繁杂工况运架梁施工设备选型与改造中铁十五局大西客专线指挥部铺架项目部 朱显良摘 要：大西铁路客运专线是目前国开工建设的时速达350km/h，最大坡度30的第一条客运专线。沿线上跨、下穿多种构筑物，又由于各种因素影响架桥机要多次往返调头施工，工况极为繁杂，沿线工况涵盖了高铁建设以来全部的复杂工况。一般运、架设备无法满足要求，施工中不确定因素难以预估。为了克服运梁车爬坡、运梁车与架桥机在大坡度下就位的困难，缩短下穿隧道、高压线路的时间，便于架桥机调头，应对系杆拱首孔架设等一系列难题，中铁十五局大西客专线指挥部铺架项目部根据沿线工况选择了适当的运架设备，通过简单的改造适用了全线各种复杂工况，有力的节约了成本、提高了功效。关键词：大坡度 调头 下穿 隧道 系杆拱 提高功效 选型1 引言在我国建设30坡度客运专线还属首次，虽然京津城际、武广客专、西客专、京沪高铁等多条客运专线线路运行速度达到了300 km/h以上，但其坡度较小，一般架桥机都能适用。目前大西铁路客运专线项目的建设在国国外都还没有相应的可借鉴的资料，沿线工况涵盖了高铁建设以来全部的复杂工况。大坡度桥梁架设也是我国客运专线建设中的一项新课题。国外此类设备针对性强、适用围小、成本高。只有根据沿线工况选择适用性较强的运架设备，同时通过简单的改造适用其他工况才能节约成本、保证工期。中铁十五局大西客专线指挥部铺架项目部改造后设备自动化程度高，施工安全可靠，施工效率高，同时拓宽了设备适用围，压缩了工期，取得了较好的经济效益和社会效益，同时创造了高铁月架梁85孔的新记录。2 工程概况中铁十五局大西客专标段起点位于平遥东站，经介休至灵石，平遥介休位于晋中盆地，为山前洪积平原，地形平坦，地势开阔；介休灵石段位于入太岳山低山丘陵区、低区，线路沿线沟壑纵横、地形起伏大。设计中考虑到上跨下穿、线路连贯性、以与经济效益，部分地段采用了大纵坡度进行联通，困难地段一般采用20的纵坡，极为困难地段采用最大纵坡为30。全标段预制简支箱梁812孔，其中32m梁765孔，24m梁45孔，20m梁1孔， 30m异形梁1孔。处于20地段的箱梁架设65孔，30地段的箱梁架设7孔；沿线下穿隧道9次、系杆拱1次，低空间高压线路4次，往返调头5次，高墩连续梁5次；根据工程特点与现场实际因素制梁场设置于标段中间向以平衡两个方向架设的数量和箱梁运距，最大运距为26Km。目前国甚至国际上架桥机最大只能适应20纵坡的架梁，运梁车也无长时间满负荷运转的先例，因此解决改造架桥机以适应30纵坡架梁和保证运梁车长时间无故障运行成为工程顺利开展的主要难题。3 架桥机选型目前国外900t架桥机分为运架一体和运架分体式两大类。运梁车有高位和低位运梁车两种；架桥机分为固定天车和活动天车两种，各种设备适用性都非常有限。针对十五局大西管段这种工况，大坡度运架梁、架桥机调头、架桥机下穿隧道成为主要制约因素详见表1-1运架梁施工控制因素与应对措施表。解决方案只有两种，一是定制适应超过纵坡20架设要求的架桥机；二改装现有架桥机。订制新的架桥机，其设计、加工要有专业厂家来完成，使用性能和施工安全性可得到保障。但购置一台新设备需要一次性投入巨额费用，同时造成原有运架设备的闲置。从施工进度方面考虑，由于新运架设备的订货、加工、运输、现场拼装调试需要较长的时间，影响施工进度，无法按时完工。改造现有运架设备，应使得架桥机过孔和架设时充分保持水平，需要解决架桥机前后支腿高差过高、架桥机过孔动力不足，有一定的技术难题。但此方案可免去一次性购置新运架设备的巨额投入，改装费用较低、工时少，自主改装方便、快捷，可以立即投入使用，同时使原有设备得到充分运用，拓展了现有设备的适用围，为类似工程提供可借鉴的经验。 综合上述分析，根据工况的主要因素，详见表1-1运架梁施工控制因素与应对措施表，采用HS900B架桥机和DCY900型运梁车以满足架桥机多次调头、多次穿隧道/系杆拱的控制因素，同时对现有架桥机进行改装以满足大坡度运架梁的要求。表3-1运架梁施工控制因素与应对措施表序号控制因素控制因素等级应对措施备注1大坡度运梁主要改造DCY900运梁车动力性能、制动性能、调整液压系统动力输出功率无适用设备2大坡度架梁主要改造HS900B架桥机支腿、驼梁小车动力、对位支腿动力、天车行程无适用设备3架桥机下穿隧道主要运梁车低位拖运架桥机HS900B架桥机特性4多次转场、调头主要制作拖运支架，运梁车高位拖运架桥机HS900B架桥机特性5箱梁长距离运输主要加强运梁车动力性能、提供外力牵引、修筑会车道增加运梁车、增加液压系统缓冲装置无适用设备6运梁车疲劳工作主要提供外力牵引、加强维修保养、修筑会车道增加运梁车无适用设备7系杆拱首孔架设次要制作刚性支墩HS900B架桥机特性、架桥机转场便捷8高墩首、末孔架设次要制作导梁支腿吊架、分体吊装到位无适用设备9运梁下穿隧道次要调整隧道仰拱弧度增加隧道净空DCY900型运梁车运梁不足点、架桥机转场便捷10架桥机下穿低空高压线次要运梁车低位拖运架桥机HS900B架桥机特性11异形梁架设次要调节天车位置、增强跨中承载HS900B架桥机特性4 架桥机改造4.1、大坡度运架梁改造为满足纵坡超过30条件下运架梁作业要求，对现有架桥机进行改装的主要容包括：架桥机的前支腿调整伸缩节、导梁前支腿改造、架桥机过孔动力改造。4.1.1、前支腿增加伸缩节图4-1架桥机前支腿1上横梁；2固定节立柱；3横向斜撑杆；4连接梁与轮箱；5伸缩节立柱；6螺旋顶；7纵向斜拉杆；8翻转油缸提梁机前支腿由上横梁、固定节、活动节与螺旋顶、连接梁与轮箱、横向斜撑杆、纵向斜拉杆、伸缩油缸、翻转油缸等组成，如上图所示。固定节立柱是前支腿的固定部分，与上横梁通过铰座铰接，可以在整机转场或驮运桥间转移时翻转起来。工作时与活动节销接，通过不同孔位的变换可调整前支腿工作高度；其侧立板设置有连续螺栓孔，为适应大坡度架梁，需要对其加长，用以调整连接梁位置，以满足大坡度架梁高度调整的需要。活动节立柱下端设螺旋顶，用于前支腿高度微调，其最大旋出长度为130mm。考虑到下坡时前支腿需加高，在螺旋顶和立柱之间加两块增高节，每块500mm。4.1.2、导梁前支腿导梁前支腿支承于架桥机施工跨的前墩墩顶，其主要功能为：喂梁时，下导梁前支腿利用其螺旋顶机构支承下导梁，作为下导梁的前端支点；过孔时导梁前支腿利用其可升降的托辊支承导梁，为导梁提供滚动支承，并且可利用其横移机构对下导梁的平面位置进行调节，满足曲线架梁需要；同时导梁前支腿可利用其吊挂走行机构吊挂在下导梁上自行纵向移位，满足支腿过孔或者变跨施工时支腿纵向变换工作位置的需要。由于导梁前支腿升降机构上下伸缩长度不超过30cm不能满足大坡度箱梁架设时架桥机与其导梁处于水平状态保证架桥机的安全，需改造见以下图。图4-2改造前导梁前支腿图4-3改造后导梁前支腿在架设坡度为30时的纵坡时，导梁前后高差为96cm,在这种工况下既保证不了架桥机与人员的安全，又不满足架桥机过孔的动力要求，为此导梁前支腿改造为上、下套管，上套管下部设有1排2个85的插销孔，下套管上部设有4排2个85的插销孔利用插销与上套管连接，孔的排距设置为20cm。另外在导梁前支腿下增设100cm60cm15cm的垫款,增大前支腿与墩台的接触面积确保导梁的稳定性。上下套管在不同孔位连接，可以实现支腿高度的变化，导梁前支腿的变化幅度为：30+20+20+20+16=105cm 96cm，可满足不同坡道架梁的需要，支腿的伸长和缩短由两个支腿油缸实现。4.1.3、对位支腿动力改造对位支腿作为导梁纵移和架桥机过孔走行的后支点，为导梁和架桥机提供纵移驱动力。对位支腿走行轮箱共两组，由铰座与支腿横梁间连接，单踏面轮单铰结构，由电机驱动，铰座共两只，用于安装走行轮箱。对位支腿是导梁与架桥机过孔移位时的动力走行机构，原对位支腿开式传动机构传动比为，为弥补大坡度动力不足现改为 。为保证架桥机与导梁自行过孔时走行机构的功能和架桥机整机30以上的爬坡能力与下坡制动性能，对位支腿走行机构更换新的制动电机，对走行钢轨加宽确保过孔时的走行平稳。导梁与架桥机纵向移动时，先点动、后连续，刹车制动距离小于5cm，且动作平稳，无异常反应，其下坡时制动性能良好。图4-4架桥机对位支腿4.2、架桥机转场、调头与过隧道经改造后的架桥机用运梁车驮运架桥机桥间转移、调头，利用自行研制的高位驮运支架，采用高位驮运的方法，末孔架设时导梁直接上桥台或路基。支腿之间通过支腿联结系将支腿与横梁连接成三角形结构，保证结构稳定。前支腿上部两侧设有两吊耳，实现在导梁主梁上安装，完成架桥机转场作业，减少拆装工序节约时间。桥间转移由原来的2天缩短至半天就可完成，详见图4-5、4-6、4-7。桥梁架设完毕后用运梁车将架桥机驮运回制梁场，利用制梁场调头。驮运方法与桥间转移相同。运梁车驮运架桥机调头在长90米宽70米的平整土地上即可进行，轮胎的接地比压为3.5千克/平方厘米。图4-5架桥机驮运过隧道状态图4-6架桥机高位驮运状态图4-7架桥机过系杆拱状态4.3、运梁车长距离运输与疲劳工作根据工程特点与现场实际因素等因素，本标段制梁场设置与标段相对中间位置（DK399+600），向以平衡两个方向架设的数量和箱梁运距。梁场与正线距离为600m，按照表,4-1计算结果可知最大运距为25Km，运梁车的总运行里程（重载）为9461511 Km，平均运距也达到了11.7 Km；一般架桥机工作循环为4小时，运梁车在11.7 Km运距的状况下工作循环最少为12小时，这样受运梁车的限制每天最多可架设2孔；然而根据工期要求平均每天架设2.5孔，考虑到大型设备维护保养、首末孔架设和设备转场掉头等因素，我单位配备了一台HS900B架桥机、一台DCY900L运梁车、两台DCY900运梁车组成了“三运一架的作业模式”，可保证每天最多架设4孔的工作效率。表4-1运梁距离统计表序号桥梁名称数量桥中心里程正线线路运距(m)总运距(m)备注1平遥跨汾平高速特大桥440DK387+33912261 5658646.40 方向2樊王河特大桥58DK395+7843816 256152.65 方向3介休跨大运高速公路特大桥111DK401+4941894 276807.36 方向4峪子大桥4DK404+1724572 20689.04 方向5峪子中桥2DK404+8355235 11670.74 方向6南庄特大桥20DK406+5096909 150179.20 方向7跨焦家堡沟特大桥18DK407+9928392 161850.06 方向8大靳大桥12DK410+61211012 139344.36 方向9小靳1号大桥5DK411+29511695 61474.45 方向10小靳2号大桥8DK412+03112431 104248.00 方向11马堡中桥3DK412+49712897 40491.36 方向12马堡1号大桥10DK412+77513175 1