隧道內(nèi)預(yù)制架設(shè)40?m箱梁技術(shù)

鄭海樂

摘 要：近年來，隨著西部大開發(fā)的深度推進(jìn)，公路建設(shè)速度不斷加快，西北地區(qū)的高速公路建設(shè)正在逐步完善。但甘肅省的公路建設(shè)中黃土溝壑和山嶺重丘的地形地貌，使得建設(shè)項(xiàng)目中橋梁隧道長度占路線總里程比例明顯增加，橋隧相連的情況成為常態(tài)。由于預(yù)制箱梁與橋梁上、下部做平行作業(yè)，節(jié)約工期、降低建設(shè)成本而在公路設(shè)計(jì)施工中被廣泛采用。而黃土地貌溝壑縱橫，橋梁預(yù)制場地的選擇難度相應(yīng)不斷增加。能否有效解決狹小場地的箱梁預(yù)制場地布置、箱梁預(yù)制完成如何運(yùn)架的問題成為該地形下施工的主要問題。

關(guān)鍵詞：隧道施工 預(yù)制架設(shè) 40m箱梁技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（a）-0017-03

中鐵十七局集團(tuán)有限公司在蘭州南繞城高速公路標(biāo)段內(nèi)共兩座橋梁，即宣家溝大橋和小里溝大橋，分別位于柳泉二號(hào)隧道的兩端，兩座橋梁全部為左右分幅，雙車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，橋面寬12.25 m。左右幅橋臺(tái)均與隧道進(jìn)口相接，為橋隧相接設(shè)計(jì)，及橋臺(tái)背墻后緣線與隧道洞門線重合。宣家溝大橋跨越宣家溝，溝內(nèi)常年流水，橋梁第五跨上跨213國道，兩岸山勢陡峭，橋下場地狹窄，且作為隧道棄渣場使用。橋梁墩身最高43 m，40 m箱梁每片重達(dá)140 t，使得箱梁的預(yù)制和吊運(yùn)安裝非常困難。設(shè)計(jì)文件中提出的預(yù)制架設(shè)方案為跨墩龍門架施工。但是宣家溝溝底場地狹小，考慮到跨墩龍門架施工成本過高以及制梁場地狹小等問題，面對(duì)工期壓力，專門組織技術(shù)管理人員研討、多方咨詢后提出在柳泉2#隧道內(nèi)預(yù)制箱梁的比選方案。

1 洞內(nèi)制運(yùn)梁

1.1 方案比選

洞內(nèi)制梁的方案優(yōu)勢較多，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）隧道內(nèi)預(yù)制場地前期場地建設(shè)成本很小，橋梁和隧道位于同一平面，為箱梁的吊裝提供了方便，箱梁運(yùn)輸直線進(jìn)行，不需要拐彎或垂直提升，相對(duì)于露天預(yù)制使用跨墩龍門吊吊裝更加安全。（2）隧道內(nèi)預(yù)制不受天氣的影響，可以晝夜施工，加快了進(jìn)度，隧道內(nèi)溫度適中，有利于混凝土養(yǎng)生，輔以蒸汽養(yǎng)生極大地保障了混凝土的強(qiáng)度生成，這一優(yōu)點(diǎn)在冬季施工中尤其明顯。（3）隧道內(nèi)預(yù)制不需要再占用非建設(shè)用地，對(duì)公路沿線環(huán)境破壞??；蒸汽養(yǎng)生較常規(guī)養(yǎng)生用水更少，環(huán)保意義顯著。

洞內(nèi)制梁的缺點(diǎn)有：場地狹小、施工干擾大、施工組織困難、移梁需定制專門設(shè)備、存梁數(shù)量有限、總作業(yè)時(shí)間變長等。綜合考慮投入、效率、工期等因素，優(yōu)先考慮隧道內(nèi)制梁方案。

隧道內(nèi)制梁和普通梁場制梁基本相同，主要困難在于提運(yùn)梁。洞內(nèi)移梁有兩種方案：一種是利用低位移梁車；另一種是定制龍門吊提梁。

低位移梁車施工時(shí)將移梁車由臺(tái)座預(yù)留槽處橫向穿過臺(tái)座，將梁體頂升脫離臺(tái)座后橫向移出，通過移梁車底部的萬向輪轉(zhuǎn)向再縱向移動(dòng)至架橋機(jī)處喂梁。此方案的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少、作業(yè)空間相對(duì)開闊、工序間施工干擾小，缺點(diǎn)是所需作業(yè)人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率低，特別是不能存梁，出一片架設(shè)一片，總體施工工期長，適用于下部結(jié)構(gòu)已全部完工，邊制邊架梁的工況。

定制龍門吊方案是根據(jù)隧道凈空尺寸并結(jié)合施工各工序作業(yè)需要定制龍門吊進(jìn)行施工。此方案的優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)效率高、所需人員少，能夠提前預(yù)制和存梁展開平行作業(yè)，壓縮施工工期，缺點(diǎn)是制梁區(qū)作業(yè)空間狹小，購置定制設(shè)備一次性投資較大。

1.2 設(shè)備選型

該工程結(jié)合隧道凈空、龍門吊起吊高度、梁體最大寬度等因素后，選用雙主梁門式提梁機(jī)作為箱梁起吊設(shè)備。模板的垂直運(yùn)輸及混凝土澆筑選擇了小型門式吊車。

提梁機(jī)主要尺寸及工作狀態(tài)，見圖1、圖2。

定制2臺(tái)80 t洞內(nèi)提梁機(jī)，起重及行走系統(tǒng)均靠電力驅(qū)動(dòng)，工作電源為380 V，單機(jī)功率28 kW，提梁機(jī)單機(jī)起重量80 t，跨度8 m，輪距3.8 m。主梁及支腿均為鋼板焊接而成的箱型結(jié)構(gòu)。該龍門吊具備電纜自動(dòng)收放功能，電纜放置于電纜槽內(nèi)。行走系統(tǒng)采用軌道行走，沿隧道電纜槽兩側(cè)鋪設(shè)40鋼軌。提梁機(jī)各部件運(yùn)至現(xiàn)場后，直接在隧道內(nèi)進(jìn)行拼裝，完成調(diào)試后報(bào)請(qǐng)安監(jiān)部門檢查后即可投入使用。

隧道內(nèi)模板的橫向運(yùn)輸和混凝土澆筑，使用同類型的5 t龍門吊一臺(tái)。

1.3 提梁運(yùn)梁

裝梁時(shí)提梁機(jī)行駛至預(yù)制臺(tái)座兩側(cè)，將保護(hù)梁體的護(hù)板掛好后。鋼絲繩穿過底座預(yù)留的吊裝孔，待鋼絲繩與滑輪吊環(huán)連接穩(wěn)妥后即同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)提梁，提到位后平移到側(cè)方運(yùn)梁車上，運(yùn)梁車采用無駕駛室的低平型號(hào)，便于隧道內(nèi)通過。

提梁及完成運(yùn)梁僅需30 min左右。箱梁提運(yùn)過程合理安排好時(shí)間，基本不影響其他工序施工。

2 隧道內(nèi)向兩端架梁

受橋隧相接的條件限制，普通的雙導(dǎo)梁架橋機(jī)無法實(shí)現(xiàn)正常架梁。為此，采用橫向收窄的雙導(dǎo)梁架橋機(jī)架梁，梁體就位后再利用千斤頂和滑輪組橫向移動(dòng)就位；單導(dǎo)梁架橋機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活，但拆卸轉(zhuǎn)場困難、荷載受限、橫向安全系數(shù)低，為此確定仍采用雙導(dǎo)梁架梁，但橫向大梁適當(dāng)改動(dòng)收窄以滿足洞內(nèi)就位時(shí)橫向尺寸的限制。

架橋機(jī)受隧道寬度的限制，第一跨邊梁無法架到位，采用斜向架梁加滑動(dòng)小車的方式就位，具體如圖3所示。

架橋機(jī)出洞后恢復(fù)正常方式架梁，將一端橋梁架完之后不必將架橋機(jī)解體轉(zhuǎn)場，可利用高速公路隧道半徑大的特點(diǎn)，整體平移主桁架梁，到隧道另一端快速組裝。

具體如圖4所示用兩臺(tái)75 t吊車將架橋機(jī)的兩根63 m主桁架吊放至運(yùn)梁車上，分兩次運(yùn)到隧道另一端，洞內(nèi)用龍門吊卸車，卷揚(yáng)機(jī)、支腿等配件用6 m平板車倒運(yùn)，叉車配合安裝支腿，能夠在兩天之內(nèi)重新具備架梁條件。

3 工程效果

選擇隧道內(nèi)作為預(yù)制場地直接避免了預(yù)制場地的征地費(fèi)用及場地硬化費(fèi)用，供水，供電線路也是沿用了隧道施工時(shí)原有的設(shè)施及線路。根據(jù)兩橋?qū)嶋H工程量共計(jì)72片梁，預(yù)制場地需征地、填筑整平、硬化，預(yù)制場地內(nèi)水、電線路的布置費(fèi)等開支能夠節(jié)約費(fèi)用約30萬元，且不破壞沿線自然環(huán)境，更加環(huán)保。

而且隧道內(nèi)制梁在甘肅省冬季受氣溫影響小，將隧道兩端用棉布門簾封住，洞內(nèi)溫度穩(wěn)定在7℃～9℃，冬季施更加便利。在冬季施工時(shí)間較長的省份能夠有效節(jié)約工期。洞內(nèi)使用蒸汽養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行箱梁養(yǎng)生，節(jié)約水源并且縮短養(yǎng)護(hù)期?？梢钥闯鲞x擇隧道內(nèi)箱梁預(yù)制較露天預(yù)制節(jié)省費(fèi)用是多方面的，在工期保證的前提下，隧道內(nèi)進(jìn)行箱梁預(yù)制是優(yōu)先選擇的方式。

通過自行式雙主梁門式提梁機(jī)等特殊設(shè)備的運(yùn)用，和架橋機(jī)主梁整體過隧道等科學(xué)的施工組織，實(shí)現(xiàn)了大跨徑箱梁在隧道內(nèi)的預(yù)制和架設(shè)，為橋梁施工中預(yù)制場地的選擇提供了一條新的思路。

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