中支點小車、跨中支點小車、后支點小車，小車受力分別為60 t、360 t、280 t、120 t，各個小車的輪壓受力滿足要求(見圖6)。

圖6 造橋機四點支撐

(4)為保證造橋機穿行隧道過程中不與隧道二襯混凝土面發(fā)生沖突，雙桁進入隧道之前，將其外桁上弦桿件進行拆卸，拆卸后桿件懸掛安裝于造橋機腹桿上。

各小車上分別安裝千斤頂，并依照實測隧道地面高程降低造橋機整體高度，造橋機整機與地面坡度保持一致，高度控制在2.2 m(見圖7)。

圖7 橋機過隧(單位：mm)

(5)造橋機主梁雙桁之間利用造橋機桿件(ZL1/ZQ1/GL4)進行臨時連接，保證其穿行隧道時的整體穩(wěn)定性(見圖8)。

圖8 主桁過隧臨時加強

(6)造橋機穿行隧道，利用其桁架內(nèi)兩臺8 t卷揚機為動力，通過一組動滑輪組和一組定滑輪組作其導向往前進行拖拉走行。定滑輪組提前錨固在隧道內(nèi)，動滑輪組安裝于造橋機后尾梁處。由于每次走行距離有限，造橋機穿行隧道共需拖拉4次，每次只倒運安裝定滑輪組，操作方便簡單。

為了使造橋機出隧道時，幾個小車能夠順利退出隧道，以及出隧道后首孔箱梁的架設(shè)便利，在前方隧道口(設(shè)計中心里程DK782+301.527)需澆注混凝土墩作為造橋機的一個支點(見圖9)。

圖9 預(yù)澆砼支墩

(7)為克服造橋機前導梁撓度問題，在導梁最前端提前安裝前翹，保證造橋機出隧道后前導梁順利滑上中支腿(見圖10)。

圖10 導梁前翹

(8)造橋機出隧道并走行至首孔32 m箱梁架設(shè)位置后，安裝回轉(zhuǎn)天車，并利用回轉(zhuǎn)天車安裝造橋機進隧道前所拆除的外桁上弦桿件。未出隧道的尾梁外桁上弦桿件暫不安裝，此時造橋機已達到32 m箱梁可架梁狀態(tài)，且各部位桿件均在受力允許范圍之內(nèi)(見圖11)。

圖11 橋機過隧后待架梁

3.4 造橋機出隧道32 m變跨24 m箱梁架設(shè)

出隧道首孔32 m箱梁架設(shè)完成后，造橋機需

進行32 m變跨24 m架設(shè)過孔。此次過孔時不使用前支腿，后支腿就位后造橋機先后退2 m，使造橋機中支點位于后支腿正上方，在后支腿處頂升造橋機使中支腿脫空，然后中支腿直接過孔位于前方橋墩就位錨固(見圖12)。

圖12 橋機過隧變跨

造橋機前行過孔到位，架設(shè)南河川渭河特大橋24 m箱梁，此時造橋機已完全行出隧道。

4 架設(shè)施工注意事項

①隧道內(nèi)走行鋼軌的鋪設(shè)要保證造橋機過隧道時整機高度在設(shè)計范圍內(nèi)。②進行隧道二襯混凝土及隧道拱頂標高實測，保證造橋機過隧道的順利。③穿行隧道前加工制造與造橋機外輪廓相當?shù)能嚰?，在隧道?nèi)反復穿行。④在造橋機易與隧道發(fā)生沖突地方安裝紅外線激光燈，可提前預(yù)知造橋機與隧道某個斷面發(fā)生沖突，并可提前處理。⑤在造橋機4個支點小車上分別安裝頂升千斤頂，把控造橋機過隧道時的高度問題。

5 結(jié)束語

SX24/48 m/1 500 t型移動支架造橋機相對于其他架橋機而言適應(yīng)能力強，拆裝便利。不但很好的解決進出隧道首末孔架設(shè)的難題，而且適于架設(shè)眾多梁型的橋梁，變跨架設(shè)自如，為我國移動支架造橋機自如穿行隧道施工填補了空白。

參考文獻

[1]馮延明.上行式桁架型節(jié)段拼裝移動支架造橋機技術(shù)特點及應(yīng)用[J].鐵道標準設(shè)計，2010(7)：37-40

Key Construction Techniques for Erecting Span-Varying Bridges and the 1st and the Last Spans into and out of a Tunnel with the Uplink-Type Mobile Bracket Bridge Erector

He Wei

( The 4th Engineering Co. Ltd. of the 12th Bureau Group of China Railway,Xi'an 710021,China )

Abstract:The application of the uplink-type mobile-bracket bridge erector to erecting assembled segment-precast bridges is now playing an important role in railway construction.With the construction situation of a bridge-tunnel-linked project of the Bao-Lan Passengers-oriented Railway as the engineering background,introduced in the paper are processes and methods in the application of Type-SX24/48 m/1500 t uplink-type bridge erector to the span-varying erecting construction prior to entering the tunnel,going through the tunnel, and the span-varying erection out of the tunnel.Of course,the erector isslightlyalteredinordertorealizethezero-distanceassemblinganderectionofthesegment-assembledboxgirderintoandoutofthetunnel.Constructionpracticeprovesthatthemethodwellsolvesthedifficultproblemoferectingthefirstandthelastspansintoandoutofthetunnel.Theconstructionmethodisapplicabletomanydifferenttypesofbridges.Itmayserveasausefulreferencefortheapplicationoftheuplink-typemobile-bracketbridgeerectortotheconstructionofotherbridge-tunnel-linkedprojectsineitherhighmountainregionsordeepvalleys.

Key words:uplink-type mobile-bracket bridge erector;zero-distance erection;through a tunnel;span-varying

收稿日期：2016-03-11

作者簡介：何偉(1971—)，男，工程師，主要從事復雜橋隧結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)管理工作460758545@qq.com

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.03.015

中圖分類號：U445.5

文獻標識碼：B

文章編號：1672-3953(2016)03-0055-05