大西客運(yùn)專線長大坡道過隧道運(yùn)架梁施工關(guān)鍵技術(shù)研究

趙省建

（中鐵三局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原030006）

1 工程概況

大西客運(yùn)專線站前七標(biāo)線路位于臨汾霍州市和洪洞縣境內(nèi)。線路起止里程為DIK442+546.69—DIK497+170.42，正線長度55.501km，合同價40.2億元，建設(shè)總工期54個月。

本標(biāo)段霍州制梁場位于李家峰隧道大里程的改DK456+450處，有85孔鐵路客運(yùn)專線雙線簡支箱梁需穿過李家峰隧道進(jìn)行運(yùn)輸架設(shè)，其中32m梁76孔、24m梁8孔、非標(biāo)準(zhǔn)跨徑27.5m梁1孔。該段最短運(yùn)距9.737km，最長運(yùn)距13.903km。

李家峰隧道全長2 882m，隧道進(jìn)口里程改DK448+123，出口里程改DK451+005，線路縱坡為30‰下坡，其中：改DK449+867.70至改DK451+005段計1 137.3m位于半徑為7 000m的平面曲線上，其中緩和曲線長540m，圓曲線長597.3m，其余段落為直線地段。

2 長大坡道運(yùn)架橋施工難點及解決方案

2.1 施工難點

1）施工設(shè)備不適應(yīng) 在30‰長大坡道過隧道運(yùn)架梁時由于隧道斷面空間有限，只有采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┖蛯\(yùn)梁車進(jìn)行設(shè)備改造才能滿足需要。

2）安全風(fēng)險高 在30‰長大坡道上過隧道運(yùn)架梁，設(shè)備在動力、工作狀態(tài)等方面與洞外常規(guī)運(yùn)梁相比發(fā)生很大變化，引發(fā)安全風(fēng)險因素增多，且均為目前技術(shù)條件和現(xiàn)有管理手段無法控制的不可接受風(fēng)險因素，只能通過技術(shù)改進(jìn)和設(shè)備改造手段進(jìn)行解決。

3）工期形勢嚴(yán)峻 自2011年4月1號開始架梁至2012年年底，霍州梁場架梁完成528孔，完成總數(shù)613孔的86.1%，梁場待架的箱梁數(shù)量多。根據(jù)新的建設(shè)單位總體施組計劃及對該標(biāo)段施組的批復(fù)，霍州梁場要求于2013年3月12日架設(shè)完成。為完成工期目標(biāo)，運(yùn)架梁速度必須達(dá)到正常條件下的架梁工效指標(biāo)，然而，在30‰長大坡道上過隧道運(yùn)架梁大大降低了施工工效。根據(jù)實際運(yùn)架梁的速度統(tǒng)計，在一運(yùn)一架設(shè)備配置條件下，采用國產(chǎn)運(yùn)梁車運(yùn)距為0～7km范圍工效僅為1.0孔/d。特別是運(yùn)梁車在30‰坡度上負(fù)重上坡行駛時的洞外最高時速僅為0.7km/h，而正常的負(fù)重運(yùn)梁速度為3km/h。綜合運(yùn)架梁工效僅為正常條件下的1/3。以此折減系數(shù)推算架梁工效，架梁時間將持續(xù)至2015年4月28日，遠(yuǎn)不能滿足全線和標(biāo)段的總體工期要求，為此必須設(shè)法提高運(yùn)架梁速度。

2.2 解決方案

在以往客運(yùn)專線橋梁架設(shè)中從未遇到過30‰長大坡道過隧道運(yùn)架梁施工，沒有成功經(jīng)驗可借鑒，且鐵路橋梁架設(shè)對工程質(zhì)量和安全的要求非常嚴(yán)格，橋梁架設(shè)又屬于高空作業(yè)，長大坡道過隧道運(yùn)架梁更增加了安全風(fēng)險，存在如運(yùn)梁車過隧道遛坡、架橋機(jī)傾覆等重大危險。

為滿足施工工期目標(biāo)，需在隧道及其進(jìn)出口路基施工中采取相應(yīng)的工程措施，又要對運(yùn)梁車進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造才能確保施工的順利進(jìn)行。

1）隧道施工措施 為滿足運(yùn)梁車分別運(yùn)輸架橋機(jī)和簡支箱梁從隧道內(nèi)輪廓空間內(nèi)通過，經(jīng)計算需在隧道仰拱完成后將仰拱填充層分成2次施做，即過隧道架梁前施做第1層隧道仰拱填充，過隧道架梁完成后，施作剩余隧道仰拱填充。

2）隧道進(jìn)、出口路基施工措施 為滿足運(yùn)梁車分別馱運(yùn)架橋機(jī)和簡支箱梁順利進(jìn)入隧道內(nèi)輪廓空間內(nèi)，經(jīng)CAD畫圖計算在隧道進(jìn)口改DK448+123—改DK448+113段線路縱坡仍順接洞內(nèi)坡度維持30‰，改DK448+113—改DK448+042.51段調(diào)整為40‰。在隧道出口改DK451+005—改DK451+045段將線路縱坡由30‰調(diào)整為28‰。變坡點處適當(dāng)設(shè)置豎曲線。

3）增設(shè)會車道，實現(xiàn)“兩運(yùn)一架”為滿足架梁工期目標(biāo)，該段架梁擬采用“兩運(yùn)一架”方案，結(jié)合現(xiàn)場地形，擬在李澗2號特大橋（含路改橋、東城大橋）西安臺后路基工點改DK446+985—改DK447+065段線路右側(cè)設(shè)運(yùn)梁車會車道一處。會車點長80m，將原路基加寬15m。

4）運(yùn)梁車技術(shù)改造 運(yùn)梁車采用德國KIROW公司生產(chǎn)的KSC900型運(yùn)梁車。根據(jù)本段30‰長大坡道過隧道運(yùn)架梁的實際情況，對運(yùn)梁車的動力、制動部分及馱梁臺車進(jìn)行檢修和技術(shù)改造，采取增加2套制動系統(tǒng)，分別為液壓制動和緊急空氣制動，以確保運(yùn)梁萬無一失。

3 運(yùn)架梁主要施工技術(shù)

3.1 運(yùn)梁車低位馱運(yùn)架橋機(jī)過隧道

3.1.1 施工準(zhǔn)備

1）在過隧道前對運(yùn)梁車和架橋機(jī)進(jìn)行詳細(xì)檢查，做好檢查記錄，確保設(shè)備完好。

2）復(fù)測隧道空間尺寸是否滿足架橋機(jī)過隧道要求。

3）為確保過隧道安全，必須在隧道兩側(cè)和中心設(shè)置間距3m、長2m、寬10cm的反光標(biāo)志。距隧道進(jìn)出口50m范圍的路基及隧道路面上用白色油漆連續(xù)畫出運(yùn)梁車行車時輪胎外側(cè)邊線及路基中心線。

4）檢查路面平整度是否符合要求，路基承載力是否大于運(yùn)梁車輪胎接地比壓力0.6MPa。

3.1.2 輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)過隧道

1）步驟1①安裝油缸伸縮套并頂升到位；②拆除后支腿下橫梁放于橋機(jī)前部；③安裝臨時支腿；④落回油缸伸縮套。

2）步驟2①運(yùn)梁車進(jìn)入架橋機(jī)下部；②后支腿下橫梁轉(zhuǎn)90°置于運(yùn)梁車上；③支起油缸伸縮套；④拆除臨時支腿；⑤折疊后支腿；⑥向后折起前支腿。

3）步驟3①利用油缸伸縮套將橋機(jī)下降4m；②運(yùn)梁車降到低位，馱運(yùn)主梁穿過隧道。

3.1.3 架橋機(jī)過隧道后組裝

1）步驟1運(yùn)梁車低位馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道。

2）步驟2運(yùn)梁車運(yùn)行到橋頭位置，落下下導(dǎo)梁。

3）步驟3落下并安裝輔支腿，頂升油缸，使運(yùn)梁車前支點脫離接觸。

4）步驟4同時開動運(yùn)梁車活動枕梁和輔支腿電機(jī)，架橋機(jī)前移。

5）步驟5在對應(yīng)頂升油缸的位置加臨時墊墩，后支腿頂升油缸和輔支腿油缸同時頂升。

6）步驟6落下并安裝前支腿，扭轉(zhuǎn)并安裝后支腿。

7）步驟7收油缸，運(yùn)梁車返回，用前天車和輔支腿吊起下導(dǎo)梁，安裝下導(dǎo)梁前后支腿（需起重機(jī)配合）。

8）步驟8①運(yùn)梁車運(yùn)行到橋頭位置；安裝后支腿下橫梁；②運(yùn)梁車返回梁場取梁。

3.2 運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道

為將KSC900型運(yùn)梁車整車高度由3.50m降到3.05m，通過重新設(shè)計制作運(yùn)梁小車和固定承梁支座，可將整體高度降低350mm，并將橡膠墊由原設(shè)計的165mm厚更換為65mm厚，這樣運(yùn)梁車行駛位高度能降至3.05m。

運(yùn)梁車外側(cè)輪胎寬度為6 900mm，為保證箱梁能夠通過隧道，將隧道仰拱填充寬度定為7 300mm，中心填充最大厚度為423mm。運(yùn)梁車背梁后在隧道內(nèi)的相對尺寸如圖1所示。

圖1 運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道斷面

由運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道斷面測得箱梁翼緣板距離隧道壁僅267mm，接觸網(wǎng)桿距離隧道壁僅為311mm。外側(cè)輪胎邊緣投影下的仰拱填充厚度僅為45mm，內(nèi)側(cè)輪胎投影下仰拱填充最大厚度僅為300mm左右。KSC900型運(yùn)梁車為大輪胎16軸線平板運(yùn)輸車，最大負(fù)載1 146t（包含車身自重246t）。每個軸線負(fù)荷為72t，單個輪胎負(fù)荷為18t。如此大的承載負(fù)荷加之填充厚度不夠，薄厚不均，運(yùn)梁車重載運(yùn)梁過程中極易將仰拱上的混凝土填充層壓壞導(dǎo)致運(yùn)梁車在隧道內(nèi)拋錨的嚴(yán)重后果。為滿足隧道內(nèi)運(yùn)梁安全，必須在混凝土填充層上鋪設(shè)鋼板，增大受力面積以分散輪胎負(fù)載對混凝土填充層的沖擊。

4 結(jié)語

針對30‰長大坡道過隧道運(yùn)架梁施工難點，通過增設(shè)會車道、運(yùn)梁車技術(shù)改造等取得良好的施工效果。在此基礎(chǔ)上，通過組織、技術(shù)和管理措施，達(dá)到項目確定的“確保全部工程達(dá)到驗收標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求，工程一次驗收合格率達(dá)到100%，對工程的質(zhì)量自檢檢測率達(dá)到100%”的質(zhì)量目標(biāo)；建立安全保證體系，通過安全、組織、管理、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等保證措施，實現(xiàn)無重大設(shè)備、交通及火災(zāi)事故；杜絕因工死亡事故，年輕傷率小于5‰，杜絕重大傷亡事故，創(chuàng)建安全標(biāo)準(zhǔn)工地的安全目標(biāo)。工程實踐表明，各項技術(shù)及管理措施在保證工程質(zhì)量及安全生產(chǎn)方面發(fā)揮積極作用，取得良好的社會效益。