复杂山区高铁箱梁架设施工技术研究

王海鹏

中铁建西北投资建设有限公司

1 引言

随着国家高速铁路建设快速发展，大量桥梁工程不断涌现，为适应越来越复杂的施工环境，桥梁结构朝着大尺寸、大重量等方向发展。

无论是复杂的施工环境，还是大尺寸、大重量的桥梁结构，都会给桥梁架设带来诸多困难，使得施工需要相应架桥机等大型机械的配合[1-2]。目前，从运梁机与架桥机是否分离考虑，架桥机主要分为分离式架桥机和运架一体机。分离式架桥机主要应用于需要穿越的隧道少、无须在隧道洞口架梁的情况[3]。对于复杂山区，分离式架桥机施工易受到限制，这促使了运架一体机的应用和研究[4]。目前国内关于运架一体机主要集中于设计方面[5-6]，同类工程中关于施工组织和施工技术的应用案例还比较少[7-8]。本文依托实际工程，对复杂山区运架一体机的应用进行研究，总结施工经验，创新施工技术，为同类工程提供参考。

2 工程概况

沪昆客运专线是中国“四纵四横”客运网主骨架之一杭长客运专线中的主要标段，全长50.263km。该区域为复杂山区，标段桥隧总长度占比高达85.795%，且桥隧普遍无路基相连。在该地区进行箱梁架设时，运架梁还需要通过空间有限的隧道，导致施工过程中存在以下问题。

（1）运架梁通过空间有限的隧道时，需要架桥机小解体，此过程时间较长，影响施工效率。

（2）在对隧道进出口两端进行箱梁架设时，需要在洞口现浇两至三榀箱梁来提供架桥机架梁工作面，大大增加工作量。

（3）该区域地形复杂，桥隧无相连地基，首孔箱梁架设难度大。

3 施工方案及工艺

该工程主要难度在于既要能通过隧道安全运架梁，又要能在桥隧无地基相连情况下的进行箱涵零距离架设。普通分离式架桥机已经无法满足施工的可行性和高效性需求，需要针对工程需要合理选择架桥机械，并针对施工主要难点对施工方案进行优化。

3.1 架桥机械选择

架桥机械的选择主要有分离式架桥机和运架一体机，其适用性对比见表1。

表1 分离式架桥机和运架一体机对比分析

对比分析可知，运架一体机以其高效、便捷的集成化作业，更适用于多隧道、桥隧无地基相连的复杂山区箱梁架设施工。

图1 运架一体机

3.2 运架梁过隧道

杭长客专隧道从仰拱顶部至拱顶高9859mm，运架一体机中位运行高度9153mm，梁面宽满足隧道限界，所以不用采取降低设备悬挂高度而采取低位运梁方式通过隧道，设备可以很方便地通过隧道，且可以不用考虑预留隧道填充来保证运梁高度。

图2 低位提梁通过隧道

在运架梁过隧道过程中，需要注意以下两点。

图3 箱梁架设工艺流程图

（1）及时检查照明和边墙测距仪等设备，确保其正常工作。

（2）采取低位运梁时（悬挂降低200mm），隧道仰拱顶至拱顶净高要满足9420mm，如高度低于该数据，就得采取预留填充来保证运梁高度。

3.3 箱梁架设

箱梁架设工艺主要流程如（图3）。

整个箱梁架设过程中，施工难点在于隧道洞口两端箱梁架设和首孔箱梁架设，施工方案与工艺主要基于此进行优化。

3.3.1 隧道洞口箱梁架设

一般分离式架桥机在桥隧零距离架梁时，需对洞口两至三榀箱梁进行现浇，来提供架桥机架梁工作面，而运架一体机不用对洞口箱梁进行现浇，能有效地降低施工成本。

3.3.1.1 隧道进口零距离架梁

隧道进口进行零距离架梁时，将下导梁前、中、主支腿吊装于支腿吊架，伸入洞内部分依靠托辊支撑，末孔梁架设完成后，提梁进入隧道。

图4 隧道进口零距离架梁

3.3.1.2 隧道出口零距离架梁

由于隧道断面大于运架一体机结构尺寸，隧道出口零距离架设箱梁时，不需要对下导梁进行改造以适应隧道尺寸限制，简化了施工程序。

（1）提梁至洞口，将下导梁置于托辊上，并将主支腿与墩台进行锚固。

图5 提梁

（2）运架机与导梁车对接，推梁行进，放置中支腿和前支腿于相应桥墩并锚固。

图6 运架机与导梁车对接

（3）运梁至架梁位，前抽下导梁，将前支腿置于下一桥墩并锚固。

（4）再次前抽下导梁，让出落梁空间，梁与桥墩对位，架设完成。

图7 箱梁与桥墩对位

3.3.2 首孔箱梁架设

运架梁出隧道后，进行首孔箱梁架设，其施工工艺主要包括导梁机就位、提梁、运梁、喂梁、注浆锚固、支腿定位等。

图8 首孔箱梁架设

3.3.2.1 导梁机就位

（1）定位：将导梁机通过起吊装置置于桥台，以进行定位。

（2）初次锚固：运架一体机向前推进，将中滚轮支腿对位锚固；架梁小车前移，前滚轮支腿与墩顶锚固；导梁机移至桥台，后滚轮支腿与桥台锚固。

（3）解锚与二次锚固：导梁机向前推进，解除前、中滚轮支腿锚固，移至下一桥墩进行锚固；调整导梁机位置，解除后滚轮支腿锚固，与下一桥墩锚固。

（4）就位：导梁机于桥墩处作为两跨支撑，导梁与桥台通过预设钢筋拉锚，并于首跨处设置四个测力千斤顶。

3.3.2.2 提梁

（1）固定支座：将支座固定于锚定板，紧密无间隙。

（2）箱梁复检：检查箱梁尺寸、外观及支座等。

（3）提梁：采用“四点起吊、三点平衡”，通过运架一体机提运箱梁。

3.3.2.3 运梁

（1）线路要求：路基质量、坡度、承载力等满足要求。

（2）技术要求：技术人员熟悉运架一体机操作、运行、排险等。

（3）通过隧道：需重点关注，及时检查照明和边墙测距仪等设备，确保运梁安全。

3.3.2.4 喂梁

（1）对接：箱梁就位，运架一体机与导梁机对位对接。

（2）喂梁：运架一体机骑跨导梁机，运架梁一体机前移，解除后滚轮3支腿与导梁机连接，继续向前喂梁。

（3）导梁机前抽，为落梁预留位置。

3.3.2.5 落梁

（1）对位：梁水平下落至距垫石顶500mm时进行对位

（2）调压：通过千斤顶调节泵站压力至满足施工要求。

（3）落梁完成，运架一体机返回进行下一循环施作。

3.3.2.6 注浆锚固

（1）锚固：清理预留锚栓孔，通过膨胀螺栓进行锚固。

（2）注浆：脱模剂预涂于注浆钢模，底部设置橡胶条，通过千斤顶调节标高，支座板与垫石顶间预留空隙，用于注浆。

3.3.2.7 支腿定位

（1）锚固：前滚轮支腿移至前一桥墩并锚固，与同样前移的中滚轮支腿拉连。

（2）解除锚固与重新锚固：调整导梁机位置，解除后滚轮支腿锚固后移至下一桥墩重新锚固。

（3）施作完成，等待下一循环施作。

4 方案总结

运架一体机在同类的复杂山区高铁箱梁架设中的应用较少，基于本项目的成功应用，从运架一体机优势及方案整体优势对施工经验进行总结。

4.1 运架一体机优势

运架一体机复杂山区在高铁箱梁架设中的使用，增创了日架2 片梁的记录，平均月成桥1500m。对此，进一步总结了运架一体机的应用在同类工程中的优势。

（1）运架一体机的使用整合了作业人员，为项目大幅节约了成本。

（2）运架一体机由于受运距影响较大，工效指标虽不能跟分离式架桥机相比，但在山区过隧道架梁有着天然优势，仅无拆解过隧道一项，就可将工效的劣势扭转过来。

（3）运架一体机由于机体高度比仰拱顶至拱顶高度低,隧道填充不用预留高度来满足设备的通过性，能轻松通过隧道运架梁。

运架一体机的应用除了其突出的优势，在施工中还需要注意以下几点。

（1）运架一体机由于液压管及液压垫片为易损件，在施工过程中须备足配件以满足设备维修需要。

（2）运架一体机在通过梁缝处须用沙袋填塞梁缝，使设备平稳度过梁缝，减少因振动引起的设备故障。

4.2 方案整体优势

4.2.1 技术优势

采用运架一体机逐孔吊装、运输、架设完成自预制场到建设工地的成套施工方法，具有施工组织周期性强、减少现场施工量、节省费用，节约工期、减低各种事故发生的概率等优点，是目前山区过隧道架梁最为有效地施工组织形式。运架一体机方案的成功，为复杂山区高铁箱梁架设施工提供了一种新的施工组织形式。

除了施工组织形式的创新，施工中也采用了明显的创新技术。

（1）在箱梁架设过程中，喂梁到位时，运架一体机采用后大车整机制动，采用“气刹”和“液压马达”双重制动，前面支腿采用精轧螺纹钢栓固，前中支腿拉杆联动制动，与分离式架桥机相比提高了架梁时的安全性。

（2）在运架一体机使用中，运架一体机掉头可通过将设备液压管路及指挥口令进行调整（方向相反），避免运架一体机机体掉头，只需提供导梁掉头所用场地，节省梁场用地。

（3）在导梁尾部增设一台10kW 发电机，在导梁两侧架设照明，提高了夜间施工照明，增强了施工安全性。

4.2.2 效益优势

本方案的成功应用，在经济、工期、社会等多方面均有着显著优势，直接大幅节省工程成本、缩短了工期，且更好地保护了社会环境。

4.2.2.1 经济优势

普通分离式架桥机受机械特点限制，桥隧零距离相连时为满足架桥机首架提梁高度需提供70m 的架梁空间，根据本标段梁场分部，按各梁场任务区统计如采用分离式架桥机架设，需将出隧道口14榀32m，4榀24m 箱梁进行现浇施工，依据标段包价清单，24m箱梁预制及架设费用分别50.98万元和8.3万元，现浇为75.61 万元；32m 箱梁预制及架设费用分别67.03 万元和9.82万元，现浇为101.70万元，采取预制为项目节省直接成本413.22万元。

4.2.2.2 工期优势

本项目共有隧道14座，明洞1座，其中过运架梁12座，按梁场任务区划分统计，桥机最多通过隧道6座，最少为3座，分离式架桥机由于设备外形特大点，在通过隧道时，隧道不仅需要将填充预留一定高度来满足架桥机通过，还要对架桥机进行小解体，根据以往施工经验，分离式架桥机过隧道小解体与组装时间最少需要20天左右，这将大大延误标段工期。为项目施工组织带来很大的困难，并加大了项目成本投入。

4.2.2.3 社会优势

施工现场地处湖南省湘东地区，山区植被茂盛环境宜人，本标段采用运架一体机架设箱梁，全线取消了18榀箱梁的现浇施工，减少了对地方的噪声及环境污染，保护了墩间的植被，将项目打造成功地打造为“绿色高铁”。

5 结论

本文针对运架一体机在复杂山区箱梁架设施工中的应用，对施工方案进行了优化，为同类工程提供了很好的借鉴，整体上可以总结为以下几点。

（1）运架梁过隧道时，运架一体机无须拆解，且集成化作业可以整合作业人员，大幅提高施工效率。

（2）根据运架一体机的成功应用提出了成套施工方法，形成了一种新的施工组织形式，并创新性地形成了可以提高施工安全性、节约场地的施工技术。

（3）在效益方面，本方案的应用大幅节省了工程成本、缩短了工期，且极大程度地保护了环境。