營業(yè)線上使用架橋機(jī)更換T梁關(guān)鍵技術(shù)

孫秀峰

（中國鐵路北京局集團(tuán)公司建設(shè)部，北京 100860）

1 工程概況

北京市S5 線是國家市郊鐵路第1 批示范項目。為滿足S5 市郊鐵路由80 km/h 提速至100 km/h 的要求，須將既有國鐵京通線41 號懷沙河大橋6 孔24 m T 梁予以更換。京通線為Ⅰ級干線、非電氣化單線鐵路。41 號懷沙河大橋處于兩山之間且上跨國家一級水源保護(hù)區(qū)，墩身高度15 m。全橋位于直線地段，坡度5.45‰，距較近的北宅站1.084 km。

北宅站共 5 條線，1 道有效長 849 m，2 道正線有效長844 m，3 道有效長861 m，6 道有效長203 m，另有軍專線1 條（如圖1所示）。站內(nèi)股道線間距均為5 m，施工需經(jīng)4#，8#，10#，12#道岔，均為60 kg/m 12號道岔。北宅站至41號懷沙河大橋間有曲線1處，半徑800 m。

圖1 車站布局與橋梁位置

既有橋全長158.4 m，橋面寬度4.9 m。待更換的舊T 梁與新梁長度、寬度及高度相同，梁高2.10 m，梁頂寬1.92 m（見圖2）。舊 T 梁質(zhì)量為 86.1 t，新 T 梁質(zhì)量為89.1 t，支座與既有支座一致，為鑄鋼搖軸支座。

圖2 T梁橫向布置（單位：mm）

2 方案比選

在營業(yè)線上更換T梁，通常使用的方法是：通過汽運(yùn)將橋梁運(yùn)送到換梁地點，采用吊車［1］、龍門吊［2］和人工搭設(shè)的平臺進(jìn)行更換［3］。

架橋機(jī)一般是在公路、鐵路新建線路上使用。有關(guān)使用架橋機(jī)更換橋梁的文獻(xiàn)甚少，特別是在鐵路營業(yè)線使用架橋機(jī)更換橋梁無可借鑒案例。

鐵路架橋機(jī)按導(dǎo)梁方式分為無導(dǎo)梁架橋機(jī)、下導(dǎo)梁架橋機(jī)、雙導(dǎo)梁架橋機(jī)、運(yùn)架一體架橋機(jī)4 種；按橋面寬度可分單梁架橋機(jī)和雙梁架橋機(jī)；按走行方式可分步履式和輪行式［4-5］。經(jīng)對多種型號架橋機(jī)使用性能的比選，對施工現(xiàn)場環(huán)境、站場線路設(shè)備條件、使用場地的調(diào)查，綜合多種因素進(jìn)行方案優(yōu)化及專家論證，最終確定使用鐵道第五勘察設(shè)計院和邯鄲中鐵橋梁機(jī)械有限公司在DJK140 型基礎(chǔ)上研發(fā)的單臂簡支型DJK160 型架橋機(jī)，并配備4 臺機(jī)動平車和2 臺260 t汽車吊（取消倒裝龍門吊）更換T梁的方案。

該方案除了不必在施工現(xiàn)場組裝龍門吊、人工搭設(shè)平臺外，還具有以下優(yōu)點：

1）施工高效，占用線路時間短，滿足6 h 內(nèi)恢復(fù)通車的要求。DJK160 型架橋機(jī)設(shè)計吸取了各類型架橋機(jī)的優(yōu)點，施工效率高［6］。它配備4 臺機(jī)動平車，取消了倒裝龍門吊，改為2 臺260 t 汽車吊，大大壓縮了走行、倒梁等候時間。在作業(yè)過程中，機(jī)臂可以全懸38.6 m 走行對位且可以自動升降、前后移動，可以半懸低位走行（機(jī)臂回縮13.1m）鋪軌作業(yè)，做到一機(jī)兩用，實現(xiàn)“換、運(yùn)、架”三位一體的獨立施工模式。

2）施工安全可靠。DJK160型架橋機(jī)重心低，最低僅為5 m，穩(wěn)定性好，能在電化區(qū)段正常通行及隧道口使用。設(shè)計合理適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)臂可上下升降、前后伸縮、左右擺頭，解決了在既有線走行過程中侵限問題，復(fù)線施工換梁方便快捷；DJK160型架橋機(jī)集雙簡支梁型優(yōu)點，可在空中縱橫移梁，一次落梁到位。

3）綠色環(huán)保，節(jié)約投資。使用架橋機(jī)換梁避免了搭設(shè)平臺、組裝龍門吊占用河道對國家一級水源地的污染；同時減少開山修路、搭設(shè)平臺、組裝龍門吊占用河道、征地等一系列投資。

3 DJK160架橋機(jī)及其配套設(shè)備參數(shù)

DJK160型架橋機(jī)長64.87 m，寬4.34 m，高7.03 m，主機(jī)總質(zhì)量為276 t，額定起吊質(zhì)量為166 t。自行速度最大5 km/h，自行最大爬坡坡度20‰，通過最小道岔為9 號道岔，架梁時的最小曲線半徑為300 m，通過最小曲線半徑為180 m，吊梁小車走行速度最大5 m/min，吊梁升降速度為0.6 m/min，吊梁橫移速度0.25 m/min；吊軌小車走行速度最大24 m/min，升降速度2.8 m/min。

隨著國人消費(fèi)理念的升級，越來越多的人開始吃進(jìn)口橄欖油，但部分消費(fèi)者仍然適應(yīng)不了橄欖油的口味。魯花適時研發(fā)出讓中國消費(fèi)者能夠適應(yīng)的高油酸花生油，其營養(yǎng)價值跟橄欖油相差無幾。

配套運(yùn)梁小車共4輛，每輛長29.94 m，寬3.28 m，高1.78 m，質(zhì)量85 t，額定裝載質(zhì)量為166 t。空載運(yùn)行速度最大12 km/h，重載運(yùn)行速度最大6 km/h。通過最小曲線半徑為180 m，自行最大爬坡坡度為20‰。

運(yùn)梁平車共12輛，機(jī)車1輛。運(yùn)梁平車每輛長13 m，機(jī)車長20 m。

4 工藝流程和時間控制

懷沙河大橋換梁施工共更換6 孔12 片T 梁，采用DJK160 架橋機(jī)和4 輛配套的運(yùn)梁小車，每個天窗點更換1孔梁，依次更換第1孔梁至第6孔梁。每孔梁必須在6 h 的線路封鎖時間內(nèi)完成。每個施工環(huán)節(jié)須詳細(xì)分解、分別嚴(yán)格控制施工時間。工藝流程及時間控制如下：

第1步 人工拆除橋上線路并割除人行道角鋼支架及欄桿，作業(yè)時間40 min。同步作業(yè)：支撐舊梁，割除剩余5 處橫隔板；拆除梁下通道，架橋機(jī)、1#運(yùn)梁小車自行至施工現(xiàn)場；架橋機(jī)完成升高位；2#—4#運(yùn)梁小車從3道轉(zhuǎn)線至1道。

第2步 架橋機(jī)過孔并整備達(dá)到吊裝狀態(tài)。作業(yè)時間20 min，累計作業(yè)時間60 min。同步作業(yè)：用千斤頂頂升第1片舊梁；切割舊支座螺栓。

第3步 吊拆第1 片舊梁，并移至1#運(yùn)梁小車上。作業(yè)時間40 min，累計作業(yè)時間100 min。同步作業(yè)：用千斤頂頂升第2片舊梁；切割舊支座螺栓。

第4步 吊拆第2 片舊梁，并移至2#運(yùn)梁小車上。作業(yè)時間35 min，累計作業(yè)時間135 min。同步作業(yè)：1#運(yùn)梁小車攜第 1 片舊梁返回 3 道；2#運(yùn)梁小車從 1 道空車自行至施工現(xiàn)場。

第5步 2#運(yùn)梁小車攜第2 片舊梁返回3 道。作業(yè)時間10 min，累計作業(yè)時間145 min。同步作業(yè)：鑿除支座墊石；鋪干硬性砂漿；鋪設(shè)鋼板。

第6步 3#運(yùn)梁小車攜第1 片新梁從1 道運(yùn)至架橋機(jī)尾部。作業(yè)時間10 min，累計作業(yè)時間155 min。同步作業(yè)：鑿除支座墊石；鋪干硬性砂漿；鋪設(shè)鋼板。

第7步 3#運(yùn)梁小車喂梁，架橋機(jī)架設(shè)第1 片新梁。作業(yè)時間40 min，累計作業(yè)時間195 min。同步作業(yè)：3#運(yùn)梁小車空車返回3 道并用吊車裝上新軌排，4#運(yùn)梁小車攜第2片新梁從1道運(yùn)行至架橋機(jī)尾部。

第8步 4#運(yùn)梁小車遞送梁，架橋機(jī)架設(shè)第2片新梁。作業(yè)時間40 min，累計作業(yè)時間235 min。同步作業(yè)：4#運(yùn)梁小車空車返回1 道；3#運(yùn)梁小車攜新軌排運(yùn)行至施工現(xiàn)場；第1 片新梁焊接鋼板與支座底板；第1片新梁原支座錨固螺栓孔內(nèi)灌注砂漿。

第9步 3#運(yùn)梁小車遞送新軌排，架橋機(jī)架設(shè)新軌排。作業(yè)時間25 min，累計作業(yè)時間260 min。同步作業(yè)：安裝新梁兩側(cè)臨時欄桿，焊接兩端及跨中橫隔板，安裝縱橫向鋼蓋板，第2片新梁焊接鋼板與支座底板，灌注鋼板螺栓孔砂漿；3#運(yùn)梁小車空車返回3道。

第10步 架橋機(jī)收0#腿，退出作業(yè)面。作業(yè)時間10 min，累計作業(yè)時間270 min。同步作業(yè)：焊接剩余橫隔板鋼板及鋼筋，穿橫向鋼絞線及錨具。

第11步 連接軌排兩端，上砟整道，恢復(fù)線路。作業(yè)時間90 min，累計作業(yè)時間360 min。同步作業(yè)：開通前焊牢整孔3處橫隔板鋼板及4處鋼筋、穿橫向鋼絞線及錨具；架橋機(jī)收支腿，落低位，返回1道。

開通后限速45 km/h 至下一封鎖點。全部梁更換完成限速45 km/h 開通，利用鄰近營業(yè)線監(jiān)督計劃進(jìn)行橫隔板混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力鋼筋橫向張拉、壓漿，達(dá)到強(qiáng)度后恢復(fù)常速。

每個換梁點前，1道需停放架橋機(jī)和1輛運(yùn)梁小車（空），3道上停放3輛運(yùn)梁小車（1輛空車、2輛梁車）和1 輛運(yùn)梁平板車，運(yùn)梁小車需重新編號，停放順序與第1個天窗點前相同。

5 關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制

5.1 技術(shù)控制

1）施工場地要求。北宅站3道有效長滿足存放運(yùn)梁平板車、組裝架橋機(jī)、存放運(yùn)梁小車及倒裝新舊梁作業(yè)條件。3 道外側(cè)占用場地需清理、碾壓，滿足2 臺260 t 汽車吊倒裝新舊梁承載力要求；滿足組裝架橋機(jī)，存放運(yùn)梁小車、軌排及倒裝新舊T梁等作業(yè)條件。

2）換梁工序和時間控制。正式施工前，為確保天窗點內(nèi)換梁順利完成及各工序之間良好銜接，天窗點前進(jìn)行了3 次模擬演練。演練過程中派專人詳細(xì)記錄作業(yè)時間和設(shè)備運(yùn)行狀況，演練后對方案進(jìn)一步優(yōu)化。

3）換鋪短軌。在換梁天窗點前將長軌更換為24.7 m+6.25 m+5×24.7 m的短軌，保證6.25 m短軌在換梁過程中位于下一孔，且梁縫與軌縫始終相錯1 m，小里程側(cè)鋸口位于0#臺胸墻外1 m，大里程側(cè)鋸口位于6#臺胸墻外5.25 m。6.25 m短軌方便提落梁及0#腿支立。給點后施工開始時，人工縱移舊軌排至下一孔。

4）支座安裝。舊支座移除后在原有支座處鋪放1塊30 mm 厚鋼板，新支座安放在鋼板上，四周滿焊，最后將鋼板錨固在墊梁石上。拆梁前墊石四周鋼板下方予以鑿毛，拆梁后墊石表面予以鑿毛，深度30 mm，然后用M50干硬性砂漿找平；新支座下方與砂漿間鋪設(shè)1320 mm×575 mm鋼板，鋼板橫向比新支座寬223 mm，縱向比新支座寬100 mm；鋼板上鉆直徑31 mm 的孔，孔位與支座螺栓孔中心位置相同。新梁就位前放置新螺栓和大鋼板，待縱橫向位置確定后將支座下板與大鋼板焊接，焊接采用J506焊條。澆筑重力式砂漿錨固鋼板四角螺栓。

5.2 安全控制

1）營業(yè)線施工安全。營業(yè)線施工須嚴(yán)格執(zhí)行《營業(yè)線施工安全管理實施細(xì)則》（京鐵師〔2016〕408 號）及有關(guān)規(guī)定。施工前須與有關(guān)設(shè)備單位簽訂安全協(xié)議，施工人員須經(jīng)營業(yè)線施工安全培訓(xùn)，考試合格方可上崗。營業(yè)線施工須按要求設(shè)置防護(hù)員，駐站防護(hù)員與現(xiàn)場防護(hù)員每隔3～5 min 聯(lián)系一次。嚴(yán)禁無計劃、無調(diào)度命令上線施工。

2）既有設(shè)備調(diào)查及防護(hù)。施工前須對施工范圍既有設(shè)備進(jìn)行調(diào)查，凡對既有設(shè)備有影響的須提前制定防護(hù)方案，對既有設(shè)備進(jìn)行改移或防護(hù)。橋上兩側(cè)電纜要提前在橋頭兩側(cè)制作吊掛固定終端，橋兩側(cè)各吊掛鋼絞線，吊掛位置距既有橋外側(cè)1 m，橋頭兩側(cè)電纜挖出并做好防護(hù)，現(xiàn)場設(shè)專人看守、巡視。對架橋機(jī)、運(yùn)梁小車等走行路線上的既有行車設(shè)施及障礙物要認(rèn)真調(diào)查，對有影響的設(shè)備要提前聯(lián)系相關(guān)設(shè)備單位進(jìn)行改移及防護(hù)。

3）機(jī)械設(shè)備檢查及使用。施工使用的機(jī)械設(shè)備須嚴(yán)格執(zhí)行《北京鐵路局建設(shè)工程大型施工機(jī)械設(shè)備安全管理辦法》（京鐵建〔2013〕154 號），辦理使用手續(xù)并取得《營業(yè)線施工準(zhǔn)入證》。特種設(shè)備要經(jīng)檢驗、檢測合格并取得當(dāng)?shù)刂鞴懿块T頒發(fā)的使用證方可使用。機(jī)械設(shè)備使用前須對其使用性能、狀態(tài)進(jìn)行檢查，操作人員須遵守操作規(guī)程。架橋機(jī)在非橋面上自力走行時機(jī)臂應(yīng)降到低位。架橋機(jī)組自行速度不得超過5 km/h。司機(jī)室向車體內(nèi)移并鎖固。架橋機(jī)在橋面自力走行時機(jī)臂可在最高位，機(jī)臂應(yīng)回縮到鋪軌位置，其自行速度不得超過5 km/h，通過側(cè)向道岔和曲線時速度為2～3 km/h。機(jī)動平車載梁片運(yùn)行速度為0.5～6.0 km/h，接近主機(jī)時降速至0.5 km/h，梁前端懸出長度為4.3 m；梁重心宜在車體縱向中心線上，偏差不超過20 mm；偏裝值不得超過200 mm。吊車起吊前須進(jìn)行試吊，吊鉤中心應(yīng)垂直通過重物中心，吊車吊起梁片距梁車20 cm 停止起吊，靜置10 min，停車檢查：①起重機(jī)械的穩(wěn)定性；②制動器的可靠性；③重物的平穩(wěn)性；④綁扎的牢固性。吊車各支腿無明顯下沉及變形后，方可繼續(xù)進(jìn)行吊梁作業(yè)。四級風(fēng)以上時嚴(yán)禁吊車作業(yè)，必須收起吊車臂桿以防意外。

4）高空作業(yè)安全。高空作業(yè)人員須經(jīng)培訓(xùn)和體檢，合格后持證上崗；高空作業(yè)人員須按規(guī)定佩戴防護(hù)用品，遇到六級及以上大風(fēng)天氣停止換梁作業(yè)，并做好各項安全防護(hù)。T梁就位后安排專人進(jìn)行臨時欄桿的安裝，采用75 mm×75 mm 的角鋼，高度1.2 m，與梁體外側(cè)預(yù)埋T 鋼用螺栓連接，并用直徑16 mm 的圓鋼縱向設(shè)置2條圍欄作為臨邊防護(hù)。

6 結(jié)語

此項換梁施工鄰近既有線，自2018年4月開始準(zhǔn)備，至6月完成，共用6 個Ⅰ級施工天窗（每個6 h）、23個Ⅲ級施工天窗（每個3 h）及部分慢行點。實踐表明，使用架橋機(jī)在營業(yè)線中更換T 梁方案是可行的，且施工安全環(huán)保、高效經(jīng)濟(jì)，適用于特殊地理條件下的換梁施工。