40m梁運(yùn)架成套設(shè)備施工應(yīng)用

王文勝 張光明

摘要：福廈高速鐵路湄洲灣跨海大橋處自然條件復(fù)雜，且預(yù)制梁場所處位置布局受限，存在發(fā)梁難度大、提梁高度高等問題。針對此特殊工況及施工難點，選用了千噸級運(yùn)架成套設(shè)備作為40m預(yù)制箱梁搬提運(yùn)架的施工裝備。千噸級運(yùn)架成套設(shè)備具有重載轉(zhuǎn)彎、自動變跨、雙機(jī)聯(lián)動、自動糾偏、自動對中駕駛、自動同步控制等多項核心技術(shù)，滿足發(fā)梁、提梁、套梁及運(yùn)架梁等不同工況施工作業(yè)要求。該成套設(shè)備在工程應(yīng)用過程中，運(yùn)行狀況良好、設(shè)備故障率低、施工工效高、穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性能好，為應(yīng)用單位節(jié)約了使用及維修成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，建造的精品工程也為相關(guān)單位提升了社會影響力。千噸級運(yùn)架成套設(shè)備在工程項目的成功應(yīng)用，為今后類似工程建造提供了借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：運(yùn)架一體機(jī);搬梁機(jī);提梁機(jī);福廈高鐵

中圖分類號：U445.4; TP23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-9492（ 2022）02-0145-03

0 引言

我國高速鐵路橋梁以簡支梁橋為主，其中以24 m、32 m整孔簡支箱梁最為廣泛，采用預(yù)制架設(shè)建造模式，大量使用提梁機(jī)、運(yùn)梁車和架橋機(jī)等大型施工設(shè)備。隨著我國高鐵橋梁建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，面臨的地形、地質(zhì)、環(huán)境等條件逐漸復(fù)雜，對簡支梁的跨越能力提出了更高需求，國鐵集團(tuán)組織開展大跨度簡支箱梁建造關(guān)鍵技術(shù)研究[1-3]。新技術(shù)的應(yīng)用給施工帶來全新的挑戰(zhàn)，迫切需要研發(fā)新型高端成套設(shè)備。

2016年，原鐵總正式布部署了“高速鐵路大跨度簡支梁建造關(guān)鍵技術(shù)研究”任務(wù)，鐵科院牽頭并負(fù)責(zé)高鐵40 m簡支箱梁制造技術(shù)研究，中國中鐵、中國鐵建負(fù)責(zé)運(yùn)架成套裝備研制，在“兩點一線”（福廈、鄭濟(jì)部分試點，建衢高鐵全線）推廣應(yīng)用。當(dāng)前，國內(nèi)在千噸級運(yùn)架成套裝備研究方面已取得了豐碩成果，如郭吉祥[4]開展了1 000 t輪胎式搬梁機(jī)設(shè)計及有限元分析，彭華[5]開展了500 t輪軌式提梁機(jī)設(shè)計及有限元分析，沈超[6]、盛寶安[7]、王恒珂等[8]分別開展了千噸級運(yùn)架分體機(jī)（架橋機(jī)、運(yùn)梁車）的研究及有限元分析，萬鵬[9]、郭春暉[10]、梁盼盼[11]、陸慧等[12]分別開展了千噸級運(yùn)價一體機(jī)設(shè)計與研究。

目前，針對高鐵40 m簡支箱梁建造技術(shù)、工程定額、工程造價以及設(shè)備施工應(yīng)用等方面成果較少。本文結(jié)合福廈高速鐵路工程項目特殊工況及難點，選用了40 m梁運(yùn)架成套設(shè)備，在施工應(yīng)用中取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

福廈高速鐵路是一條連接福州市與漳州市的高速鐵路，是福建省第二條快速鐵路。北起福州站、南至漳州站，正線全長300.483 km，客運(yùn)站點9個，設(shè)計速度350 km/h。其中，湄洲灣跨海大橋全長14.7 km，全橋包含298孔40 m預(yù)制箱梁運(yùn)架施工任務(wù)，其工程特點及難點如下。

（1）自然條件復(fù)雜。莆田市地處北回歸線北側(cè)邊緣，東瀕海洋，屬典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，現(xiàn)場施工受臺風(fēng)、雨季、高溫影響大。

（2）梁場布局受制約。靈川制梁場位于湄洲灣跨海大橋DK95+700右側(cè)，占地面積小，僅145.7畝，存梁臺座僅40個，且與鐵路正線呈42。交角，為狹長型。

（3）箱梁梁型多。承擔(dān)628孔箱梁提運(yùn)架任務(wù)，其中40 m箱梁298孔，32 m箱梁296孔，24 m箱梁29孔，非標(biāo)箱梁5孔。

（4）提梁高度高。箱梁采用提梁站發(fā)梁模式，提梁站設(shè)置于湄洲灣跨海大橋43#-49#墩之間，提梁站橋墩高達(dá)27 m，提梁高度達(dá)30m。

2 施工設(shè)備及特點

根據(jù)施工工況及技術(shù)要求，尤其靈川制梁場特殊地理條件，選擇新研制的千噸級輪胎式搬梁機(jī)、輪軌式提梁機(jī)完成發(fā)梁、提梁任務(wù)，千噸級運(yùn)架一體機(jī)完成箱梁運(yùn)架的任務(wù)。

2.1 輪胎式搬梁機(jī)

輪胎式搬梁機(jī)由門架總成、起升機(jī)構(gòu)、大車走行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、附屬結(jié)構(gòu)等組成，主要適用于高鐵20-40 m雙線整孔箱梁及單線梁的搬運(yùn)轉(zhuǎn)移，其核心技術(shù)如下。（1）自動調(diào)平技術(shù)：采用高精度閉環(huán)同步控制技術(shù)，實現(xiàn)4套卷揚(yáng)系統(tǒng)起升速度的白適應(yīng)調(diào)整，解決人工調(diào)平不可控的難題，保證起吊過程平穩(wěn)。（2）重載轉(zhuǎn)彎技術(shù)：采用半八字轉(zhuǎn)向控制模式，首次實現(xiàn)整機(jī)重載轉(zhuǎn)彎。（3）自動變跨技術(shù)：采用自動頂推機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)起重天車白動快速無級變跨，提高施工效率。

2.2 輪軌式提梁機(jī)

提梁機(jī)由起重天車、主梁、剛性支腿、柔性支腿、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)等組成，主要適用于20-40 m簡支箱梁的吊運(yùn)及跨線提梁作業(yè)，并滿足吊運(yùn)一體機(jī)和分體機(jī)整體上下橋的需求，其核心技術(shù)如下。（1）雙機(jī)聯(lián)動技術(shù)：通過無線傳輸技術(shù)實現(xiàn)雙機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)及影像共享，進(jìn)行單臺主控、雙重監(jiān)控，保證雙機(jī)聯(lián)動的安全性。（2）高精度自動糾偏技術(shù)：采用高精度同步控制自動糾偏系統(tǒng)，實現(xiàn)實時糾偏，保證行走系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3 運(yùn)架一體機(jī)

運(yùn)架一體機(jī)由主梁、前后車系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、中支腿、主支腿、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等部分組成，具有提、運(yùn)、架三合一功能，安全性好、適用范圍廣，滿足隧道口、隧道內(nèi)、連續(xù)梁等全工況運(yùn)架梁施工需求，其核心技術(shù)如下。（1）自動同步控制技術(shù)：自主開發(fā)多傳感器融合控制系統(tǒng)，實現(xiàn)前后車走行及轉(zhuǎn)向的高精度自動同步，保證行車安全。（2）自動對中駕駛技術(shù)：采用高精度測距系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的閉環(huán)控制，實現(xiàn)隧道內(nèi)快速自動駕駛。（3）自動折轉(zhuǎn)技術(shù)：采用液壓自動折轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主支腿可實現(xiàn)運(yùn)梁、架梁姿態(tài)的快速轉(zhuǎn)換。

3 應(yīng)用及效果

3.1 設(shè)備施工應(yīng)用

40 m箱梁提運(yùn)架施工，主要由搬梁機(jī)將待架箱梁搬運(yùn)至發(fā)梁臺座，提梁機(jī)將待架箱梁提升至橋面臨時存放，提梁機(jī)再沿走行軌道縱移，提吊運(yùn)架一體機(jī)進(jìn)行裝梁作業(yè)，運(yùn)架一體機(jī)運(yùn)梁至待架孔位進(jìn)行架設(shè)。

（1）發(fā)梁施工。受靈川制梁場地形條件限制，存梁臺位與發(fā)梁臺位呈42°交角。搬梁機(jī)采用重載轉(zhuǎn)彎技術(shù)，每次發(fā)梁至交角處時，采用半八字轉(zhuǎn)向控制模式，將搬梁機(jī)的輪胎轉(zhuǎn)至與線路方向一致，再繼續(xù)前行，直至將待架箱梁發(fā)送到位。

（2）提梁施工。采用兩臺提梁機(jī)同時提梁上橋，提升高度超過30 m，運(yùn)用雙機(jī)聯(lián)動技術(shù)，即通過無線傳輸技術(shù)實現(xiàn)雙機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)及影像共享，進(jìn)行單臺主控、雙重監(jiān)控，提高了監(jiān)控精準(zhǔn)度，確保每榀箱梁能夠安全平穩(wěn)提升上橋。

（3）套梁施工。待架箱梁提升至橋面后，提梁機(jī)還需提吊運(yùn)架一體機(jī)進(jìn)行套梁，每次需縱移約82 m。運(yùn)用了高精度白動糾偏技術(shù)，進(jìn)行實時糾偏，保證提梁機(jī)大車在沿軌道行走過程中保持同步運(yùn)行，提高了設(shè)備的安全穩(wěn)定性。

（4）運(yùn)架梁施工。運(yùn)架一體機(jī)裝梁完成后，從提梁站將待架箱梁運(yùn)輸至待架孔位進(jìn)行架設(shè)。在運(yùn)梁過程中，前后車相距約97 m，運(yùn)架一體機(jī)運(yùn)用了自動同步控制技術(shù)，即通過傳感器融合控制系統(tǒng)白動糾偏，使前后車走行及轉(zhuǎn)向的高精度自動同步，確保運(yùn)梁施工的安全。箱梁運(yùn)輸至待架孔位后，開始恢復(fù)支撐運(yùn)架一體機(jī)主支腿，進(jìn)行箱梁架設(shè)，箱梁架設(shè)完成后，運(yùn)架一體機(jī)前車后退至已架梁面，主支腿自動折轉(zhuǎn)上橋，運(yùn)架一體機(jī)恢復(fù)至運(yùn)輸狀態(tài)，空車返回提梁站裝梁。

3.2 應(yīng)用效果

（1）輪胎式搬梁機(jī)施工工效高。搬梁機(jī)白投入應(yīng)用以來，針對梁場特殊地理條件及繁重的提梁及發(fā)梁任務(wù)，搬梁機(jī)高峰期每天工作時間20 h以上，每天提發(fā)9榀不同跨度箱梁。設(shè)備性能完好，工效高，故障率低，較好地完成了提發(fā)梁任務(wù)。

（2）輪軌式提梁機(jī)穩(wěn)定性強(qiáng)。由于提梁站橋墩高，整機(jī)高度達(dá)50 m，自應(yīng)用以來，主要承擔(dān)箱梁提梁及配合運(yùn)架一體機(jī)套梁作業(yè)，提升高度高，行走距離遠(yuǎn)，故障率低，穩(wěn)定性好。通過增設(shè)自動防滑鐵楔和錨定裝置，提高了提梁機(jī)非作業(yè)時的抗風(fēng)能力，增強(qiáng)了提梁機(jī)的穩(wěn)定性。

（3）運(yùn)架一體機(jī)施工工效高、調(diào)頭高效快捷、整機(jī)安全性好。設(shè)備在復(fù)雜多變的海域環(huán)境進(jìn)行運(yùn)架梁作業(yè)，重載運(yùn)梁速度可達(dá)5 km/h，運(yùn)距在10 km范圍內(nèi)每天至少可以完成2榀箱梁架設(shè)，設(shè)備故障率低，行駛安全性好;運(yùn)架一體機(jī)在地面調(diào)頭時，通過自身的八字、半八字運(yùn)行模式不斷前進(jìn)后退即可完成，每次調(diào)頭時間大約2h;采用液壓緩行技術(shù)，具備駐車制動及行車制動功能，可準(zhǔn)確控制大下坡的行車速度，在車體前后四角設(shè)置有面陣激光測距攝像頭，實時測量車輛與防護(hù)墻距離并白動糾偏，行車安全性高。

4 結(jié)束語

新型設(shè)備、新思路、新理念都需要在不斷地現(xiàn)場實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，以實現(xiàn)研發(fā)應(yīng)用共同進(jìn)步提高。本文根據(jù)福廈高速鐵路湄洲灣跨海大橋段運(yùn)架施工工況及靈川梁場特殊地理條件等，優(yōu)選了千噸級輪胎式搬梁機(jī)、輪軌式提梁機(jī)和運(yùn)價一體機(jī)，同時介紹了設(shè)備的性能特點，重點講述了3套設(shè)備發(fā)梁、提梁、套梁及運(yùn)架梁施工作業(yè)以及各設(shè)備的使用效果。千噸級運(yùn)架成套設(shè)備在福廈高速鐵路湄洲灣跨海大橋中的成功應(yīng)用，為全力打造“精品工程、智能福廈”提供了保障.同時為今后類似工程提供了借鑒與參考。

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