鄭阜高鐵箱梁架設(shè)優(yōu)化技術(shù)

張家森

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

1 工程概況

鄭州至周口至阜陽鐵路設(shè)計(jì)速度350km/h，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，對路橋基礎(chǔ)設(shè)施的強(qiáng)度、剛度、耐久性、穩(wěn)定性要求嚴(yán)格；采用CRTSⅢ型板式無砟軌道，涉及專業(yè)多，結(jié)構(gòu)精度高，是控制線下承續(xù)線上各專業(yè)的關(guān)鍵。

鄭阜高鐵淮陽北梁場位于河南省淮陽縣境內(nèi)，承擔(dān)4標(biāo)段361孔箱梁預(yù)制及架設(shè)任務(wù)。全段有3聯(lián)連續(xù)梁，最大跨128m，包括跨越縣級公立、省級道路、106國道等。大跨度連續(xù)梁完成合攏工期長，形成運(yùn)梁通道的時間晚，后期架梁作業(yè)時間有限，梁場布置困難、運(yùn)架梁組織難度大。先架段（阜陽方向）架設(shè)臨近跨106國道連續(xù)梁的預(yù)制箱梁（周淮特大橋382#梁），由于此連續(xù)梁不能滿足架梁條件，如按正常工序架設(shè)緊臨跨106國道連續(xù)梁的預(yù)制箱梁，將導(dǎo)致該連續(xù)梁無法進(jìn)行邊跨張拉施工。該孔簡支箱梁架設(shè)時間為2017年3月25日，而連續(xù)梁的合攏時間為2018年1月20日。如果在連續(xù)梁合攏后架設(shè)該孔箱梁，則該段無砟軌道工程只能在2018年10月實(shí)施。

CRTSⅢ型無砟軌道在全面開展施工前，需要進(jìn)行大量的工藝性試驗(yàn)，并在線上進(jìn)行先導(dǎo)段施工，積累工藝參數(shù)和鍛練作業(yè)隊(duì)伍，為全面施工創(chuàng)造條件。而在標(biāo)段范圍內(nèi)，除該區(qū)段外，其他區(qū)段架梁均在2018年3月結(jié)束，不具備作為先導(dǎo)段的條件。

為確保項(xiàng)目總體工期，加快無砟軌道工程的進(jìn)場、工藝試驗(yàn)和施工，經(jīng)多方面調(diào)查和研究決定采用動態(tài)落梁方案，先落梁，后頂升至高位，進(jìn)行連續(xù)梁縱向預(yù)應(yīng)力束張拉，然后高位落梁、就位，最后進(jìn)行支座砂漿灌注。

2 技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

TLJ900t架橋機(jī)主要用于時速200～350km高速鐵路20m、24m、32m雙線混凝土預(yù)制箱梁的架設(shè)工程，架橋機(jī)除了能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)架梁作業(yè)外，還能滿足首、末跨箱梁架設(shè)，曲線段箱梁架設(shè)，變跨架設(shè)，以及隧道進(jìn)、出口處的箱梁架設(shè)。額定吊重為900t。TLJ900t架橋機(jī)主要由前后2臺吊梁天車、箱型主梁2根及前后橫聯(lián)、柔性前支腿、剛性后支腿、后支腿臺車及頂升裝置、輔助支腿、懸臂梁、下導(dǎo)梁、下導(dǎo)梁天車、軌道、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和動力系統(tǒng)等組成。

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用架橋機(jī)動態(tài)落梁施工，利用運(yùn)梁車、架橋機(jī)設(shè)備自身穩(wěn)定的特性來完成，縮短了工期，提高了設(shè)備的利用率。

（2）采用千斤頂對梁體進(jìn)行頂升和回落，避免了架橋機(jī)的二次調(diào)頭，為梁體的頂升和回落線位提供了質(zhì)量保障。

（3）通過支撐鋼板的循環(huán)使用解決了千斤頂頂升高度限制，節(jié)約了施工成本，增加了現(xiàn)場操作人員的操作空間。

（4）動態(tài)落梁的頂升和回落演練，增加了操作人員的配合和熟練程度，對現(xiàn)場施工具有指導(dǎo)和參考價值。

（5）頂升時，先頂下坡段后頂上坡段，每2cm一個循環(huán)；回落依據(jù)箱梁頂升的逆過程，從而將梁體在頂升和回落過程中的位移量降到最低。

（6）箱梁在頂升過程中出現(xiàn)位移，采用下坡端頂升1次20mm，上坡端頂升2次20mm，交替上升進(jìn)行糾偏；回落糾偏通過箱梁頂升的逆過程來實(shí)現(xiàn)。

2.2 技術(shù)難點(diǎn)

（1）高位梁對臨時混凝土墊墩要求高。

（2）現(xiàn)場箱梁頂升和回落施工時可操作空間狹小且處在高墩上，安全卡控難度大。

（3）在整個箱梁頂升和回落過程中，受施工場地狹小的影響，操作人員在傳遞和加墊鋼板時極易出現(xiàn)擠手砸腳的現(xiàn)象。

（4）由于工作面狹小，現(xiàn)場技術(shù)人員對線位和頂升回落高度不易把控。

3 工藝原理

動態(tài)落梁采取先落梁，后頂升至高位，進(jìn)行連續(xù)梁縱向預(yù)應(yīng)力束張拉，然后高位落梁就位，最后進(jìn)行支座砂漿灌注。由于架橋機(jī)為先導(dǎo)梁式，如果采取直接將箱梁架設(shè)至高位，最后落梁就位，架橋機(jī)將無法后退。

頂升及落梁作業(yè)采用6臺架梁千斤頂（4臺作業(yè)，2臺備用），頂升及落梁最大高度42cm。箱梁高位存放、頂升及落梁過程中采取臨時加固措施，防止箱梁縱橫向滑移。

4 施工工藝

4.1 施工工藝流程（如圖1）

圖1 架橋機(jī)動態(tài)落梁的操作工藝流程

4.2 落梁

（1）待周淮特大橋382#墩墊石和臨時混凝土墊墩施工完畢，且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，將臨時混凝土墊墩吊裝至指定位置，并連接緊固，如圖2。

圖2 382#墩臨時支墊處理俯視圖

（2）架橋機(jī)進(jìn)行過孔作業(yè)，下導(dǎo)梁利用懸臂梁天車處于懸掛狀態(tài)，如圖3。

圖3 架橋機(jī)過孔重新就位示意圖

（3）將千斤頂和支撐鋼板放置于預(yù)先設(shè)定好的位置（支撐鋼板尺寸為90cm×90cm×2cm，在四角距邊5cm位置預(yù)留φ24mm螺栓預(yù)留孔。數(shù)量為每個支座底部設(shè)置1塊，即4塊。且在鋼板設(shè)置前，需對鋼板進(jìn)行切割），支撐鋼板下加墊土工布并將支座錨栓預(yù)先放置于錨栓孔內(nèi)，如圖4。

圖4 支座底部支墊臨時鋼板及切割尺寸示意圖

（4）架橋機(jī)按正常情況喂梁、走梁和落梁。

（5）待箱梁下落至距離支撐鋼板2cm左右精確對位，平穩(wěn)落梁至支撐鋼板。在該箱梁的兩端懸掛警示標(biāo)志，防止外力作用下產(chǎn)生位移，如圖5。

圖5 架橋機(jī)落梁到位示意圖

（6）架橋機(jī)后退，返回梁場調(diào)頭。

4.3 箱梁頂升、回落演練

（1）為確保動態(tài)落梁方案的可行性，決定在淮陽北制梁場靜載試驗(yàn)臺座上進(jìn)行演練，預(yù)制千斤頂混凝土臺座（與靜載臺座35cm高差），利用頂升支撐鋼板加墊出382#箱梁6.5‰坡度。

（2）將千斤頂和油泵到位，并連接油泵和千斤頂間的油路（連接方式采用同端串聯(lián)），通電試驗(yàn)，確保管路暢通，工作正常。

（3）在正式演練前，反復(fù)頂升和回落，高度不大于1cm，確認(rèn)同端千斤頂?shù)耐叫浴?/p>

（4）依照先下坡端后上坡端的順序，每2cm一個循環(huán)，交替進(jìn)行頂升，并在支座位置加墊70cm×80cm×2cm鋼板，測量梁體的位移量。

（5）3個循環(huán)完畢，將千斤頂收回泄壓，使四角支座受力，在千斤頂托盤上加墊相同數(shù)量50cm×50cm×2cm鋼板，如此反復(fù)循環(huán)，直至將箱梁頂升至方案要求高度，并測量梁體位移量。

（6）高位落梁依據(jù)箱梁頂升的逆過程進(jìn)行施工。

通過動態(tài)落梁和頂升演練確認(rèn)了本方案的可行性。

4.4 箱梁頂升

（1）待跨G106國道連續(xù)梁施工進(jìn)入張拉作業(yè)期。

（2）將千斤頂油泵、支撐鋼板、設(shè)備和工具運(yùn)至施工現(xiàn)場，并吊裝至梁面作業(yè)區(qū)。

（3）連接千斤頂和油泵的油路，進(jìn)行反復(fù)頂升回落試驗(yàn)，確保同端千斤頂?shù)耐叫院驮O(shè)備的完好。

（4）依據(jù)演練過程要求對382#梁進(jìn)行頂升，過程要嚴(yán)格把關(guān)，確保加墊鋼板的整齊穩(wěn)固。及時記錄梁體位移數(shù)據(jù)，一旦超標(biāo)，及時調(diào)整頂升順序進(jìn)行糾偏（下坡端頂1次20mm，上坡端頂升2次20mm，交替上升），如圖6。

（5）待箱梁頂升42cm，確認(rèn)滿足連續(xù)梁張拉空間后，千斤頂泄壓至2～3MPa，關(guān)閉千斤頂油閥。

（6）利用墩臺上預(yù)埋工字鋼錨固梁體，如圖7。

圖6 梁體高位斷面圖

圖7 梁體高位錨固斷面圖

（7）拆卸千斤頂和油泵間的油路，將油泵和施工工具回收。

（8）箱梁的兩端懸掛警示標(biāo)志，派專人定期看護(hù)，避免因橋面系或連續(xù)梁施工對梁體的擾動。

4.5 高位落梁

（1）待連續(xù)梁張拉封錨完畢后，達(dá)到高位落梁條件。

（2）高位落梁前，將油泵運(yùn)至現(xiàn)場并與千斤頂?shù)挠吐愤B接好。

（3）使用氧焊拆卸梁體的錨固裝置，并對油泵進(jìn)行通電試驗(yàn)，確保設(shè)備的完好性。

（4）高位落梁與箱梁頂升是個逆反過程。整個過程嚴(yán)格把控，緩慢回落，及時記錄現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行糾偏。

（5）待梁體回落至距離墊石面約5cm高度時，拆卸全部支座下的支撐鋼板。

（6）關(guān)閉千斤頂油閥，利用5cm的縫隙安裝支座錨栓并緊固（視現(xiàn)場情況靈活調(diào)整縫隙寬度）。

（7）梁體回落至設(shè)計(jì)高度，對梁面高程和梁體進(jìn)行復(fù)測。

（8）確認(rèn)無誤后，進(jìn)行支座灌漿。

（9）待砂漿強(qiáng)度達(dá)到20MPa后，拆卸橡膠支座的連接鋼板，千斤頂泄壓，將千斤頂、油泵、支撐鋼板和施工工具回收，并將墩帽上遺留的建筑垃圾和油污清理干凈。

至此，架橋機(jī)動態(tài)落梁施工完畢。

5 質(zhì)量安全

5.1 質(zhì)量控制

（1）千斤頂及油泵送質(zhì)檢單位標(biāo)定。

（2）在動態(tài)落梁施工前，對全體員工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)與交底，確保每一位參與作業(yè)的員工對操作步驟都了然于胸。

（3）對381#墩和382#墩的墊石和臺帽千斤頂位置進(jìn)行精確測量與校核，確保千斤頂支撐點(diǎn)范圍（含支撐墊石頂面）高程及平整度達(dá)到左右支點(diǎn)高差＜2mm，并用墨斗彈出箱梁對位控制線位。

（4）千斤頂與支座同端支點(diǎn)的水平高差不得＞2mm，且平整度不得＞1mm。

（5）頂升流程每個作業(yè)步驟必須按照技術(shù)人員指揮進(jìn)行作業(yè)，且頂升與回落行程同端兩側(cè)監(jiān)控人員必須在過程中向指揮進(jìn)行報數(shù)，如遇報數(shù)不同步、數(shù)值差異＞2mm，應(yīng)停止施工，進(jìn)行調(diào)整。

（6）頂升行程應(yīng)控制在10mm/min，且應(yīng)在實(shí)際頂升前，對此項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行模擬。

（7）各作業(yè)部位人員應(yīng)在頂升第一個20mm環(huán)節(jié)，進(jìn)行不少于2次的反復(fù)模擬頂升，確認(rèn)各作業(yè)部位人員熟悉流程且材料機(jī)具滿足要求后，方可繼續(xù)作業(yè)。

（8）在G106國道連續(xù)梁382#墩部位完成張拉壓漿施工前和過程中，每日派專人對頂升完畢梁體進(jìn)行巡視，檢查各部位是否出現(xiàn)異常，以及防護(hù)措施發(fā)生變化的情況。

5.2 安全措施

（1）墩臺作業(yè)人員應(yīng)將鋼絲繩拴好，佩戴好安全帶，扣好保險鉤，預(yù)防高空墜落。

（2）動態(tài)落梁施工前對全體員工進(jìn)行安全技術(shù)的培訓(xùn)與交底，特別是在箱梁頂升和高位落梁現(xiàn)場，應(yīng)派專職安全人員進(jìn)行現(xiàn)場盯控。

（3）對講機(jī)必須電量充足，以保證現(xiàn)場通信暢通。

（4）在箱梁架設(shè)過程中，作業(yè)區(qū)域內(nèi)應(yīng)用圍欄、安全隔離帶或三角旗進(jìn)行圍護(hù)，并設(shè)置專人進(jìn)行看護(hù)，嚴(yán)禁非作業(yè)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)。必要時在墩臺栓掛安全網(wǎng)。

（5）頂升過程由專業(yè)技術(shù)人員統(tǒng)一調(diào)度，所有操作與監(jiān)護(hù)人員必須服從指揮。

（6）嚴(yán)格執(zhí)行“十不吊”。

（7）墩臺作業(yè)人員進(jìn)入工作崗位后，應(yīng)確認(rèn)作業(yè)平臺是否穩(wěn)固，操作空間是否滿足，尤其墩柱外側(cè)作業(yè)人員，認(rèn)為不能勝任此作業(yè)內(nèi)容，可向指揮申請撤換。

（8）梁體頂升前，墩臺以下50m范圍禁止非作業(yè)人員靠近，對此范圍進(jìn)行封閉管理。

6 結(jié)束語

鄭阜高鐵淮陽北制梁場先架段TLJ900t架橋機(jī)動態(tài)落梁方案的成功實(shí)施，在于施工方案的嚴(yán)謹(jǐn)、可行，為特殊條件下高速鐵路箱梁架設(shè)提供了新的思路，取得了良好的成效，為項(xiàng)目縮短施工周期8個月，節(jié)約資金105萬余元；同時，為后續(xù)線下單位橋面系施工和無砟軌道的進(jìn)場、工藝試驗(yàn)、施工提供了工作面；為項(xiàng)目總體工期的兌現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，解決了窩工問題，減少了資源的浪費(fèi)；也為后續(xù)同工況下高速鐵路箱梁架設(shè)積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)，具有一定的實(shí)用和參考價值。

［1］ 李鶴. 客運(yùn)專線TLJ900t型架橋機(jī)使用于城際鐵路建設(shè)的改造［J］. 鐵道建筑技術(shù)，2012，（5）：67-69.

［2］ 李建新. 跨既有線架設(shè)900t箱梁施工技術(shù)［J］. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009，（9）：53-56.

［3］ 中鐵三局集團(tuán)有限公司，中鐵六局集團(tuán)有限公司. TB10752—2010. 高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］. 北京：中國鐵道出版社，2011：79-85.

［4］ 全國一級建造師執(zhí)業(yè)資格考試用書編寫委員會（3版）［M］. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.