復(fù)雜條件下輕軌預(yù)制箱梁架設(shè)關(guān)鍵施工技術(shù)

劉琳， 黃峰， 劉勇

(1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 南京工程分院， 江蘇 南京 210000； 2.中建八局第三建設(shè)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施公司， 江蘇 南京 210036； 3.南京市市政工程質(zhì)量安全監(jiān)督站， 江蘇 南京 210036)

當(dāng)前，大量興建的城市軌道交通工程成為緩解大中型城市快速增長(zhǎng)的地面交通壓力的重要方案。輕軌高架預(yù)制箱梁因其具有獨(dú)特的優(yōu)越性，而被廣泛應(yīng)用于軌道交通高架中。在城市土地資源日益緊張的情況下，輕軌高架往往需要選擇較小的曲線半徑來(lái)減少用地[1-3]，與此同時(shí)，也會(huì)采取單墩、變跨、單雙線交替[4]、立體交叉等措施降低對(duì)地下管線和既有道路、建筑等障礙物的影響。這些因素使得工程施工復(fù)雜性越來(lái)越高，施工難點(diǎn)不斷變化。

現(xiàn)階段，已有部分關(guān)于小半徑曲線、大縱坡公(鐵)路橋梁預(yù)制箱梁架設(shè)施工的相關(guān)文獻(xiàn)。邵志元[5]介紹了如何采用DJ180公鐵兩用單導(dǎo)梁架橋機(jī)完成天津南港鐵路1標(biāo)萬(wàn)萬(wàn)下聯(lián)大橋小曲線半徑(325～400 m)T梁架設(shè)施工；田啟軍等[6]選用雙導(dǎo)梁CJLY40 m-150 T型架橋機(jī)完成了廣西那望大橋預(yù)制T梁架設(shè)施工，該橋預(yù)制T梁跨度40 m、最大重量60 t，處于小半徑R=153 m左偏圓曲線和緩和曲線上，橋面縱坡3%；鄒芒[7]采用GCLQ40/160型拼裝式雙導(dǎo)梁架橋機(jī)完成了湖南省吉懷高速公路太陽(yáng)沖大橋6～12跨預(yù)制箱梁架設(shè)作業(yè)，橋梁平面曲線半徑R=650 m，縱坡4%；苗寶棟等[8]采用JHQ700型雙導(dǎo)梁架橋機(jī)在西安地鐵三號(hào)線成功實(shí)現(xiàn)了30 m跨度大噸位預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁(自重506 t)在400 m小半徑曲線條件下的架設(shè)施工。但是，有關(guān)小半徑曲線、大縱坡、變跨度以及單雙線交替等多因素復(fù)雜施工條件下輕軌高架預(yù)制箱梁架設(shè)施工的實(shí)踐研究成果尚少，該文結(jié)合南京至高淳城際軌道工程，介紹復(fù)雜施工條件下輕軌預(yù)制箱梁運(yùn)輸及架設(shè)施工技術(shù)。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

南京至高淳城際軌道祿口機(jī)場(chǎng)至溧水段土建工程施工DS7-TA04標(biāo)，起止樁號(hào)為YDK4+620～ YDK12+848，主要由一站兩區(qū)間和出入段線組成。

工程90%的區(qū)間高架上部結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制箱梁形式，預(yù)制箱梁標(biāo)準(zhǔn)跨度為30 m，配跨采用25、29、31 m等跨度。由于車輛進(jìn)出站和出入段線的緣故，存在單雙線交替變化，在YDK7+526、YDK12+658等處，高架軌道梁存在單雙線變化(圖1)，常規(guī)的雙線箱梁梁面總寬為8.9 m，而單線預(yù)制箱梁梁面寬僅為5.4 m。同時(shí)，出入段線雙線簡(jiǎn)支高架橋曲線半徑及縱坡分別為300 m和2.5%，而一般鐵路曲線半徑往往要比其大得多；機(jī)場(chǎng)東站至柘塘站主線單線簡(jiǎn)支高架橋曲線半徑為650 m、縱坡為1.5%。

圖1 YDK7+526處由單線梁變成雙線梁

1.2 工程施工重難點(diǎn)

1.2.1 大縱坡、小半徑曲線箱梁架設(shè)施工

(1) 施工難度大。該工況下架橋機(jī)的布置以及過(guò)孔行走線路控制難度系數(shù)較高；預(yù)制箱梁在橋面上的運(yùn)輸和喂梁作業(yè)精度標(biāo)準(zhǔn)很高，橋面運(yùn)輸通過(guò)性能較差，可用架梁空間狹小。

(2) 安全風(fēng)險(xiǎn)大。小半徑曲線上架梁施工時(shí)，架橋機(jī)必然偏離已架設(shè)箱梁的中心線，主線最大偏移量達(dá)18 cm，單線箱梁最重達(dá)228 t，如偏心受力過(guò)大，受力不平衡極易導(dǎo)致已架設(shè)箱梁發(fā)生側(cè)翻。此外，小半徑曲線箱梁架設(shè)過(guò)程中，架橋機(jī)自身穩(wěn)定性也比較差，極易發(fā)生側(cè)翻或傾覆[9]。

(3) 設(shè)備要求高。由于工程雙線橋曲線半徑最小僅300 m，常規(guī)的架橋機(jī)已無(wú)法完成該項(xiàng)工作，需要提高設(shè)備的性能。

1.2.2 單雙線交替預(yù)制梁架設(shè)施工

(1) 在進(jìn)行雙線預(yù)制梁架設(shè)時(shí)，對(duì)于連接好的雙線預(yù)制梁橫向?qū)挾容^單線預(yù)制梁長(zhǎng)，架橋機(jī)支腿受力面積較大。而架橋機(jī)架設(shè)預(yù)制箱梁由雙線變單線后，架橋機(jī)支腿受力面積減小，施工安全風(fēng)險(xiǎn)變大。

(2) 變線架設(shè)，對(duì)于架橋機(jī)操作要求精度高，施工過(guò)程中需始終保證架橋機(jī)與梁體重心在墩柱受力中心范圍內(nèi)。

(3) 橋上單線運(yùn)輸預(yù)制箱梁，需沿著箱梁腹板行駛，對(duì)架設(shè)員技術(shù)及素質(zhì)要求高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 架橋機(jī)改造關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)該工程小半徑曲線、大縱坡、變跨、單雙線交替的預(yù)制箱梁情況，對(duì)常規(guī)JQXD320 t-31 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)進(jìn)行了改造，使之滿足不同施工情況。輕軌高架預(yù)制箱梁架設(shè)施工示意圖見(jiàn)圖2。

1.尾部托架及電力系統(tǒng)；2.3號(hào)柱；2-1.3號(hào)柱液壓系統(tǒng)；3.后吊梁小車；4.2號(hào)柱；4-1.2號(hào)柱橫移軌道；4-2.2號(hào)柱調(diào)整節(jié)；5.機(jī)臂；6.前吊梁小車；7.1號(hào)柱；7-1.1號(hào)柱橫移軌道； 7-2.1號(hào)柱調(diào)整節(jié)；8.0號(hào)柱；8-1.0號(hào)柱增設(shè)旋轉(zhuǎn)座；8-2.0號(hào)柱調(diào)整節(jié)；9.運(yùn)梁小車；10.預(yù)制箱梁；11.已架設(shè)完畢的預(yù)制箱梁；12.后墩柱；13.前墩柱；14.前墩柱支座墊石圖2 輕軌高架預(yù)制箱梁架設(shè)施工示意圖

2.1.1 大縱坡、小半徑曲線改造點(diǎn)

(1) 小曲線半徑架梁過(guò)孔時(shí)，架橋機(jī)過(guò)孔前的縱向中線與架橋線路的縱向中線間會(huì)存在偏差，正常單導(dǎo)梁架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)，導(dǎo)致0號(hào)柱無(wú)支撐位置，為滿足相應(yīng)施工工況，采取在0號(hào)柱增設(shè)旋轉(zhuǎn)座的方式實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)架橋機(jī)在水平向調(diào)整方向的能力。在0號(hào)柱占據(jù)可靠支撐點(diǎn)后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)座調(diào)整架橋方向，以此來(lái)滿足小曲線段預(yù)制箱梁的架設(shè)工作要求。

(2) 在架橋機(jī)過(guò)孔后，架橋機(jī)縱向中線與架橋線路中線出現(xiàn)重合，而與已經(jīng)架設(shè)完畢的預(yù)制箱梁中線存在一定角度(如：右轉(zhuǎn)彎曲線，架橋機(jī)盡可能地將機(jī)臂前端向左偏一定角度)。此時(shí)在保證單導(dǎo)梁架橋機(jī)安全穩(wěn)定和喂梁的前提下，最大程度減少架橋機(jī)總長(zhǎng)，喂梁作業(yè)時(shí)，3號(hào)柱全部收起，前后車懸臂提梁，待運(yùn)梁車主車就位后再將3號(hào)柱重新支起，以此保證喂梁作業(yè)順利開(kāi)展。因架橋機(jī)整機(jī)長(zhǎng)度縮短，為了保證架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)的安全，兩臺(tái)縱梁橫移天車需要作為整機(jī)配重而被臨時(shí)固定在架橋機(jī)尾部，避免架橋機(jī)縱向運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)失穩(wěn)。

(3) 在架橋機(jī)前后支腿增設(shè)液壓千斤頂或調(diào)節(jié)塊，以此調(diào)平架橋機(jī)架設(shè)大縱坡預(yù)制梁時(shí)的高差。

2.1.2 單雙線交替改造點(diǎn)

(1) 為適應(yīng)單雙線交替的情況，在單導(dǎo)梁架橋機(jī)1號(hào)柱和2號(hào)柱增加下部橫移機(jī)構(gòu)，同時(shí)滿足單、雙線預(yù)制箱梁的架設(shè)施工。

(2) 在單線預(yù)制箱梁架設(shè)施工時(shí)，在1號(hào)柱底部緊靠單墩兩側(cè)設(shè)置千斤頂包腳，使單導(dǎo)梁架橋機(jī)與細(xì)長(zhǎng)單墩緊固貼合，以保證架設(shè)施工時(shí)的穩(wěn)定。

2.2 大縱坡、小半徑曲線預(yù)制箱梁運(yùn)輸及架設(shè)關(guān)鍵施工技術(shù)

2.2.1 提梁點(diǎn)提梁

根據(jù)預(yù)制箱梁的架設(shè)順序，將預(yù)制箱梁按照架設(shè)擺放方向運(yùn)輸至提梁點(diǎn)，并將預(yù)制箱梁存放在可調(diào)節(jié)式臨時(shí)支墩上。對(duì)預(yù)制箱梁下螺栓孔清理，并安裝橋梁支座，詳見(jiàn)圖3。

圖3 可調(diào)節(jié)式臨時(shí)支墩(單位：cm)

2.2.2 梁上運(yùn)梁作業(yè)

2.2.3 小半徑、大縱坡條件下的預(yù)制箱梁架設(shè)

(1) 大縱坡預(yù)制梁架設(shè)施工(坡度≤3%)

單導(dǎo)梁架橋機(jī)正常架橋作業(yè)時(shí)，1號(hào)柱和2號(hào)柱間機(jī)臂水平高差應(yīng)控制在100 mm以內(nèi)。而在大縱坡預(yù)制梁架設(shè)過(guò)孔施工時(shí)，必須對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行調(diào)平后，保證架橋機(jī)平衡才能進(jìn)行預(yù)制梁片的架設(shè)。保證2號(hào)柱的高度不變，根據(jù)上下坡度的不同，適當(dāng)調(diào)節(jié)0號(hào)柱、1號(hào)柱和3號(hào)柱的高度。其中0號(hào)柱、1號(hào)柱通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)調(diào)節(jié)，3號(hào)柱通過(guò)伸縮筒進(jìn)行調(diào)節(jié)。架橋機(jī)下坡架梁作業(yè)時(shí)，應(yīng)分別在0號(hào)柱和1號(hào)柱上加設(shè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)塊，保證支架高度，增加架橋機(jī)穩(wěn)定性，以減少0號(hào)柱、1號(hào)柱橫軌墊木的高度和數(shù)量；上坡架設(shè)梁片時(shí)，拆除一定數(shù)量的0號(hào)柱、1號(hào)柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，同時(shí)3號(hào)柱高度可通過(guò)液壓系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，借此懸空架橋機(jī)尾部支架，以保證架橋機(jī)能夠自由移動(dòng)。

(2) 小半徑曲線預(yù)制梁架設(shè)施工

① 架橋機(jī)過(guò)孔。為了保證架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)的安全，兩臺(tái)縱梁橫移天車需要作為整機(jī)配重而被臨時(shí)固定在架橋機(jī)尾部。架橋機(jī)支腿如無(wú)法支放在梁腹板中心線上，則可通過(guò)鋪設(shè)枕木的方式將荷載傳遞至腹板。

小曲線半徑架梁過(guò)孔時(shí)，架橋機(jī)過(guò)孔前的縱向中線與架橋線路的縱向中線間會(huì)存在偏差。為此，過(guò)孔時(shí)可依據(jù)偏差值先后調(diào)整2號(hào)柱和1號(hào)柱分別向曲線外、內(nèi)側(cè)橫移，以此保證架橋機(jī)推進(jìn)至下一孔時(shí)能準(zhǔn)確地支撐于墩柱上方，使梁體重心與機(jī)臂重心達(dá)到架梁狀態(tài)，其后過(guò)孔方式與單線相同。

② 架橋機(jī)架設(shè)。在進(jìn)行小半徑曲線預(yù)制梁架設(shè)時(shí)，架橋機(jī)機(jī)臂中線與架橋線路的縱向中線間會(huì)存在偏差[10-11]。因此，在起吊梁片時(shí)采取前后吊梁小車偏移起吊的方式，在喂梁的同時(shí)整機(jī)橫移以此避免梁片與架橋機(jī)機(jī)身發(fā)生碰撞。在前移過(guò)程中，及時(shí)調(diào)整起重天車至主橫跨中間，以保證導(dǎo)梁機(jī)臂受力均勻。在確認(rèn)梁片與墩柱二者中心線重合的情況下，將梁片緩慢放置在支座墊石上，復(fù)核無(wú)誤后方可進(jìn)行支座灌漿作業(yè)。

步履式JQXD320 t-32 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)小曲線半徑架橋步驟如下：Ⅰ.架橋機(jī)架設(shè)完成，準(zhǔn)備過(guò)孔；Ⅱ.架橋機(jī)機(jī)臂前移；Ⅲ.架橋機(jī)2號(hào)柱拉動(dòng)機(jī)臂向曲線外側(cè)橫移；Ⅳ.架橋機(jī)1號(hào)柱拉動(dòng)機(jī)臂向曲線內(nèi)側(cè)橫移；Ⅴ.架橋機(jī)1號(hào)柱到達(dá)前蓋梁后橋機(jī)主梁前移，2號(hào)柱向曲線內(nèi)側(cè)調(diào)整，以保證前后行車能正常提梁。

2.3 軌道預(yù)制箱梁?jiǎn)坞p線交替架設(shè)關(guān)鍵施工技術(shù)

2.3.1 雙線橋預(yù)制梁架設(shè)施工

雙線橋架設(shè)施工時(shí)，已架設(shè)梁體間橫隔梁和濕接縫均未施工，梁體整體性較差，在過(guò)孔之前，為防止單片預(yù)制箱梁偏心受力發(fā)生傾覆，將預(yù)制梁濕接縫以及橫隔梁處預(yù)埋鋼筋進(jìn)行焊接，濕接縫處焊接量不得小于預(yù)埋鋼筋的50%，而橫隔梁處預(yù)埋鋼筋則全部焊接。為了保證架設(shè)支撐點(diǎn)的穩(wěn)定性，在梁面和墩柱上用方木和木板墊平。雙線梁的架設(shè)采取左右交替前進(jìn)架設(shè)施工的方式，詳見(jiàn)圖4～7。

圖4 0號(hào)柱架梁工況

圖5 1號(hào)柱架邊梁工況(雙線)

圖6 2號(hào)柱提梁工況(雙線)

圖7 3號(hào)柱喂梁工況(雙線)

2.3.2 單墩預(yù)制梁架設(shè)施工

在單線預(yù)制箱梁架設(shè)施工時(shí)，在1號(hào)柱底部緊靠單墩兩側(cè)設(shè)置千斤頂包腳，使單導(dǎo)梁架橋機(jī)與細(xì)長(zhǎng)單墩緊固貼合，以保證架設(shè)施工時(shí)架橋機(jī)的穩(wěn)定，詳見(jiàn)圖8～11。

圖8 0號(hào)柱架梁工況

圖9 1號(hào)柱架邊梁工況(單線)

圖10 2號(hào)柱提梁工況(單線)

圖11 3號(hào)柱喂梁工況(單線)

2.3.3 單雙線交替預(yù)制梁架設(shè)施工

(1) 單線變雙線預(yù)制梁架設(shè)

架設(shè)步驟如下：左單線預(yù)制梁架設(shè)完畢→架橋機(jī)后撤至雙線→進(jìn)行右單線預(yù)制梁架設(shè)→雙線預(yù)制梁架設(shè)。此時(shí)需注意預(yù)制梁的運(yùn)輸路線，采取單線運(yùn)梁的方式進(jìn)行。

單雙線交替梁型布置見(jiàn)圖12，具體為單線左2→單線左1→架橋機(jī)整體后退至雙線變道→單線右2→單線右1→雙線右2→雙線左2→雙線右1→雙線左1。

(2) 雙線變單線預(yù)制梁架設(shè)

架設(shè)步驟如下：雙線預(yù)制梁架設(shè)→左單線預(yù)制梁架設(shè)→架橋機(jī)整體后退至雙線變道→右單線預(yù)制梁架設(shè)。

單雙線交替梁型布置見(jiàn)圖12，具體為雙線左1→雙線右1→雙線左2→雙線右2→單線左1→單線左2→架橋機(jī)整體后退至雙線變道→單線右1→單線右2。

圖12 單雙線交替梁型布置示意圖

3 結(jié)論

該工程預(yù)制梁架設(shè)環(huán)境極其復(fù)雜，其預(yù)制梁架設(shè)需滿足雙線橋曲線半徑最小為300 m、單線橋曲線半徑最小為650 m、縱坡最大為±3%、單雙線交替、跨度為31、25、29及30 m、四線立體交叉等復(fù)雜施工條件。為此，通過(guò)對(duì)步履式JQXD320 t-31 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)的改造并結(jié)合預(yù)制梁架設(shè)方法調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：

(1) 順利完成出入段線區(qū)間300 m雙線大縱坡、小半徑曲線及主線650 m單線大縱坡、小半徑曲線預(yù)制梁的架設(shè)工作，施工質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)文件要求，施工過(guò)程安全。

(2) 擴(kuò)大了單導(dǎo)梁架橋機(jī)的架設(shè)作業(yè)范圍，不需要借助其他起重輔助措施，保證了每天兩片梁的架設(shè)速度，順利完成該標(biāo)段單雙線交替預(yù)制梁的架設(shè)工作，確保了工程施工進(jìn)度，取得了很好的效果。

(3) 通過(guò)設(shè)置旋轉(zhuǎn)座、借助天車做配置縮短架橋機(jī)長(zhǎng)度，大大增加了常規(guī)步履式JQXD320 t-31 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)的靈活性，增強(qiáng)了其架設(shè)復(fù)雜條件下梁型能力，提高了其適應(yīng)性，可為其他類似項(xiàng)目施工提供參考。