鐵路箱梁運(yùn)架施工技術(shù)與質(zhì)量控制研究

唐鐵軍

（中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西西安 710016）

0 引言

高鐵技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了鐵路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，預(yù)制箱梁施工工作量逐年增多[1]。預(yù)制箱梁具有承載能力大、剛度高、受力均勻、維修量少等優(yōu)勢(shì)，備受鐵路行業(yè)的關(guān)注[2]。目前預(yù)制箱梁的架設(shè)施工多采用梁上運(yùn)梁的施工方法，采用架橋機(jī)、運(yùn)梁車和輪胎式移梁機(jī)配合完成箱梁施工，達(dá)到快速高效施工的目的[3-4]。本文依托集大原鐵路運(yùn)架施工項(xiàng)目，研究了32、24 m線整孔箱梁的運(yùn)架施工技術(shù)，指出了箱梁運(yùn)架過(guò)程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)，以保證箱梁運(yùn)架施工保質(zhì)保量完成，為今后類似項(xiàng)目的實(shí)施提供了技術(shù)參考。

1 項(xiàng)目概況

集大原鐵路項(xiàng)目承擔(dān)全長(zhǎng)58.116 km的鐵路箱梁架設(shè)任務(wù)，設(shè)置制梁場(chǎng)2個(gè)，預(yù)制箱梁的結(jié)構(gòu)形式為雙線簡(jiǎn)支箱梁。施工路段屬于盆地，地勢(shì)平坦，運(yùn)梁設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)箱梁較為便利；四季分明，冬季寒冷，夏季潮濕，對(duì)架梁質(zhì)量的控制要求較高。工程沿線的地表水量較少，地下水以第四系孔隙潛水、基巖裂隙水為主，不具或略具承壓性，運(yùn)梁設(shè)備經(jīng)過(guò)的地方有必要進(jìn)行地面夯實(shí)處理。

2 施工設(shè)備選型

按照項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)要求和梁場(chǎng)情況，箱梁運(yùn)輸方案采用運(yùn)梁車馱運(yùn)箱梁通過(guò)路基和橋面上橋的方式進(jìn)行。選擇箱梁運(yùn)架設(shè)備各兩臺(tái)套，輪胎式移梁機(jī)兩臺(tái)套（每個(gè)制梁場(chǎng)分別設(shè)置一臺(tái)套，負(fù)責(zé)制梁臺(tái)座提梁、梁場(chǎng)移梁、運(yùn)梁車裝梁等工作）。

2.1 架橋機(jī)

根據(jù)預(yù)制箱梁的尺寸和重量選擇型號(hào)為SXJ900的架橋機(jī)，額定起重質(zhì)量為900 t，可架設(shè)最小曲線半徑為2000m，運(yùn)行過(guò)程中的提梁速度范圍為0～0.5m/min，最大的提升行程為7 m，最大作業(yè)縱坡為20‰，滿足架設(shè)跨度為32 m和24 m箱梁的要求。

2.2 運(yùn)梁車

運(yùn)梁車用于混凝土箱梁運(yùn)輸、向架橋機(jī)喂送箱梁和馱運(yùn)架橋機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)和調(diào)頭，它具有直行、斜行、八字轉(zhuǎn)向等運(yùn)行模式，能夠適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境。本項(xiàng)目所選運(yùn)梁車的型號(hào)為DCY900，額定運(yùn)載量900 t，空載行駛速度0～10 km/h，滿載行駛速度0～5 km/h，適應(yīng)的最大縱坡為5%、橫坡為4%，輪距1 200 mm，軸距2 100 mm，最大轉(zhuǎn)角±30°，整機(jī)功率為2×400 kW。

2.3 輪胎式移梁機(jī)

輪胎式移梁機(jī)用于高速鐵路和客運(yùn)鐵路專線預(yù)制場(chǎng)32、24 m雙向整孔箱梁的起吊、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移、裝車等工作，可實(shí)現(xiàn)直行、斜行、橫行等走行模式。起升系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)起升、三點(diǎn)平衡，保證鋼絲繩和吊桿受力均衡。本項(xiàng)目選擇型號(hào)為TLMEL900 t的輪胎式移梁機(jī)，額定提升質(zhì)量為900 t，適用于高速鐵路和客運(yùn)專線32、24 m箱梁的吊運(yùn)。

3 箱梁架設(shè)施工方案

箱梁架設(shè)施工流程如圖1所示，先由梁場(chǎng)拼裝調(diào)試好架橋機(jī)和運(yùn)梁車，運(yùn)梁車將架橋機(jī)馱運(yùn)至架設(shè)箱梁的橋臺(tái)處，并對(duì)其過(guò)孔進(jìn)行精確定位之后方具備喂梁作業(yè)條件。架橋機(jī)的前、后與運(yùn)梁車后馱梁小車配合進(jìn)行架橋機(jī)喂梁；喂梁完成之后運(yùn)梁車返回梁場(chǎng)，重復(fù)進(jìn)行箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)；與此同時(shí)，對(duì)箱梁支座錨栓孔進(jìn)行灌漿，待砂漿凝固強(qiáng)度合格后拖拉走行鋼軌并定位；之后對(duì)架橋機(jī)過(guò)孔定位，準(zhǔn)備架設(shè)下一片梁。

圖1 箱梁架設(shè)施工流程

4 箱梁架設(shè)施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

1）在運(yùn)架開(kāi)工前組織技術(shù)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，閱讀和審核施工圖紙，澄清有關(guān)技術(shù)問(wèn)題，熟悉并掌握規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2）通過(guò)施工調(diào)查和了解制梁場(chǎng)的位置、地形、進(jìn)場(chǎng)道路情況制定運(yùn)架設(shè)備運(yùn)輸方案，對(duì)架橋機(jī)架設(shè)走行通過(guò)的路基、立交橋、跨既有線鐵路、三線、高壓線路等進(jìn)行調(diào)查和測(cè)量，對(duì)影響箱梁架設(shè)的設(shè)施進(jìn)行拆移，保證箱梁架設(shè)順利。3）根據(jù)項(xiàng)目工期計(jì)劃編制箱梁架設(shè)方案和架梁節(jié)點(diǎn)計(jì)劃。4）配齊配強(qiáng)設(shè)備操作人員和施工作業(yè)人員，做到崗前技術(shù)培訓(xùn)，持證上崗。

4.2 支座安裝

箱梁架設(shè)選用TJQZ-通橋8160-FS球型鋼支座，安裝之前檢驗(yàn)支承墊石混凝土等級(jí)、墊石頂面四角高差、支座的狀態(tài)，確保質(zhì)量滿足要求。支座安裝采用重力灌漿法，具體如下：1）鑿毛支承墊石支座安裝部位表面，清除預(yù)留錨栓孔內(nèi)的積水和雜物；2）安裝灌漿模板；3）支座安裝在梁體底部，上支座板與梁體預(yù)埋鋼板貼合；4）調(diào)整支座頂面標(biāo)高，確保支座受力均勻；5）在支座底面與墊石頂面之間預(yù)留20～30 mm的空隙，用于灌漿；6）由支座中心部位向四周灌漿，填滿灌漿預(yù)留間隙；7）灌漿料達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后拆除模板并補(bǔ)漿。

4.3 架橋機(jī)喂梁作業(yè)

箱梁與架橋機(jī)運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，架橋機(jī)喂梁作業(yè)的初始狀態(tài)如圖2（a）所示，驅(qū)動(dòng)運(yùn)梁車前行，當(dāng)運(yùn)梁車的前端接近中車，兩者之間的距離接近300 mm時(shí)運(yùn)梁車停止運(yùn)行，如圖2（b）所示，運(yùn)梁車前方的兩個(gè)支撐油缸伸出，前桁車就位，在吊具中心距離中車中心4.5 m內(nèi)時(shí)即可下放吊具。如圖2（c）所示，前吊具鎖住箱梁之后起吊，在箱梁前端與支點(diǎn)分離10 cm、箱梁支座高于中車梁頂面5 cm的狀態(tài)下，同時(shí)驅(qū)動(dòng)運(yùn)梁車上的馱梁小車與前桁車（運(yùn)梁車上的馱梁小車與前桁車速度同步）同步向前移動(dòng)，使箱梁前移，直到后桁車中心與中車中心距離5 m時(shí)，下落吊具并起吊箱梁，當(dāng)后起吊箱梁達(dá)到一定高度，調(diào)整使梁底面保持水平狀態(tài)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)前、后使箱梁前移，同時(shí)運(yùn)梁車退出架橋機(jī)腹內(nèi)，圖2（d）所示，返回梁場(chǎng)準(zhǔn)備運(yùn)輸下一片箱梁。

圖2 喂梁作業(yè)流程

4.4 箱梁落梁和就位

如圖3所示，架橋機(jī)落梁過(guò)程中要時(shí)刻監(jiān)視箱梁與已完成架設(shè)箱梁之間的位置關(guān)系，避免出現(xiàn)箱梁之間碰撞。為了提高箱梁落位的準(zhǔn)確度，必須保持吊具水平，出現(xiàn)不水平情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)箱梁下落至支座以上30 cm時(shí)落梁操作停止，對(duì)箱梁的水平、前后左右位置進(jìn)行初調(diào)整，調(diào)整完畢繼續(xù)落梁，當(dāng)箱梁下落至支座以上5 cm時(shí)落梁操作停止，對(duì)箱梁進(jìn)行精確調(diào)整。箱梁調(diào)整到位之后使用臨時(shí)支點(diǎn)千斤頂尋找箱梁，施加約10 t的預(yù)緊力消除支座位置的間隙和變形。再次進(jìn)行箱梁位置關(guān)系的復(fù)核，確保復(fù)核結(jié)果準(zhǔn)確之后落梁至臨時(shí)支點(diǎn)千斤頂上，通過(guò)千斤頂調(diào)整梁體支點(diǎn)標(biāo)高，拆除吊具即完成箱梁的落梁和就位。

圖3 箱梁落梁、就位

4.5 砂漿灌注

箱梁落梁就位之后需采用無(wú)收縮自流平砂漿及時(shí)進(jìn)行灌漿處理，灌漿時(shí)漿液由箱梁頂部灌入，順著管道依靠砂漿自重作用完成灌漿作業(yè)，灌漿2 h后即可達(dá)到過(guò)孔作業(yè)的要求。

4.6 變跨方式

架橋機(jī)具備架設(shè)32、24 m跨度箱梁的能力，具有變化架設(shè)跨度的功能。具體如下：架橋機(jī)變跨之前松解前支腿與主梁之間的連接螺栓，前支腿的行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)反抓輪沿主縱梁下翼板外緣向后縱移8 m距離，之后緊固前支腿與主梁之間的連接螺栓，此時(shí)架橋機(jī)提梁跨度相較于架設(shè)32 m箱梁的寬度減小8 m，滿足架設(shè)24 m箱梁的要求。變跨前后主梁位置關(guān)系如圖4所示。

圖4 變跨前后主梁位置關(guān)系

4.7 縱移過(guò)孔作業(yè)流程

箱梁灌漿完成一跨箱梁架設(shè)之后兩臺(tái)吊梁后退至過(guò)孔位置，采用電葫蘆收起后支腿，此時(shí)架橋機(jī)由中支腿和前支腿支撐，執(zhí)行架橋機(jī)過(guò)孔。驅(qū)動(dòng)架橋機(jī)進(jìn)行縱移過(guò)孔行走，行走距離為35 m，當(dāng)架橋機(jī)到達(dá)前方橋臺(tái)時(shí)，前支腿支承在待架梁墩的頂面；后支腿支承在架設(shè)完成的箱梁頂面。架橋機(jī)主梁完成前后支腿支承狀態(tài)之后收起中支腿的油缸，使其離開(kāi)箱梁頂面并前移至前支腿的后部，將中部支腿支承于箱梁頂面，將前支腿在墩頂?shù)腻^固連接解除，縱移架橋機(jī)前支腿至待架梁方墩頂部，將前支腿支承在待架梁方墩頂部進(jìn)行錨固。完成架橋機(jī)支承工作之后將其前后桁車移動(dòng)至待架梁位置，準(zhǔn)備運(yùn)梁車進(jìn)行下一片箱梁的喂梁作業(yè)。

4.8 架橋機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)和調(diào)頭

當(dāng)架橋機(jī)架完一座橋梁的最后一跨，接著架設(shè)另外一座橋梁或橋梁另一頭時(shí)，架橋機(jī)需要進(jìn)行橋與橋之間的轉(zhuǎn)移或調(diào)頭。架橋機(jī)雖然具備自行能力，但由于走行軌道鋪設(shè)及速度的限制，對(duì)長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移是用運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)行走的，運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)在梁場(chǎng)或路基某處適當(dāng)開(kāi)闊地帶，通過(guò)運(yùn)梁車轉(zhuǎn)圈調(diào)向完成架橋機(jī)調(diào)頭工作。如果沒(méi)有適當(dāng)開(kāi)闊地帶，不具備運(yùn)梁調(diào)向條件，則運(yùn)梁車需在適當(dāng)位置卸下架橋機(jī)，通過(guò)搭設(shè)臨時(shí)支墩，在吊機(jī)配合下調(diào)換主梁節(jié)、橫梁和支腿等，反向安裝架橋機(jī)，然后由運(yùn)梁車馱運(yùn)至待架梁處實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)調(diào)頭。本項(xiàng)目是在梁場(chǎng)和路基空曠處實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場(chǎng)及調(diào)頭工作。

5 箱梁運(yùn)架施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 橋墩墊石與箱梁的質(zhì)量控制

箱梁架設(shè)前架梁?jiǎn)挝恍柘驑蚨諌|石施工單位索要墊石強(qiáng)度報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)墊石結(jié)構(gòu)平整度、色澤是否一致，不能存在露筋等質(zhì)量問(wèn)題，復(fù)驗(yàn)支座中心位置（誤差范圍：0～10 mm）、梁端線和錨栓孔中心位置（誤差范圍：0～5 mm）、孔徑深度（誤差范圍：0～20 mm）、墊石高程（誤差范圍：-10～0 mm）等尺寸，確保位置偏差滿足架梁要求。預(yù)制場(chǎng)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的箱梁，在架設(shè)之前需要檢驗(yàn)其長(zhǎng)度（誤差范圍：-20～20 mm）、跨度（誤差范圍：-20～20 mm）、梁高（誤差范圍：-5～10 mm）等結(jié)構(gòu)尺寸，確保架設(shè)的箱梁誤差滿足要求。目測(cè)檢查梁體是否存在蜂窩麻面等，保證箱梁質(zhì)量滿足要求。

5.2 支座安裝質(zhì)量控制

支座安裝質(zhì)量也是影響箱梁架設(shè)質(zhì)量的重要因素，支座安裝之前需確定箱梁底部預(yù)埋板的平面度和圖層厚度，確定箱梁質(zhì)量合格之后檢驗(yàn)支座的選擇型號(hào)及安裝位置是否滿足要求。支座安裝時(shí)頂板與預(yù)埋板要貼合緊密并擰緊螺栓，嚴(yán)格控制支座的坡度大小和方向。支座安裝之后檢驗(yàn)支座橫縱向的位移偏差、四角偏差等尺寸參數(shù)，支座安裝合格之后方可開(kāi)展提梁作業(yè)。

5.3 箱梁提梁質(zhì)量控制

箱梁提梁過(guò)程中要求箱梁始終保持三點(diǎn)平衡、四點(diǎn)起吊或支撐。移梁機(jī)提梁與落梁的過(guò)程中，兩套吊具在起吊初始階段要緩慢提升，當(dāng)箱梁距離運(yùn)梁車存梁臺(tái)墩上表面約100 mm時(shí)停止吊裝，檢測(cè)箱梁的橫向和縱向水平度，控制精度為±2 mm。之后箱梁提升過(guò)程中嚴(yán)格控制兩套吊具的提升速度，確保同步，確保箱梁提梁過(guò)程中不出現(xiàn)受扭情況。

5.4 箱梁架設(shè)完成之后的質(zhì)量控制

箱梁架設(shè)之后需要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確定箱梁架設(shè)是否滿足質(zhì)量要求。箱梁架設(shè)3～5天之后要檢驗(yàn)箱梁支座與支座砂漿位置，確定箱梁支座位置的四角高差、錯(cuò)動(dòng)量等參數(shù)；之后檢測(cè)箱梁支座位置的砂漿，不能存在裂紋、空響等質(zhì)量問(wèn)題。上述檢驗(yàn)參數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，箱梁架設(shè)施工單位需要按照架設(shè)要求進(jìn)行整改，直至箱梁架設(shè)滿足質(zhì)量要求之后方可判定箱梁架設(shè)合格。

5.5 箱梁運(yùn)架質(zhì)量控制結(jié)果

基于所選的輪胎式移梁機(jī)、架橋機(jī)和運(yùn)梁車等設(shè)備，選擇了適合箱梁運(yùn)架的支座，執(zhí)行了箱梁運(yùn)架施工技術(shù)流程，完成了集大原鐵路運(yùn)架施工項(xiàng)目全長(zhǎng)58.116 km的箱梁架設(shè)工作，明確了箱梁架設(shè)質(zhì)量控制要點(diǎn)，并對(duì)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了嚴(yán)格把控。結(jié)果表明，箱梁運(yùn)架施工技術(shù)達(dá)到了快速高效運(yùn)梁、提梁和架梁的效果，滿足箱梁架設(shè)工作要求，箱梁運(yùn)架項(xiàng)目質(zhì)量滿足要求，保質(zhì)保量完成了箱梁運(yùn)架任務(wù)。

6 結(jié)論

箱梁運(yùn)架作為鐵路施工工程的重要組成部分，其施工技術(shù)與質(zhì)量備受施工項(xiàng)目部的關(guān)注。本文依托集大原鐵路運(yùn)架施工項(xiàng)目，對(duì)32、24 m線整孔箱梁的運(yùn)架施工技術(shù)進(jìn)行研究，并明確了質(zhì)量控制要點(diǎn)。箱梁運(yùn)架施工技術(shù)明確了施工準(zhǔn)備、支座安裝、喂梁作業(yè)、落梁作業(yè)等環(huán)節(jié)，保證了箱梁運(yùn)架施工作業(yè)的連續(xù)性；選擇額定載重900 t的運(yùn)梁車、移梁機(jī)和架橋機(jī)，滿足架設(shè)32 m跨度梁和24 m跨度梁的要求，給出了明確的變跨方式；從箱梁運(yùn)架全過(guò)程出發(fā)指出了施工質(zhì)量控制要點(diǎn)及控制要求，由箱梁運(yùn)架質(zhì)量控制結(jié)果可知，質(zhì)量控制要點(diǎn)的提出和把控有效保證了項(xiàng)目的質(zhì)量，順利完成了箱梁運(yùn)架施工任務(wù)。