宁西铁路增建Ⅱ线隧道口架梁施工技术

向淑智

【摘要】宁西铁路增建Ⅱ线秦岭段，桥隧相连地段多，隧道口作业空间有限不满足架梁要求。龙门架组装受地理位置影响，影响施工进度。通过方案比选采取措施，按期通过了隧道口地段，提高了铺架进度，望在以后铺架施工中可以借鉴。

【关键词】增建Ⅱ线；隧道口；架梁施工

【Abstract】Qinling segment Nanjing-Xi'an add second railway line， Bridge and Tunnel Connection Section more，The tunnel mouth limited working space does not meet the requirements of during erecting of girder. Gantries assembled by the geographical influence， affect the construction schedule. Selection of measures taken by the program， scheduled through the tunnel area， to improve the framing progress， hope in the future can learn during erection.

【Key words】Build Ⅱ line；Tunnel portal；Girder construction

1. 工程概况

宁西增建Ⅱ线商洛站K137+026至K126+964区段，桥梁5座，其中有32m梁22孔，24m梁9孔，声屏障梁8孔。隧道两座，一座胭脂岭隧道设计有砟道床，设计长度为796m，一座黄沙岭隧道设计为混凝土整体道床，设计长度6901m。铺架从商洛向K126+964方向进行。黄沙岭隧道进口与胭脂岭隧道进出口分别为桥隧相连，胭脂岭隧道进口处桥台尾进洞6.5m，胭脂岭隧道出口处桥台进洞11m，黄沙岭隧道进口处桥台尾离洞口只有1米。纵断面示意如图1。

2. 设计标准

宁西增建Ⅱ线商洛站K137+026至K126+964区段，主要设计技术标准为：（1）铁路等级：I级； （2）正线数目：双线；（3）速度目标值：120Km/h，个别地段限速100Km/h；（4）最小曲线半径：一般地段1200m，困难地段800m，局部地段600m；（5）限制坡度：6‰，双机坡13‰；（6）牵引种类：电力；（7）机车类型：客SS7D、货HXD2B；（8）牵引质量：5000t；（9）到发线有效长度：1050m，双机1080m；（10）闭塞类型：自动闭塞。（11）建筑限界：不考虑双层集装箱条件。

3. 施工主要难题

（1）按照普速标准设计的隧道断面，经过核算，架桥机不能按正常状态进行架梁。

（2）桥隧相连，龙门架组装位置受限，二号车运梁距离增加，制约架梁进度。

4. 隧道口架梁方案比选

针对施工主要难题一，进行如下方案比选：

方案之一 优化平纵断面，加大净空尺寸，预留桥梁挡砟墙梁场内不浇筑，调低架桥机高度，满足架梁要求。

方案之二 汽车吊架梁。特定条件下，可采取大吨位吊车架梁。

方案一与方案二比较，由于该段线路处于山区，吊车摆放位置受限，桥梁运输道路受限，汽车吊不能满足要求，选第一种方案。

4.1隧道口架橋机架梁状态研究。

4.1.1隧道口断面实测。

隧道内道床未施作前，测量隧道口洞顶高7.29m，按照大臂宽度，从洞顶中间向两侧测量0.8m，量取对应位置高度，共量取6个断面，最小高度为7.08m。隧道内断面宽度4.8～5.15m。

4.1.2架桥机几何尺寸测量。

架桥机架梁正常高度7.34m，架桥机内净空高度为3.6m，不含下部台车高度为3.31m。架桥机1号柱眼距：0.24m、0.21m、0.18m，可以根据隧道内净空要求降低架桥机高度，但还要核算一号车内满足拖梁要求。

4.1.3采取措施及架梁状态验证。

4.1.3.1预制桥梁时挡砟墙混凝土不浇筑，架完梁后，现场进行浇筑施工，降低桥梁高度。

4.1.3.2隧道内设计为混凝土整体道床，整体道床预留不浇筑，架梁通过后再浇筑整体道床。隧道内设计为碎石道床先不摊铺，降低道床高度。

4.1.3.3轨道采用P50轨和钢板组装临时轨节进行铺设，降低轨道高度。

4.1.3.4隧道内口架桥机架梁可行性研究：

（1）核算架桥机在隧道内状态：A.32m桥梁高度降低后，含道砟高度0.1m暂按2.6m计算。B.架桥机降低1号柱眼距按0.45m计算，架桥机高度为6.89m。C.轨道高度0.162 m：钢板厚度0.01m、钢轨高度0.152m。D.隧道内净空高度需要：A+B+C=7.052m。E.隧道内剩余高度为：7.08-7.052=0.028m，隧道净空可以满足要求。

（2）核算一号车内拖梁状态：A.架桥机降低0.45m高度后，架桥机下部台车顶面至上部台车底面高度为：3.31-0.45=2.86m。B.为了满足梁片拖拉，铁瓦可以通过下部台车，下部台车需垫硬杂木板至少两块0.12m。C.梁片预留挡砟墙后高度2.6米，梁片拖拉时上部还剩余高度：2.86-2.6-0.12=0.14m。D.考虑到线路坡度等因素，拖梁过程中不安装支座。可以满足拖梁要求。

（3）核算钢丝绳长度：由于架桥机高度和梁片高度变化，捆梁钢丝绳须重新选择，满足梁片起吊要求，实际选择钢丝绳长度为13.6米。

4.1.4基地内模拟隧道口架梁状态。

架桥机在铺架基地模拟隧道口架梁状态，按理论计算调整架桥机高度，钢丝绳长度，一号车内拖拉梁片、起吊梁片、出梁等，按工序演练架梁步骤。

4.1.5隧道口预留段线路顺坡。

根据架桥机架梁各工序要求及二号车运梁、喂梁坡度要求，预留整体道床不浇筑长度，线路顺坡如图2：

5. 倒装梁方案比选

倒装梁距离远近影响架梁进度快慢，按常规倒装梁位置应该距桥头300～500米位置进行组装，但宁西铁路增建Ⅱ线由于现场条件限制多处组装影响架梁进度，必须改变现有倒装方式，缩短二号车运输距离，才能减少运输时间，加快架梁进度。

5.1方案比选。

宁西增建Ⅱ线商洛站K137+026至K126+964区段，该区段有6901米黄沙岭隧道、796m胭脂岭隧道，隧道之间是石鸠河大桥，胭脂岭隧道进口是岭底板特大桥。架设石鸠河大桥、岭底板特大桥，龙门架组装位置按常规应在黄沙岭隧道出口位置，二号车运梁距离比较远，方案做了如下比较：

（1）方案之一 龙门架立设在黄沙岭隧道出口路基地段。工程车到达龙门架位置后进行倒装，梁片在二号车上装载加固完成后与工程车连挂，由机车动力推进运行，通过隧道内坡道11‰地段，长度4.78Km，二号车与工程车分离，工程车返回，二号车向一号车运行，给一号车喂梁，一号车完成架梁。铺轨按同样方式进行。理论计算，每运输一片梁，需要机车进行顶送，重车运行需2h，空车返回时需1h，每架设一孔梁需要时间在6～7h。

（2）方案之二 石鸠河桥完成架梁后，在石鸠河桥上采用吊车倒装轨节，加快胭脂岭隧道内铺轨，倒装梁仍旧在黄沙岭隧道出口进行倒装。石鸠河桥底下地面比较平坦，桥墩距地面只有3～5m，可采用大吨位吊车倒装。

（3）方案之三 找一个合适的位置组装龙门架，减少二号车运梁距离。黄沙岭隧道断面尺寸，宽度5.1m，高度6.3m，不能满足龙门架组装尺寸要求。胭脂岭隧道内断面尺寸，宽度6.4m，高度6.4m，处于龙门架尺寸限界临界状态。理论上测量断面尺寸可以满足要求。计划单台龙门架在隧道内倒装轨排，减少二号车运输距离，线路铺设完成后，隧道内组立第二台龙门架倒装桥梁，继续架梁。

（4）方案一按常规考虑，架梁速度比较慢；方案二不经济、安全风险大；方案三测量数据处于临界状态，但有条件可以试组装。综上所述，为了加快铺架进度，优先选择第三种方案。

5.2单线隧道内组装龙门架可行性研究。

研究思路：从隧道断面测量、龙门架几何尺寸分析洞内净空高度，对龙门架采取措施后，继续分析洞内净空高度，理论上可行后，对龙门架基础、龙门架范围内铺设的线路采取措施，把混凝土枕换铺成钢板，去掉龙门架底座，验算各个部位尺寸以及所需要的净空高度，满足架梁工艺要求。

5.2.1隧道断面测量。

（1）隧道设计挡砟墙面宽度5.96m，考虑岩层变化，断面进行了加宽，实际宽度6.4～6.5m，每6m测量一处断面，由于隧道断面纵向是不断变化的，为了让龙门架进入隧道内，轨道中线按照隧道壁进行拨道，确保限界尺寸，从隧道口向隧道内沿伸，从测点1至测点6数据具体列表如表1：

（2）隧道内对应测量宽度位置测量高度，实测高度5.39～5.55m之间，从隧道口向隧道内沿伸，从测点1至测点6数据具体列表如表2：

（3）隧道内挡砟墙高度0.8m。

5.2.2研究龙门架几何尺寸。

5.2.2.1核算龙门架在隧道内组装尺寸：龙门架实测外轮廓尺寸：高度6.135m，半寬2.7m，另外半宽3.13m。内部净宽4.1m，上部油缸外侧宽度4.66m，龙门架底座高度0.6m。

5.2.2.2按照以上尺寸理论计算，中线距右边宽度最小宽度3.2m，大于3.13m；中线距左边最小宽度3.17m，大于2.7m，满足宽度要求。龙门架高度比实测高度大，考虑底座分节组装，去掉底座，让挡砟墙高度充当底座高度，龙门架高度6.135减去0.6m，还有5.535m，组装位置测点1、测点5高度大于5.535m，满足龙门架高度要求，可行。

5.2.2.3核算龙门架内倒装梁净空尺寸：龙门架可以在隧道内组装，需要进一步计算龙门架内倒装梁剩余净空，二号车通过是否满足要求。（1）实测龙门架组装完成吊装位横旦距轨面净高为5.86m，现有钢丝绳吊装梁时，横旦距梁面0.84m，32m梁梁高2.6m（不含挡砟墙高度），计算梁底面距轨面高度为：5.86-0.84-2.6=2.42m（梁提到顶部时，实测高度为2.35m，相差0.07m）；（2）梁爪下部底面距梁底面高度为0.1m，最小限界处为二号车驾驶楼处距轨面2.2m，通过时理论计算为：2.42+0.1-2.2=0.32m（实测高度为0.25m）；（3）组装在隧道内去掉了龙门架底座高度0.6m，铺设混凝土枕轨排，道床厚0.05m，轨面距隧道仰拱高度为0.203+0.176+0.01+0.05=0.439m；（4）理论计算高度：横旦距底座面高度为5.86-0.6（底座高）-0.165（洞外组装时现场实测龙门架底座面距轨面高度）=5.095m；（5）横旦距隧道内混凝土轨排轨面高度为5.095+0.8（挡砟墙高）-0.439=5.456m。隧道内计算龙门架组装完成后净高5.456m比隧道外5.86m减少0.404m；（6）需要增大龙门架内净空高度，把混凝土枕换铺成钢板，可增大空间0.203m。比隧道外减少0.201m，二号车通过时理论计算还有0.32-0.201=119mm（实际量49mm），满足倒装要求。

5.3龙门架基础。

按照以往龙门架组装基础要求，需垫平道砟，搭设长枕木，加短枕木，枕木面高出轨面0.1m。现测挡砟墙、水沟、电缆槽沟都采用C25混凝土已施作完成。经过实测混凝土强度满足设计要求，采用木枕填实水沟、电缆槽沟，挡砟墙内侧底部道砟找平，搭设木枕，组成龙门架基础。

5.4换铺线路及线路顺坡。

由于龙门架净高要求，确定把混凝土枕线路换铺为钢板线路，钢板两侧采用不同厚度硬杂木板加轨距拉杆顺坡线路，混凝土枕与顺坡线路之间采用木枕顺接。换铺轨节直接采用架桥机换铺，换出轨节从架桥机反拖拉至二号车，由二号车运行至龙门架下面倒装至平板车上，为了确保梁车在起吊梁过程中的净空高度，一个平板车只放一节轨节。换铺完成后的线路与已铺线路顺坡，顺坡按照半径R-500，夹直线长15m进行顺坡（龙门架组装平面布置示意图见图3）。

5.5试组装龙门架。

胭脂岭隧道内铺轨796m，计划先铺轨150m，机车顶送龙门架至隧道洞外，龙门架拆除底座，旋转与车体垂直，降低塔架，机车顶送龙门架进入隧道，安排专人盯控两侧与上下空间位置。到达立设位置后，开始组装龙门架。龙门架在升油缸过程中，密切注意两侧高压油管与洞壁空间，不合适时需要左右调整龙门架位置，直到油缸插销能进入设计孔内，满足组装完成。轨排倒装完成后，立设第二台龙门架，立设方法基本一致，由于隧道壁的变化，虽然线路按照隧道壁进行拨道，但由于线路没有足够道床阻力，还需进一步观察行车过程中限界尺寸变化。由于试组装过程净空不能满足立设要求，降低挡砟墙高度0.05m，重新组装龙门架。

5.6试倒装梁试验。

龙门架组装完成后，试倒装梁，机车顶送梁车满足倒装梁要求。龙门架提梁，工程车牵出，二号车对位，二号车对位过程中，由于线路顺坡不到位，二号车楼子与梁底最底位置相差130mm，二号车不能通过。需要重新把梁吊装至工程平板车上，缩短钢丝绳或梁底垫方木，经过加垫方木，起吊后，测量高度，最终二号车通过梁底，完成第一片梁倒装。倒装梁过程和采取分步起吊，开始起吊时离开桥梁转向架面30mm时，静止3分钟，观察龙门架底座基础变化情况，起吊100mm时，继续观察底座基础，完成起吊到最高位时，继续观察，待检查完成后，基础未发生变化，工程车牵出，开始二号车倒装梁。

6. 方案实施

（1）架桥机正常铺架到达黄沙岭隧道出口后，架桥机天窗点内退机，长钢轨车进入黄沙岭隧道内铺设长钢轨，铺轨到达隧道口预留整体道床分界点后铺轨完成，长钢轨车（T11）退出该段线路，架桥机进入到达指点位置。

（2）鋪架基地内将隧道口需要铺设的过渡线路轨节编组装车，把临时组装的钢板轨节也随车编组，编组为3孔梁2组轨节，工程车经既有车站进入工程线，黄沙岭隧道出口组装龙门架。隧道进口处把需要顺坡用的碎石、木板、轨距拉杆倒运到位。

（3）龙门架倒装轨节，二号车运行至一号车后，拖拉轨节，架桥机铺设轨节，完成临时线路铺设。架桥机对位，立零号柱达到架梁状态。

（4）龙门架倒装梁片，机车顶送二号车给一号车喂梁，重复倒装运送，架完该座桥，隧道内铺轨150m。

（5）单台龙门架从黄沙岭隧道出口移至胭脂隧道出口组装，单线隧道内倒装轨节，架桥机铺设线路，铺设线路到达胭脂隧道进口后，铺设临时钢板线路，架桥机对位，立零号柱达到架梁状态。

（6）龙门架仍然组装在黄沙岭隧道出口，倒装梁进行隧道口架梁。架完第一孔梁后，采用架桥机换铺龙门架位置处混凝土枕线路，换铺成钢板轨节，换铺出来的轨排拉回基地，最后一次退机时进行换铺回收。

（7）轨排换铺完成，两端线路顺坡完成。龙门架移至隧道内重新组装，工程车运送的梁片和轨节在隧道内进行倒装，基地准备两列工程车进行交换运送桥梁和轨排。基地编组按照3孔～4孔桥梁带轨节，货检、列检看完车，工程车经过商洛车站12号、14号道岔，交叉渡线进入商洛站Ⅱ道，由Ⅱ道进入4号岔后线路，运行至工程线，完成了后续桥梁架设、轨排铺设任务。

（8）完成任务后，架桥机退机过程中换铺龙门架处轨节，回收黄沙岭隧道口处临时过渡轨节，整体道床进行浇筑施工。

（9）2015年10月18日晚上单台龙门架组立成功，隧道内倒装轨节进行铺轨；10月20日，上午两台龙门架组立成功，下午16点45分倒装第一片32梁成功，后续架梁按照每天3孔～4孔梁进行编组架设，2015年10月25日桥梁架设完成。本次铺架时间为2015年10月20日～10月25日，共计6天，比原计划提前了5天。（附理论工况与实际工况对照）（架桥机在隧道内理论工况见图4，龙门架在隧道内理论工况见图5，架桥机在隧道内实际工况见图6，龙门架在隧道内实际工况见图7）。

7. 总结

（1）困难地段架梁时，需从工艺工法上进行突破，从以往经验上找到合适的方法。单线隧道内成功立设龙门架后，不仅仅加快了铺架进度，减少了在长大坡道上需要采用工程车顶推二号车运送桥梁的次数，满足了隧道内后续施工的需要，解决大赵峪桥声屏障梁浇筑交叉施工作业面的需要，突破了现场倒装梁施工的“瓶颈”，大大提高了铺架进度。

（2）线路设计时速低，限界不考虑双层集装箱条件时，隧道内设计为混凝土整体道床，建议隧道口预留一段线路为有砟道床或者把隧道口断面适当加大，满足铺架设备要求。

参考文献

[1]铁建设〔2006〕181号 铁路架桥机架梁暂行规程.北京：中国铁道出版社，2006.