李世洋
(中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司,重慶 404100)
伏牛溪站(不含)至跳磴南站線路全長(zhǎng)6.46 km,高架橋采用節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁+支架現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)形式。節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁梁部除中墩頂段為現(xiàn)澆段外,其余均為預(yù)制節(jié)段,預(yù)制節(jié)段與現(xiàn)澆段之間采用30 cm 厚的后澆段相連。預(yù)制節(jié)段分為端頭節(jié)段、漸變節(jié)段塊及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段塊3 種類型。端頭節(jié)段長(zhǎng)度為1.85 m,端頭塊含端橫隔梁。漸變節(jié)段塊節(jié)段長(zhǎng)度分2.5 m 和2.6 m 兩種,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段塊節(jié)段長(zhǎng)度2.6 m。單線箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁面寬度5.95 m,雙線箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁面寬度10.6 m,箱梁底板直線段寬度均為2.268 m,梁高2.1 m。節(jié)段采用密齒型剪力鍵,環(huán)氧樹脂接縫。雙線節(jié)段預(yù)制箱梁端頭節(jié)段長(zhǎng)度為1.85 m(約35 t),變節(jié)段塊節(jié)段長(zhǎng)度分2.5 m(約42 t)和2.6 m(約40 t)兩種,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段塊節(jié)段長(zhǎng)度2.6 m(約37 t),外輪廓尺寸一致,內(nèi)輪廓尺寸因結(jié)構(gòu)厚度變化有差異;單線節(jié)段預(yù)制箱梁最小節(jié)段預(yù)制箱梁重量為31 t,最大節(jié)段預(yù)制箱梁重量為35 t。
根據(jù)工程特點(diǎn),選用DP50-40 型架橋機(jī)進(jìn)行節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁架設(shè)施工(圖1)。DP50-40 型架橋機(jī)主要由主梁、4 條支腿、主天車、端/中吊掛、輔助天車、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其附屬結(jié)構(gòu)組成[1]。主梁為箱型斷面(寬1.3 m、高3.2 m),全長(zhǎng)94 m,采用Q345B 材料;主天車主要包括縱移臺(tái)車、橫移平臺(tái)、起升系統(tǒng)、附屬結(jié)構(gòu)、電氣液壓等結(jié)構(gòu),額定起吊能力為50 t,升降速度重載0~3 m/min,空載0~6 m/min,縱移速度0~6 m/min;輔助天車由兩個(gè)走行輪箱、一臺(tái)10 t 電動(dòng)葫蘆、附屬結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成,設(shè)計(jì)輪壓為6 t,驅(qū)動(dòng)功率為0.55 kW,減速機(jī)型號(hào)BLEV20-121-0.55 kW,電機(jī)為變頻制動(dòng)電機(jī),制動(dòng)電壓為380 V,防護(hù)等級(jí)為IP55;支腿結(jié)構(gòu)材料均選用Q345B,銷軸材料均選用為40Cr[2];端吊掛共8 根,主要由橫梁、橫移梁、吊桿、二級(jí)吊具、吊具橫梁(端梁面橫擔(dān))、縱橫移油缸、豎向油缸等組成,吊桿材料選用40CrNiMo;中吊掛共14 根,主要由橫梁、吊桿、下橫梁(中梁面橫擔(dān))、精調(diào)系統(tǒng)等組成;液壓系統(tǒng)采用獨(dú)立單元設(shè)計(jì),整機(jī)液壓系統(tǒng)共11 套,每套液壓系統(tǒng)最大功率為2×11 kW;電氣系統(tǒng)主要為起升機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng),均采用變頻驅(qū)動(dòng),其中起升機(jī)構(gòu)采用55 kW 變頻器。
圖1 DP50-40 型架橋機(jī)結(jié)構(gòu)
DP50-40 架橋機(jī)用于架設(shè)45.2 m 及以下跨度,節(jié)段梁重650 t 以下的鋼筋混凝土梁片。架橋機(jī)過孔方式為步履式,線路最小曲線半徑要求為600 m,可適應(yīng)縱坡3.2%、橫坡1%的線路施工。架橋機(jī)滿跨荷載650 t/14,整機(jī)重量為472 t,輔助起吊系統(tǒng)起重能力為10 t,天車橫向調(diào)整范圍為±200 mm,天車水平縱向運(yùn)行速度0~6 m/min,天車主鉤起升速度負(fù)載為0~3 m/min、空載0~6 m/min,架橋機(jī)水平縱向運(yùn)行速度0~1 m/min,架橋機(jī)橫向調(diào)整/角度為±750 mm/5°,最大提升高度為26 m。
圖2 為節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁架梁整體施工流程。架梁前需做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作:首先需要完成中墩墩頂箱梁0#梁段澆筑施工;其次,需要設(shè)置臨時(shí)支撐,臨時(shí)支墩一部分采用壁厚14 mm、直徑609 mm 的螺旋鋼管搭設(shè),一部分采用83 型軍用墩搭設(shè),每臺(tái)架橋機(jī)計(jì)劃配置10 套臨時(shí)支墩,最后再從梁場(chǎng)將梁片運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)[3]。在施工流程中,首跨架設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)跨架設(shè)、邊跨架設(shè)、門式墩架設(shè)、縱坡架設(shè)以及架橋機(jī)縱移過孔操作會(huì)涉及DP50-40 架橋機(jī),因而僅對(duì)上述6 項(xiàng)施工流程進(jìn)行詳細(xì)說明[4]。
圖2 節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁架梁施工流程
圖3 為架橋機(jī)首跨施工步驟示意。首跨架設(shè)分為4 個(gè)步驟,一是首跨節(jié)段吊裝,二是膠拼及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉,三是簡(jiǎn)支永久預(yù)應(yīng)力高位張拉及壓漿,四是整體落梁就位[5]。在首跨節(jié)段吊裝施工過程中,架橋機(jī)需要進(jìn)行喂梁:①運(yùn)梁車將節(jié)段塊運(yùn)送至架橋機(jī)正下方,架橋機(jī)準(zhǔn)備提梁,為保證運(yùn)梁車運(yùn)梁到位,運(yùn)梁車應(yīng)按整孔節(jié)段梁編號(hào)順序喂梁,順序?yàn)榧茉O(shè)方向從前到后1#~10#節(jié)段,節(jié)段兩兩之間保持50 mm 距離;②運(yùn)梁車喂梁15#~11#節(jié)段。
圖3 架橋機(jī)首跨施工順序
標(biāo)準(zhǔn)跨架設(shè)與首跨架設(shè)方式基本相同,但喂梁方式和吊掛方式與首跨架設(shè)有區(qū)別。具體施工步驟為:①橋后喂梁,標(biāo)準(zhǔn)跨因線路場(chǎng)地原因選擇橋后喂梁方式,即橋機(jī)架設(shè)完第一、二孔梁后,跨墩龍門將運(yùn)梁車提升至已經(jīng)架設(shè)好的橋面上;②高低掛懸拼施工,為給最后吊掛節(jié)段留出旋轉(zhuǎn)空間,向下錯(cuò)位3 m 吊掛11#塊,并向前0.4 m;正常高度吊掛12#塊,并向前0.55 m;向下錯(cuò)位3 m 吊掛13#塊,并向前0.4 m;正常高度吊掛14#塊,并向前0.55 m,15#節(jié)段懸掛完畢后,開始從15#~1#塊倒序進(jìn)行膠拼、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉等后續(xù)施工,施工工藝與首跨架設(shè)相同。
邊跨架設(shè)工藝與標(biāo)準(zhǔn)跨架設(shè)工藝相同,僅橋機(jī)2 號(hào)支腿站位不同,2 號(hào)支腿需站位在邊墩支架上,邊跨架設(shè)如圖4 所示。
圖4 邊跨架設(shè)示意
由于架橋機(jī)架設(shè)區(qū)間都存在跨鐵路、跨公路等情況,此工況下橋墩由普通雙支薄壁墩變?yōu)殚T式墩。為不影響鐵路交通,承載架設(shè)梁重的臨時(shí)支架也改為相應(yīng)的門式墩。門式墩架設(shè)工藝與標(biāo)準(zhǔn)跨架設(shè)工藝相同,架設(shè)順序?yàn)橄燃茉O(shè)出入線,即門式墩下方雙線梁,再架設(shè)左線,即上方單線梁,門式墩架設(shè)如圖5 所示。
圖5 門式墩架設(shè)
由于該架橋機(jī)4 條支腿均有升降范圍,且1、3、4 號(hào)支腿均配備有油缸,操作泵站可滿足自身的升降,2 號(hào)支腿通過1 或3號(hào)支腿油缸和天車配合也可滿足自身升降,故整機(jī)在施工過程中主梁處于水平狀態(tài),施工更加安全。在平坡及下坡施工時(shí),1、4號(hào)支腿正常安裝即可,在上坡3.2%施工時(shí),1 號(hào)支腿最上端的1.2 m 短節(jié)需要裝在4 號(hào)支腿上方,以滿足4 號(hào)支腿的調(diào)節(jié)范圍。在縱坡施工時(shí),2 號(hào)支腿下方要用混凝土找平或沙子找平。
墩身施工完成后,及時(shí)安排臨時(shí)支墩的安裝工作,在整體落梁之后即可進(jìn)行架橋機(jī)縱移過孔。其施工步驟為:①拆除所有吊掛,解除2、3 號(hào)腿與主梁之間的鎖定,天車開至尾部,架橋機(jī)準(zhǔn)備過孔;②架橋機(jī)2、3 號(hào)腿托輥配合推動(dòng)架橋機(jī)第一次過孔到位,支撐1、4 號(hào)腿,4 號(hào)腿與梁面拉攬風(fēng),天車開至3 號(hào)腿上方,連接吊具與3 號(hào)腿,收縮3 號(hào)腿油缸,3 號(hào)腿脫空;③天車將3 號(hào)腿倒運(yùn)至2 號(hào)腿的后方進(jìn)行支撐,解開吊具與3 號(hào)腿間的連接并錨固3 號(hào)腿,天車開至2 號(hào)腿上方,連接2 號(hào)腿與吊具,脫空2 號(hào)腿,天車提起2號(hào)腿;④天車提起2 號(hào)腿向前縱移2 m 至支架支撐,再次收縮3 號(hào)腿油缸,3 號(hào)腿脫空向前縱移至墩頂;⑤天車再次提起2 號(hào)腿縱移到位至前方墩頂塊支撐,解除4 號(hào)腿攬風(fēng),收縮1、4 號(hào)腿,將1 號(hào)腿下橫梁橫向打開以通過2 號(hào)腿并錨固2 號(hào)腿;⑥2、3 號(hào)腿托輥配合再次將架橋機(jī)推送過孔到位,然后調(diào)整各吊掛的位置,使架橋機(jī)恢復(fù)至架梁狀態(tài);⑦架橋機(jī)過孔到位(主框架向前推進(jìn)過程中,主天車及輔助天車同步后移,始終保持與2 號(hào)支腿相對(duì)位置不變),架橋機(jī)過孔到位,2 號(hào)支腿和3 號(hào)支腿與主框架進(jìn)行錨固,解除2號(hào)支腿與墩頂錨固斜撐桿,調(diào)整吊掛吊桿,準(zhǔn)備架梁。
DP50-40 架橋機(jī)作為一種橋梁節(jié)段拼裝架設(shè)設(shè)備,具有施工速度快、操作簡(jiǎn)便以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)勢(shì),在城市軌道交通建設(shè)中將得到越來越多的應(yīng)用。DP50-40 架橋機(jī)在伏牛溪站至跳磴南站線路的成功應(yīng)用,能夠?yàn)轭愃瞥鞘熊壍澜煌ü?jié)段預(yù)制梁施工提供可靠的技術(shù)手段和寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但是將來城市軌道交通高架橋架設(shè)的工況會(huì)越來越復(fù)雜,在遇到小曲線施工、反向施工以及變跨施工等特殊工況時(shí),還需要對(duì)架橋機(jī)的操作流程進(jìn)行細(xì)化,才能進(jìn)一步保障架設(shè)施工安全。