寧西鐵路增建Ⅱ線隧道口架梁施工技術

向淑智

【摘要】寧西鐵路增建Ⅱ線秦嶺段，橋隧相連地段多，隧道口作業(yè)空間有限不滿足架梁要求。龍門架組裝受地理位置影響，影響施工進度。通過方案比選采取措施，按期通過了隧道口地段，提高了鋪架進度，望在以后鋪架施工中可以借鑒。

【關鍵詞】增建Ⅱ線；隧道口；架梁施工

【Abstract】Qinling segment Nanjing-Xi'an add second railway line， Bridge and Tunnel Connection Section more，The tunnel mouth limited working space does not meet the requirements of during erecting of girder. Gantries assembled by the geographical influence， affect the construction schedule. Selection of measures taken by the program， scheduled through the tunnel area， to improve the framing progress， hope in the future can learn during erection.

【Key words】Build Ⅱ line；Tunnel portal；Girder construction

1. 工程概況

寧西增建Ⅱ線商洛站K137+026至K126+964區(qū)段，橋梁5座，其中有32m梁22孔，24m梁9孔，聲屏障梁8孔。隧道兩座，一座胭脂嶺隧道設計有砟道床，設計長度為796m，一座黃沙嶺隧道設計為混凝土整體道床，設計長度6901m。鋪架從商洛向K126+964方向進行。黃沙嶺隧道進口與胭脂嶺隧道進出口分別為橋隧相連，胭脂嶺隧道進口處橋臺尾進洞6.5m，胭脂嶺隧道出口處橋臺進洞11m，黃沙嶺隧道進口處橋臺尾離洞口只有1米?？v斷面示意如圖1。

2. 設計標準

寧西增建Ⅱ線商洛站K137+026至K126+964區(qū)段，主要設計技術標準為：（1）鐵路等級：I級； （2）正線數目：雙線；（3）速度目標值：120Km/h，個別地段限速100Km/h；（4）最小曲線半徑：一般地段1200m，困難地段800m，局部地段600m；（5）限制坡度：6‰，雙機坡13‰；（6）牽引種類：電力；（7）機車類型：客SS7D、貨HXD2B；（8）牽引質量：5000t；（9）到發(fā)線有效長度：1050m，雙機1080m；（10）閉塞類型：自動閉塞。（11）建筑限界：不考慮雙層集裝箱條件。

3. 施工主要難題

（1）按照普速標準設計的隧道斷面，經過核算，架橋機不能按正常狀態(tài)進行架梁。

（2）橋隧相連，龍門架組裝位置受限，二號車運梁距離增加，制約架梁進度。

4. 隧道口架梁方案比選

針對施工主要難題一，進行如下方案比選：

方案之一 優(yōu)化平縱斷面，加大凈空尺寸，預留橋梁擋砟墻梁場內不澆筑，調低架橋機高度，滿足架梁要求。

方案之二 汽車吊架梁。特定條件下，可采取大噸位吊車架梁。

方案一與方案二比較，由于該段線路處于山區(qū)，吊車擺放位置受限，橋梁運輸道路受限，汽車吊不能滿足要求，選第一種方案。

4.1隧道口架橋機架梁狀態(tài)研究。

4.1.1隧道口斷面實測。

隧道內道床未施作前，測量隧道口洞頂高7.29m，按照大臂寬度，從洞頂中間向兩側測量0.8m，量取對應位置高度，共量取6個斷面，最小高度為7.08m。隧道內斷面寬度4.8～5.15m。

4.1.2架橋機幾何尺寸測量。

架橋機架梁正常高度7.34m，架橋機內凈空高度為3.6m，不含下部臺車高度為3.31m。架橋機1號柱眼距：0.24m、0.21m、0.18m，可以根據隧道內凈空要求降低架橋機高度，但還要核算一號車內滿足拖梁要求。

4.1.3采取措施及架梁狀態(tài)驗證。

4.1.3.1預制橋梁時擋砟墻混凝土不澆筑，架完梁后，現場進行澆筑施工，降低橋梁高度。

4.1.3.2隧道內設計為混凝土整體道床，整體道床預留不澆筑，架梁通過后再澆筑整體道床。隧道內設計為碎石道床先不攤鋪，降低道床高度。

4.1.3.3軌道采用P50軌和鋼板組裝臨時軌節(jié)進行鋪設，降低軌道高度。

4.1.3.4隧道內口架橋機架梁可行性研究：

（1）核算架橋機在隧道內狀態(tài)：A.32m橋梁高度降低后，含道砟高度0.1m暫按2.6m計算。B.架橋機降低1號柱眼距按0.45m計算，架橋機高度為6.89m。C.軌道高度0.162 m：鋼板厚度0.01m、鋼軌高度0.152m。D.隧道內凈空高度需要：A+B+C=7.052m。E.隧道內剩余高度為：7.08-7.052=0.028m，隧道凈空可以滿足要求。

（2）核算一號車內拖梁狀態(tài)：A.架橋機降低0.45m高度后，架橋機下部臺車頂面至上部臺車底面高度為：3.31-0.45=2.86m。B.為了滿足梁片拖拉，鐵瓦可以通過下部臺車，下部臺車需墊硬雜木板至少兩塊0.12m。C.梁片預留擋砟墻后高度2.6米，梁片拖拉時上部還剩余高度：2.86-2.6-0.12=0.14m。D.考慮到線路坡度等因素，拖梁過程中不安裝支座。可以滿足拖梁要求。

（3）核算鋼絲繩長度：由于架橋機高度和梁片高度變化，捆梁鋼絲繩須重新選擇，滿足梁片起吊要求，實際選擇鋼絲繩長度為13.6米。

4.1.4基地內模擬隧道口架梁狀態(tài)。

架橋機在鋪架基地模擬隧道口架梁狀態(tài)，按理論計算調整架橋機高度，鋼絲繩長度，一號車內拖拉梁片、起吊梁片、出梁等，按工序演練架梁步驟。

4.1.5隧道口預留段線路順坡。

根據架橋機架梁各工序要求及二號車運梁、喂梁坡度要求，預留整體道床不澆筑長度，線路順坡如圖2：

5. 倒裝梁方案比選

倒裝梁距離遠近影響架梁進度快慢，按常規(guī)倒裝梁位置應該距橋頭300～500米位置進行組裝，但寧西鐵路增建Ⅱ線由于現場條件限制多處組裝影響架梁進度，必須改變現有倒裝方式，縮短二號車運輸距離，才能減少運輸時間，加快架梁進度。

5.1方案比選。

寧西增建Ⅱ線商洛站K137+026至K126+964區(qū)段，該區(qū)段有6901米黃沙嶺隧道、796m胭脂嶺隧道，隧道之間是石鳩河大橋，胭脂嶺隧道進口是嶺底板特大橋。架設石鳩河大橋、嶺底板特大橋，龍門架組裝位置按常規(guī)應在黃沙嶺隧道出口位置，二號車運梁距離比較遠，方案做了如下比較：

（1）方案之一 龍門架立設在黃沙嶺隧道出口路基地段。工程車到達龍門架位置后進行倒裝，梁片在二號車上裝載加固完成后與工程車連掛，由機車動力推進運行，通過隧道內坡道11‰地段，長度4.78Km，二號車與工程車分離，工程車返回，二號車向一號車運行，給一號車喂梁，一號車完成架梁。鋪軌按同樣方式進行。理論計算，每運輸一片梁，需要機車進行頂送，重車運行需2h，空車返回時需1h，每架設一孔梁需要時間在6～7h。

（2）方案之二 石鳩河橋完成架梁后，在石鳩河橋上采用吊車倒裝軌節(jié)，加快胭脂嶺隧道內鋪軌，倒裝梁仍舊在黃沙嶺隧道出口進行倒裝。石鳩河橋底下地面比較平坦，橋墩距地面只有3～5m，可采用大噸位吊車倒裝。

（3）方案之三 找一個合適的位置組裝龍門架，減少二號車運梁距離。黃沙嶺隧道斷面尺寸，寬度5.1m，高度6.3m，不能滿足龍門架組裝尺寸要求。胭脂嶺隧道內斷面尺寸，寬度6.4m，高度6.4m，處于龍門架尺寸限界臨界狀態(tài)。理論上測量斷面尺寸可以滿足要求。計劃單臺龍門架在隧道內倒裝軌排，減少二號車運輸距離，線路鋪設完成后，隧道內組立第二臺龍門架倒裝橋梁，繼續(xù)架梁。

（4）方案一按常規(guī)考慮，架梁速度比較慢；方案二不經濟、安全風險大；方案三測量數據處于臨界狀態(tài)，但有條件可以試組裝。綜上所述，為了加快鋪架進度，優(yōu)先選擇第三種方案。

5.2單線隧道內組裝龍門架可行性研究。

研究思路：從隧道斷面測量、龍門架幾何尺寸分析洞內凈空高度，對龍門架采取措施后，繼續(xù)分析洞內凈空高度，理論上可行后，對龍門架基礎、龍門架范圍內鋪設的線路采取措施，把混凝土枕換鋪成鋼板，去掉龍門架底座，驗算各個部位尺寸以及所需要的凈空高度，滿足架梁工藝要求。

5.2.1隧道斷面測量。

（1）隧道設計擋砟墻面寬度5.96m，考慮巖層變化，斷面進行了加寬，實際寬度6.4～6.5m，每6m測量一處斷面，由于隧道斷面縱向是不斷變化的，為了讓龍門架進入隧道內，軌道中線按照隧道壁進行撥道，確保限界尺寸，從隧道口向隧道內沿伸，從測點1至測點6數據具體列表如表1：

（2）隧道內對應測量寬度位置測量高度，實測高度5.39～5.55m之間，從隧道口向隧道內沿伸，從測點1至測點6數據具體列表如表2：

（3）隧道內擋砟墻高度0.8m。

5.2.2研究龍門架幾何尺寸。

5.2.2.1核算龍門架在隧道內組裝尺寸：龍門架實測外輪廓尺寸：高度6.135m，半寬2.7m，另外半寬3.13m。內部凈寬4.1m，上部油缸外側寬度4.66m，龍門架底座高度0.6m。

5.2.2.2按照以上尺寸理論計算，中線距右邊寬度最小寬度3.2m，大于3.13m；中線距左邊最小寬度3.17m，大于2.7m，滿足寬度要求。龍門架高度比實測高度大，考慮底座分節(jié)組裝，去掉底座，讓擋砟墻高度充當底座高度，龍門架高度6.135減去0.6m，還有5.535m，組裝位置測點1、測點5高度大于5.535m，滿足龍門架高度要求，可行。

5.2.2.3核算龍門架內倒裝梁凈空尺寸：龍門架可以在隧道內組裝，需要進一步計算龍門架內倒裝梁剩余凈空，二號車通過是否滿足要求。（1）實測龍門架組裝完成吊裝位橫旦距軌面凈高為5.86m，現有鋼絲繩吊裝梁時，橫旦距梁面0.84m，32m梁梁高2.6m（不含擋砟墻高度），計算梁底面距軌面高度為：5.86-0.84-2.6=2.42m（梁提到頂部時，實測高度為2.35m，相差0.07m）；（2）梁爪下部底面距梁底面高度為0.1m，最小限界處為二號車駕駛樓處距軌面2.2m，通過時理論計算為：2.42+0.1-2.2=0.32m（實測高度為0.25m）；（3）組裝在隧道內去掉了龍門架底座高度0.6m，鋪設混凝土枕軌排，道床厚0.05m，軌面距隧道仰拱高度為0.203+0.176+0.01+0.05=0.439m；（4）理論計算高度：橫旦距底座面高度為5.86-0.6（底座高）-0.165（洞外組裝時現場實測龍門架底座面距軌面高度）=5.095m；（5）橫旦距隧道內混凝土軌排軌面高度為5.095+0.8（擋砟墻高）-0.439=5.456m。隧道內計算龍門架組裝完成后凈高5.456m比隧道外5.86m減少0.404m；（6）需要增大龍門架內凈空高度，把混凝土枕換鋪成鋼板，可增大空間0.203m。比隧道外減少0.201m，二號車通過時理論計算還有0.32-0.201=119mm（實際量49mm），滿足倒裝要求。

5.3龍門架基礎。

按照以往龍門架組裝基礎要求，需墊平道砟，搭設長枕木，加短枕木，枕木面高出軌面0.1m?，F測擋砟墻、水溝、電纜槽溝都采用C25混凝土已施作完成。經過實測混凝土強度滿足設計要求，采用木枕填實水溝、電纜槽溝，擋砟墻內側底部道砟找平，搭設木枕，組成龍門架基礎。

5.4換鋪線路及線路順坡。

由于龍門架凈高要求，確定把混凝土枕線路換鋪為鋼板線路，鋼板兩側采用不同厚度硬雜木板加軌距拉桿順坡線路，混凝土枕與順坡線路之間采用木枕順接。換鋪軌節(jié)直接采用架橋機換鋪，換出軌節(jié)從架橋機反拖拉至二號車，由二號車運行至龍門架下面倒裝至平板車上，為了確保梁車在起吊梁過程中的凈空高度，一個平板車只放一節(jié)軌節(jié)。換鋪完成后的線路與已鋪線路順坡，順坡按照半徑R-500，夾直線長15m進行順坡（龍門架組裝平面布置示意圖見圖3）。

5.5試組裝龍門架。

胭脂嶺隧道內鋪軌796m，計劃先鋪軌150m，機車頂送龍門架至隧道洞外，龍門架拆除底座，旋轉與車體垂直，降低塔架，機車頂送龍門架進入隧道，安排專人盯控兩側與上下空間位置。到達立設位置后，開始組裝龍門架。龍門架在升油缸過程中，密切注意兩側高壓油管與洞壁空間，不合適時需要左右調整龍門架位置，直到油缸插銷能進入設計孔內，滿足組裝完成。軌排倒裝完成后，立設第二臺龍門架，立設方法基本一致，由于隧道壁的變化，雖然線路按照隧道壁進行撥道，但由于線路沒有足夠道床阻力，還需進一步觀察行車過程中限界尺寸變化。由于試組裝過程凈空不能滿足立設要求，降低擋砟墻高度0.05m，重新組裝龍門架。

5.6試倒裝梁試驗。

龍門架組裝完成后，試倒裝梁，機車頂送梁車滿足倒裝梁要求。龍門架提梁，工程車牽出，二號車對位，二號車對位過程中，由于線路順坡不到位，二號車樓子與梁底最底位置相差130mm，二號車不能通過。需要重新把梁吊裝至工程平板車上，縮短鋼絲繩或梁底墊方木，經過加墊方木，起吊后，測量高度，最終二號車通過梁底，完成第一片梁倒裝。倒裝梁過程和采取分步起吊，開始起吊時離開橋梁轉向架面30mm時，靜止3分鐘，觀察龍門架底座基礎變化情況，起吊100mm時，繼續(xù)觀察底座基礎，完成起吊到最高位時，繼續(xù)觀察，待檢查完成后，基礎未發(fā)生變化，工程車牽出，開始二號車倒裝梁。

6. 方案實施

（1）架橋機正常鋪架到達黃沙嶺隧道出口后，架橋機天窗點內退機，長鋼軌車進入黃沙嶺隧道內鋪設長鋼軌，鋪軌到達隧道口預留整體道床分界點后鋪軌完成，長鋼軌車（T11）退出該段線路，架橋機進入到達指點位置。

（2）鋪架基地內將隧道口需要鋪設的過渡線路軌節(jié)編組裝車，把臨時組裝的鋼板軌節(jié)也隨車編組，編組為3孔梁2組軌節(jié)，工程車經既有車站進入工程線，黃沙嶺隧道出口組裝龍門架。隧道進口處把需要順坡用的碎石、木板、軌距拉桿倒運到位。

（3）龍門架倒裝軌節(jié)，二號車運行至一號車后，拖拉軌節(jié)，架橋機鋪設軌節(jié)，完成臨時線路鋪設。架橋機對位，立零號柱達到架梁狀態(tài)。

（4）龍門架倒裝梁片，機車頂送二號車給一號車喂梁，重復倒裝運送，架完該座橋，隧道內鋪軌150m。

（5）單臺龍門架從黃沙嶺隧道出口移至胭脂隧道出口組裝，單線隧道內倒裝軌節(jié)，架橋機鋪設線路，鋪設線路到達胭脂隧道進口后，鋪設臨時鋼板線路，架橋機對位，立零號柱達到架梁狀態(tài)。

（6）龍門架仍然組裝在黃沙嶺隧道出口，倒裝梁進行隧道口架梁。架完第一孔梁后，采用架橋機換鋪龍門架位置處混凝土枕線路，換鋪成鋼板軌節(jié)，換鋪出來的軌排拉回基地，最后一次退機時進行換鋪回收。

（7）軌排換鋪完成，兩端線路順坡完成。龍門架移至隧道內重新組裝，工程車運送的梁片和軌節(jié)在隧道內進行倒裝，基地準備兩列工程車進行交換運送橋梁和軌排。基地編組按照3孔～4孔橋梁帶軌節(jié)，貨檢、列檢看完車，工程車經過商洛車站12號、14號道岔，交叉渡線進入商洛站Ⅱ道，由Ⅱ道進入4號岔后線路，運行至工程線，完成了后續(xù)橋梁架設、軌排鋪設任務。

（8）完成任務后，架橋機退機過程中換鋪龍門架處軌節(jié)，回收黃沙嶺隧道口處臨時過渡軌節(jié)，整體道床進行澆筑施工。

（9）2015年10月18日晚上單臺龍門架組立成功，隧道內倒裝軌節(jié)進行鋪軌；10月20日，上午兩臺龍門架組立成功，下午16點45分倒裝第一片32梁成功，后續(xù)架梁按照每天3孔～4孔梁進行編組架設，2015年10月25日橋梁架設完成。本次鋪架時間為2015年10月20日～10月25日，共計6天，比原計劃提前了5天。（附理論工況與實際工況對照）（架橋機在隧道內理論工況見圖4，龍門架在隧道內理論工況見圖5，架橋機在隧道內實際工況見圖6，龍門架在隧道內實際工況見圖7）。

7. 總結

（1）困難地段架梁時，需從工藝工法上進行突破，從以往經驗上找到合適的方法。單線隧道內成功立設龍門架后，不僅僅加快了鋪架進度，減少了在長大坡道上需要采用工程車頂推二號車運送橋梁的次數，滿足了隧道內后續(xù)施工的需要，解決大趙峪橋聲屏障梁澆筑交叉施工作業(yè)面的需要，突破了現場倒裝梁施工的“瓶頸”，大大提高了鋪架進度。

（2）線路設計時速低，限界不考慮雙層集裝箱條件時，隧道內設計為混凝土整體道床，建議隧道口預留一段線路為有砟道床或者把隧道口斷面適當加大，滿足鋪架設備要求。

參考文獻

[1]鐵建設〔2006〕181號 鐵路架橋機架梁暫行規(guī)程.北京：中國鐵道出版社，2006.