40m梁运架成套设备施工应用

王文胜 张光明

摘要：福厦高速铁路湄洲湾跨海大桥处自然条件复杂，且预制梁场所处位置布局受限，存在发梁难度大、提梁高度高等问题。针对此特殊工况及施工难点，选用了千吨级运架成套设备作为40m预制箱梁搬提运架的施工装备。千吨级运架成套设备具有重载转弯、自动变跨、双机联动、自动纠偏、自动对中驾驶、自动同步控制等多项核心技术，满足发梁、提梁、套梁及运架梁等不同工况施工作业要求。该成套设备在工程应用过程中，运行状况良好、设备故障率低、施工工效高、稳定性强、安全性能好，为应用单位节约了使用及维修成本，提高了经济效益，建造的精品工程也为相关单位提升了社会影响力。千吨级运架成套设备在工程项目的成功应用，为今后类似工程建造提供了借鉴与参考。

关键词：运架一体机;搬梁机;提梁机;福厦高铁

中图分类号：U445.4; TP23

文献标志码：A

文章编号：1009-9492（ 2022）02-0145-03

0 引言

我国高速铁路桥梁以简支梁桥为主，其中以24 m、32 m整孔简支箱梁最为广泛，采用预制架设建造模式，大量使用提梁机、运梁车和架桥机等大型施工设备。随着我国高铁桥梁建设规模的不断扩大，面临的地形、地质、环境等条件逐渐复杂，对简支梁的跨越能力提出了更高需求，国铁集团组织开展大跨度简支箱梁建造关键技术研究[1-3]。新技术的应用给施工带来全新的挑战，迫切需要研发新型高端成套设备。

2016年，原铁总正式布部署了“高速铁路大跨度简支梁建造关键技术研究”任务，铁科院牵头并负责高铁40 m简支箱梁制造技术研究，中国中铁、中国铁建负责运架成套装备研制，在“两点一线”（福厦、郑济部分试点，建衢高铁全线）推广应用。当前，国内在千吨级运架成套装备研究方面已取得了丰硕成果，如郭吉祥[4]开展了1 000 t轮胎式搬梁机设计及有限元分析，彭华[5]开展了500 t轮轨式提梁机设计及有限元分析，沈超[6]、盛宝安[7]、王恒珂等[8]分别开展了千吨级运架分体机（架桥机、运梁车）的研究及有限元分析，万鹏[9]、郭春晖[10]、梁盼盼[11]、陆慧等[12]分别开展了千吨级运价一体机设计与研究。

目前，针对高铁40 m简支箱梁建造技术、工程定额、工程造价以及设备施工应用等方面成果较少。本文结合福厦高速铁路工程项目特殊工况及难点，选用了40 m梁运架成套设备，在施工应用中取得了很好的经济效益。

1 工程概况

福厦高速铁路是一条连接福州市与漳州市的高速铁路，是福建省第二条快速铁路。北起福州站、南至漳州站，正线全长300.483 km，客运站点9个，设计速度350 km/h。其中，湄洲湾跨海大桥全长14.7 km，全桥包含298孔40 m预制箱梁运架施工任务，其工程特点及难点如下。

（1）自然条件复杂。莆田市地处北回归线北侧边缘，东濒海洋，属典型的亚热带海洋性季风气候，现场施工受台风、雨季、高温影响大。

（2）梁场布局受制约。灵川制梁场位于湄洲湾跨海大桥DK95+700右侧，占地面积小，仅145.7亩，存梁台座仅40个，且与铁路正线呈42。交角，为狭长型。

（3）箱梁梁型多。承担628孔箱梁提运架任务，其中40 m箱梁298孔，32 m箱梁296孔，24 m箱梁29孔，非标箱梁5孔。

（4）提梁高度高。箱梁采用提梁站发梁模式，提梁站设置于湄洲湾跨海大桥43#-49#墩之间，提梁站桥墩高达27 m，提梁高度达30m。

2 施工设备及特点

根据施工工况及技术要求，尤其灵川制梁场特殊地理条件，选择新研制的千吨级轮胎式搬梁机、轮轨式提梁机完成发梁、提梁任务，千吨级运架一体机完成箱梁运架的任务。

2.1 轮胎式搬梁机

轮胎式搬梁机由门架总成、起升机构、大车走行转向系统、动力系统、液压系统、电气系统、附属结构等组成，主要适用于高铁20-40 m双线整孔箱梁及单线梁的搬运转移，其核心技术如下。（1）自动调平技术：采用高精度闭环同步控制技术，实现4套卷扬系统起升速度的白适应调整，解决人工调平不可控的难题，保证起吊过程平稳。（2）重载转弯技术：采用半八字转向控制模式，首次实现整机重载转弯。（3）自动变跨技术：采用自动顶推机构，实现起重天车白动快速无级变跨，提高施工效率。

2.2 轮轨式提梁机

提梁机由起重天车、主梁、刚性支腿、柔性支腿、大车运行机构、附属结构、电气系统等组成，主要适用于20-40 m简支箱梁的吊运及跨線提梁作业，并满足吊运一体机和分体机整体上下桥的需求，其核心技术如下。（1）双机联动技术：通过无线传输技术实现双机运行数据及影像共享，进行单台主控、双重监控，保证双机联动的安全性。（2）高精度自动纠偏技术：采用高精度同步控制自动纠偏系统，实现实时纠偏，保证行走系统及结构的稳定性。

2.3 运架一体机

运架一体机由主梁、前后车系统、起升系统、中支腿、主支腿、液压系统、电控系统等部分组成，具有提、运、架三合一功能，安全性好、适用范围广，满足隧道口、隧道内、连续梁等全工况运架梁施工需求，其核心技术如下。（1）自动同步控制技术：自主开发多传感器融合控制系统，实现前后车走行及转向的高精度自动同步，保证行车安全。（2）自动对中驾驶技术：采用高精度测距系统与转向系统的闭环控制，实现隧道内快速自动驾驶。（3）自动折转技术：采用液压自动折转机构，主支腿可实现运梁、架梁姿态的快速转换。

3 应用及效果

3.1 设备施工应用

40 m箱梁提运架施工，主要由搬梁机将待架箱梁搬运至发梁台座，提梁机将待架箱梁提升至桥面临时存放，提梁机再沿走行轨道纵移，提吊运架一体机进行装梁作业，运架一体机运梁至待架孔位进行架设。

（1）发梁施工。受灵川制梁场地形条件限制，存梁台位与发梁台位呈42°交角。搬梁机采用重载转弯技术，每次发梁至交角处时，采用半八字转向控制模式，将搬梁机的轮胎转至与线路方向一致，再继续前行，直至将待架箱梁发送到位。

（2）提梁施工。采用两台提梁机同时提梁上桥，提升高度超过30 m，运用双机联动技术，即通过无线传输技术实现双机运行数据及影像共享，进行单台主控、双重监控，提高了监控精准度，确保每榀箱梁能够安全平稳提升上桥。

（3）套梁施工。待架箱梁提升至桥面后，提梁机还需提吊运架一体机进行套梁，每次需纵移约82 m。运用了高精度白动纠偏技术，进行实时纠偏，保证提梁机大车在沿轨道行走过程中保持同步运行，提高了设备的安全稳定性。

（4）运架梁施工。运架一体机装梁完成后，从提梁站将待架箱梁运输至待架孔位进行架设。在运梁过程中，前后车相距约97 m，运架一体机运用了自动同步控制技术，即通过传感器融合控制系统白动纠偏，使前后车走行及转向的高精度自动同步，确保运梁施工的安全。箱梁运输至待架孔位后，开始恢复支撑运架一体机主支腿，进行箱梁架设，箱梁架设完成后，运架一体机前车后退至已架梁面，主支腿自动折转上桥，运架一体机恢复至运输状态，空车返回提梁站装梁。

3.2 应用效果

（1）轮胎式搬梁机施工工效高。搬梁机白投入应用以来，针对梁场特殊地理条件及繁重的提梁及发梁任务，搬梁机高峰期每天工作时间20 h以上，每天提发9榀不同跨度箱梁。设备性能完好，工效高，故障率低，较好地完成了提发梁任务。

（2）轮轨式提梁机稳定性强。由于提梁站桥墩高，整机高度达50 m，自应用以来，主要承担箱梁提梁及配合运架一体机套梁作业，提升高度高，行走距离远，故障率低，稳定性好。通过增设自动防滑铁楔和锚定装置，提高了提梁机非作业时的抗风能力，增强了提梁机的稳定性。

（3）运架一体机施工工效高、调头高效快捷、整机安全性好。设备在复杂多变的海域环境进行运架梁作业，重载运梁速度可达5 km/h，运距在10 km范围内每天至少可以完成2榀箱梁架设，设备故障率低，行驶安全性好;运架一体机在地面调头时，通过自身的八字、半八字运行模式不断前进后退即可完成，每次调头时间大约2h;采用液压缓行技术，具备驻车制动及行车制动功能，可准确控制大下坡的行车速度，在车体前后四角设置有面阵激光测距摄像头，实时测量车辆与防护墙距离并白动纠偏，行车安全性高。

4 结束语

新型设备、新思路、新理念都需要在不断地现场实践中发现问题、解决问题，以实现研发应用共同进步提高。本文根据福厦高速铁路湄洲湾跨海大桥段运架施工工况及灵川梁场特殊地理条件等，优选了千吨级轮胎式搬梁机、轮轨式提梁机和运价一体机，同时介绍了设备的性能特点，重点讲述了3套设备发梁、提梁、套梁及运架梁施工作业以及各设备的使用效果。千吨级运架成套设备在福厦高速铁路湄洲湾跨海大桥中的成功应用，为全力打造“精品工程、智能福厦”提供了保障.同时为今后类似工程提供了借鉴与参考。

参考文献：

[1]王媛.40 m预制箱梁用预应力钢管混凝土自平衡式静载试验装置技术研究[J].铁道建筑技术。2018（7）：4-6.

[2]杨心怡，苏永华，石龙，等.高速铁路40 m简支箱梁截面关键尺寸设计研究[J].铁道建筑，2019，59（4）：17-21.

[3]石龙，苏永华，班新林.高速铁路跨度40m简支箱梁全预应力体系与部分预应力体系对比分析[J].铁道建筑，2019，59（3）：1-5.

[4]郭吉祥.1000 t轮胎式搬梁机设计及有限元分析[J].机电工程技术，2020，49（5）：133-134.

[5]彭华.500 t轮轨式提梁机设计及有限元分析[J].机电工程技术，2021.50（5）：195-197.

[6]沈超，唐亞玲.高速铁路lOOOt级箱梁过隧运梁车[J].工程机械，2019，50（7）：11-17.

[7]盛宝安，张启贵.40m跨1000t简支箱梁架桥机的机械性能分析[J].建筑机械，2019（11）：47-50.

[8]王恒珂，李和平.惯性释放原理在1 000 t运梁车车体结构分析中的应用[J].起重机运输机械，2019（1）：114-118.

[9]万鹏，谌启发。梁志新，等.高铁1 000 t/40m梁昆仑号架桥机[J].铁道建筑技术，2021（1）：8-11.

[10]郭春辉.高铁1 000 t/40m梁昆仑号架桥机驱动系统设计[J].铁道建筑技术，2021（1）：27-29.

[11]梁盼盼.高铁1 000 t/40m梁昆仑号架桥机走行系统设计[J].铁道建筑技术，2021（1）：30-34.

[12]陆慧，杨建富.高铁1 000 t/40m梁昆仑号架桥机起吊系统设计[J].铁道建筑技术，2021（1）：35-38.