淺析中國高鐵箱梁搬提運架設(shè)備發(fā)展歷程

丁文長，劉元寶，仙進兵，高家宇

（中鐵十四集團有限公司，山東 濟寧 272000）

1 引言

當今，我國高鐵技術(shù)作為國家品牌、名片由國內(nèi)走向國外，引領(lǐng)世界高鐵建設(shè)潮流，我國已成為世界鐵路發(fā)展的重要推動者和全球鐵路規(guī)則制定的重要參與者。這其中大國重器——高鐵搬提運架施工設(shè)備發(fā)揮了極其重要的作用。自2006年我國自主研發(fā)的高鐵箱梁架設(shè)設(shè)備投入市場應(yīng)用以來，已在結(jié)構(gòu)形式、起重量、跨度、適應(yīng)性、信息化水平、安全性能等方面均取得了長足的進步。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)900t級高鐵搬提運架設(shè)備保有量約900臺，設(shè)備資產(chǎn)約100億元。隨著國家高鐵架梁設(shè)備研發(fā)制造能力的升級，目前1000t級、1100t級新型高鐵設(shè)備已逐步投入到施工應(yīng)用中。

隨著設(shè)備的發(fā)展進步，施工時我們發(fā)現(xiàn)不同類型的設(shè)備、不同產(chǎn)品時期的設(shè)備在適應(yīng)工況、配套應(yīng)用上有很大差別。尤其隨著新設(shè)備、適應(yīng)性更強的設(shè)備投入市場后，原來的老舊設(shè)備開始大批量閑置。究其原因，國內(nèi)目前沒有單位對高鐵設(shè)備進行系統(tǒng)劃分和研究，如什么類型的設(shè)備適用于平原地區(qū)施工，什么類型的設(shè)備適用于過隧道施工等。

2 劃分依據(jù)

根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有高鐵設(shè)備基本情況，結(jié)構(gòu)組成、主要性能參數(shù)及關(guān)鍵技術(shù)對高鐵設(shè)備進行系統(tǒng)劃分，筆者認為國內(nèi)高鐵設(shè)備發(fā)展有3次重大技術(shù)革新，故可劃分為3代，分別為32m/900t平原高位（2006~2012年）；32m/900t山嶺過隧道低位（2013~2018年）；40m/1000t全工況超低位（2019年至今），供行業(yè)內(nèi)參考。

2.1 第一代32m/900t級高位高鐵設(shè)備

我國自主研發(fā)32m/900t的分體式箱梁架設(shè)設(shè)備在武廣、京滬高鐵等平原地區(qū)推廣應(yīng)用，標志著32m/900t架橋機進入平原高位時代。這代產(chǎn)品主要應(yīng)用于平原地區(qū)的高鐵橋梁建設(shè)，設(shè)備整體高度較高。主要有下導梁式高位架橋機、單梁單門式搬運梁機、高位運梁車、450t龍門吊。

架橋機設(shè)計時采用下導梁結(jié)構(gòu)，可輔助橋機過孔。橋機整機高度約為13.5m，整機長度76m左右。

2.2 第二代32m/900t級低位高鐵設(shè)備

隨著國家鐵路建設(shè)發(fā)展，高鐵施工已由平原逐步發(fā)展至山區(qū)，重大干線拓展至城際、城市高鐵，過隧運架和橋隧相連的施工工況不斷出現(xiàn)，第一代高鐵設(shè)備因自身設(shè)計原因，不能滿足實際施工需要，第二代設(shè)備應(yīng)運而生。

這代設(shè)備主要考慮適用于過隧道運架梁施工。運架設(shè)備較第一代高度更低，長度更長。架橋機結(jié)構(gòu)形式由帶下導梁結(jié)構(gòu)改為懸臂梁結(jié)構(gòu)，設(shè)備的過孔速度進一步提高；第二代低位運梁車，馱梁高度設(shè)計在2.95m左右，長度超過42m；故在節(jié)約搬梁通道的同時可為運梁車裝梁，第二代搬運梁機結(jié)構(gòu)形式為單梁雙門式，使得低位運梁車可下穿搬運梁機。

此外，為滿足過隧道、橋隧相連工況運架梁施工，國內(nèi)相關(guān)單位研發(fā)制造運架一體機，其具備過隧道運梁、架梁和隧道口零距離架梁的能力，是集合了運梁車、架橋機功能于一體的施工設(shè)備。

2.3 第三代40m/1000t級超低位高鐵設(shè)備

2019年，鄭濟鐵路實現(xiàn)了40m/1000t簡支箱梁的架設(shè)，標志著我國分體式架橋機進入高鐵箱梁架設(shè)領(lǐng)域國際領(lǐng)先的新時代。這代高鐵設(shè)備為40m/1000t高鐵箱梁設(shè)計，同時兼?zhèn)溥^隧道運架梁，可架設(shè)40m、32m、24m、20m等多種規(guī)格梁型。

3 設(shè)備類型簡介

為更清晰的闡述高鐵架梁施工設(shè)備的發(fā)展歷程，筆者將搬提運架設(shè)備單獨列舉，以供橫向?qū)Ρ取?/p>

3.1 架橋機

3.1.1第一代32m/900t下導梁式架橋機、JQ900門式下導梁式架橋機

如圖1左所示為TLJ900型下導梁式架橋機，O型中支腿結(jié)構(gòu)。如圖1右為JQ900型門式下導梁式架橋機，特點為門型支撐中支腿結(jié)構(gòu)。

圖1 900t下導梁式架橋機、門式下導梁架橋機

3.1.2第二代32m/900t懸臂梁式架橋機

第二代設(shè)備無下導梁，采用固定式O型中支腿，為配合運梁車通過隧道，整機高度設(shè)計更低。如圖2所示。

圖2 900t雙導梁懸臂架橋機

3.1.3第三代40m/1000t懸臂梁式架橋機

第三代產(chǎn)品為40m/1000t簡支箱梁研制，并兼容32m、24m箱梁，整機較第二代架橋機高度更低，其主梁有單、雙兩種結(jié)構(gòu)形式，均可完成過隧、隧道口零距離架梁等特殊工況作業(yè)，是一種“全能型”設(shè)備。如圖3所示。

圖3 1000t超低位架橋機

3.2 運梁車

圖5 900t低位運梁車

3.2.1第一代32m/900t高位運梁車

第一代高位運梁車主要應(yīng)用于無隧道的平原工況，長度在39m以內(nèi)，可完成32m/900t箱梁的馱運、喂梁及協(xié)助架橋機進行橋間轉(zhuǎn)移工況。由于設(shè)備設(shè)計結(jié)構(gòu)高大，中位馱梁高度可達3.5m。如圖4所示。

圖4 900t高位運梁車

3.2.2第二代32m/900t低位運梁車

第二代低位運梁車為滿足馱梁過隧工況進行設(shè)計，中位馱梁高度2.95m，馱運配套架橋機過隧。由于高度降低，為滿足接地比壓，長度一般為42m以上。如圖5所示。

3.2.3第三代40m/1000t超低位運梁車

圖6上為整體式第三代運梁車，在滿足1000t載重的同時，高度再次降低，

圖6 1000t超低位運梁車

中位馱梁高度1.6m，載梁機構(gòu)為槽型結(jié)構(gòu)，采用多軸、小輪胎、雙胎并置設(shè)計。

圖6下為分體式運梁車，前后各有動力驅(qū)動，適應(yīng)全工況運梁，但配套架橋機后懸臂較長。

3.3 搬運梁機

圖8 900t單梁雙門式搬運梁機

3.3.1第一代32m/900t單梁單門式搬運梁機

第一代搬運梁機為單梁單門結(jié)構(gòu)，通過2臺起重天車吊梁，可橫向、縱向平移。給運梁車裝梁時，需橫向上跨運梁車。如圖7所示。

圖7 900t單梁單門式搬運梁機

3.3.2第二代32m/900t單梁雙門式搬運梁機

由于第二代運梁車長度增長，第一代搬運梁機無法直接為第二代運梁車裝梁，遂研制單梁雙門式搬運梁機，運梁車可在其下方縱向移動，不受長度限制。如圖8所示。

3.3.3第三代40m/1000t雙梁雙門式搬運梁機

第三代搬運梁機為40m/1000t簡支箱梁研制，其結(jié)構(gòu)為雙梁雙門式，起重量升級為1000t。如圖9所示。

圖9 1000t雙梁雙門式搬運梁機

3.4 運架一體機

圖11 1000t運架一體機

運架一體機集運、架梁功能于一體，可以實現(xiàn)出隧道口零距離架梁，適應(yīng)運架梁全工況。

3.4.1 第二代32m/900t導梁式運架一體機、32m/900t流動式架橋機

圖10上為導梁式運架一體機，由運架梁機和下導梁機2部分組成。圖10下為流動式無下導梁，增加前輔支腿，后經(jīng)改進，變?yōu)橹兄取?/p>

圖10 900t運架一體機

3.4.2第三代40m/1000t流動式架橋機

第三代產(chǎn)品為40m/1000t簡支箱梁研制，首次使用可變位主支腿折疊結(jié)構(gòu)，可直接運輸40m箱梁過隧道，并在隧道內(nèi)及隧道進出口零距離架梁，兼架32m、24m箱梁，為“全能型”設(shè)備。如圖11所示。

提梁龍門吊為門式起重機，除起重量上為450t、500t外，結(jié)構(gòu)上未有較大變化，本文不再贅述。各類型設(shè)備詳細特點見表1，以供各位同行在設(shè)備選型時參考。

表1

4 結(jié)語

隨著我國基建的快速發(fā)展，大型工裝設(shè)備不斷更新迭代，未來將出現(xiàn)更多新型、智能化的裝備。筆者相信大型裝備的發(fā)展創(chuàng)新必將推動高鐵行業(yè)建設(shè)的發(fā)展進步。