摘 要：鐵路工程建設(shè)是我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，在征拆難度大、工期緊、施工斷點(diǎn)多等實(shí)際困難條件下，傳統(tǒng)鐵路架橋機(jī)和鋪軌機(jī)的應(yīng)用受到極大的限制。文章通過對公鐵兩用DJ180架橋機(jī)實(shí)施技改，經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)、電氣等局部技術(shù)改造，把單一的架梁功能拓寬為鐵路架梁和鋪軌并行，既保留了設(shè)備運(yùn)輸轉(zhuǎn)場便捷的優(yōu)勢，又提高了生產(chǎn)效率，具有很好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：架橋機(jī)；改造；鋪軌；架梁

1 概述

1.1 研究背景

DJ180架橋機(jī)屬單臂簡支型單導(dǎo)梁架橋機(jī)，能實(shí)現(xiàn)全幅機(jī)械橫移梁片，達(dá)到一次落梁到位，在同行業(yè)中，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、運(yùn)輸組裝方便、性能優(yōu)良、自動化程度高的特點(diǎn)。跟傳統(tǒng)軌行式鐵路架橋機(jī)相比，該機(jī)型具有轉(zhuǎn)場方便、架設(shè)雙線T梁不需人工移梁等優(yōu)點(diǎn)，但是也明顯存在步履式架橋機(jī)過孔及鋪軌效率較低，不適合單線長大線路施工的缺點(diǎn)。

邯黃鐵路是一條新的東西大動脈，西南端與京廣、邯濟(jì)鐵路相連，并預(yù)留和邢鐵路接入條件，東北端引入黃驊港港區(qū)，修建聯(lián)絡(luò)線與既有石德鐵路相連通。邯黃鐵路三標(biāo)段鋪架工程，施工區(qū)間為棗強(qiáng)站（不含）至渤海東站，管段架梁任務(wù)1339孔，其中特大橋14座、大橋12座、中橋22座，鋪軌任務(wù)正線215km，站線74km，初始施工組織設(shè)計為火車運(yùn)輸，鐵路架橋機(jī)架梁，鐵路鋪軌機(jī)鋪軌。由于線下單位征拆影響造成施工進(jìn)度緩慢，斷點(diǎn)較多，無法形成鐵路架橋機(jī)和鋪軌機(jī)連續(xù)施工作業(yè)，更由于邯黃鐵路為新建單線鐵路，與既有鐵路接入點(diǎn)較少，鐵路架橋機(jī)和鋪軌機(jī)轉(zhuǎn)場作業(yè)也無法實(shí)施。滄州地區(qū)現(xiàn)場較多溝渠河道，如果采用路基段人工鋪軌、橋梁采用架橋機(jī)架設(shè)，無法滿足節(jié)點(diǎn)工期要求。為緩解施工壓力，施工單位立項(xiàng)改造自有公鐵兩用型DJ180架橋機(jī)以及架橋機(jī)配套的運(yùn)梁車，使其具備邊鋪軌邊架梁以及收軌的能力。

1.2 DJ180架橋機(jī)、運(yùn)梁車簡介及架梁工藝流程

1.2.1 架橋機(jī)簡介

DJ180架橋機(jī)用于架設(shè)公路、鐵路32m及以下跨度的橋梁，可鋪設(shè)25m鐵路軌排，最大額定起重能力180t。DJ180架橋機(jī)主機(jī)部分包括：主梁、曲梁及橫移機(jī)構(gòu)、0#柱、1#柱、2#柱、3#柱、吊梁行車、橫移軌道、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成。（圖1、表1）

1.2.2 運(yùn)梁車簡介

YT180運(yùn)梁車是DJ180型公鐵兩用架橋機(jī)配套運(yùn)梁設(shè)備，整機(jī)由前運(yùn)梁車和后運(yùn)梁車組成。采用直流電動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動，其中后運(yùn)梁車設(shè)有兩根動軸，前運(yùn)梁車設(shè)有一根動軸，前運(yùn)梁車和后運(yùn)梁車可分動、聯(lián)動。配備電控操作系統(tǒng)，重載采用集中操作，空載可單獨(dú)操作。設(shè)備體積小、重量輕，采用普通半掛平板車即可汽運(yùn)到位，解體運(yùn)輸方便，使用成本低。（表2）

1.2.3 DJ180架橋機(jī)架梁鋪軌工藝流程

（1）架橋機(jī)過孔

a.前跨T梁架設(shè)完畢后，整機(jī)狀態(tài)。（圖2）

b.收0#、3#柱體、穿銷軸，以1#、2#柱為支點(diǎn)，吊梁行車帶動機(jī)臂及0#、3#柱前移13.8m。（圖3）

c.支3#柱，收2#柱與2#柱走行軌離地，1#、3#柱為支點(diǎn)，2#吊梁行車帶2#柱體前行19m。（圖4）

d.收3#柱，支2#柱，1#、2#柱為支點(diǎn)，用1#吊梁行車，2#吊梁行車驅(qū)動機(jī)臂前行18.7m。（圖5）

f.支3#柱體承力穿銷軸，以0#、1#、3#柱為支點(diǎn)，收2#柱與2#柱走行軌，2#吊重行車帶2#柱體與走行軌前行13.7m。（圖6）

g.收1#柱柱體與1#柱走行軌，0#、2#、3#為支點(diǎn)，1#吊重行車帶1#柱與走行軌前行32.7米。（圖7）

h.將曲梁與機(jī)臂銷接，解除行車與機(jī)臂銷接，行車后退至吊梁位，架橋機(jī)橫移試驗(yàn)，過孔完畢。（圖8）

（2）架橋機(jī)架梁

a.運(yùn)梁臺車將梁片運(yùn)至2#柱后側(cè)。（圖9）

b.1#吊梁行車與后運(yùn)梁臺車同步前進(jìn)到2#吊梁行車吊梁位，捆梁、吊梁。（圖10）

c.1#、2#吊梁行車同時前行至落梁位置，落梁，移梁，穩(wěn)梁。（圖11）

d.吊梁行車落鉤摘繩、后退。

e.重復(fù)以上（2）-（3）步驟，架設(shè)第二片梁。

f.焊梁。

g.架梁完畢。

（3）橋面鋪軌

同架梁工藝，不同的是吊裝物為軌排。

2 技術(shù)改造

2.1 連續(xù)鋪軌設(shè)想

由于架橋機(jī)原設(shè)計行進(jìn)方式為步履式，操作循環(huán)周期時間較長，要想實(shí)現(xiàn)連續(xù)鋪軌作業(yè)，必須改變成軌行式行進(jìn)。即：在架橋機(jī)1#柱、2#柱底部增加輪軌驅(qū)動裝置，調(diào)整兩柱體間距，同時滿足三個條件：（1）機(jī)體內(nèi)部存儲軌排；（2）滿足前段吊放軌排互不干涉；（3）整機(jī)縱向穩(wěn)定性。經(jīng)研究，確定了以下設(shè)想圖（圖12）。

2.2 改造技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 架橋機(jī)鋼結(jié)構(gòu)改造

在主梁最前端增加等截面主梁7m加長節(jié)1根，架橋機(jī)總長度由54m增加至61m（不含尾部托架）。

從零號柱3位置計算，在機(jī)臂2上距零號柱32m、47m處各增加一個曲梁銷接孔及定位銷套，滿足存儲軌排和吊放軌排對整機(jī)長度的要求。

鋪軌時拆除DJ180型架橋機(jī)一號柱、二號柱的橫移軌道，架梁時恢復(fù)。

2.2.2 運(yùn)梁車結(jié)構(gòu)改裝

增加一套同型號運(yùn)梁車，摘除運(yùn)梁車頂面轉(zhuǎn)盤，進(jìn)行加寬處理，改裝為支撐柱體的前臺車和后臺車；改裝后前臺車車身長4.4m、寬2.1m；改裝后后臺車長身4.4m、車寬2.6m；在前臺車橫向兩端下側(cè)對稱安裝兩臺螺旋千斤頂鎬。（圖13）

將改裝后的前臺車安裝在1#柱下端，使1#柱下端的1#走行梁與前臺車的前車橫梁通過高強(qiáng)度螺栓固定連接（見圖14）；后臺車安裝在2#柱下端，使2#柱下端的2#走行梁與后臺車的后車橫梁通過螺栓固定連接（見圖15）。

2.2.3 鋪架機(jī)電氣改造

前臺車和后臺車的電控柜安裝二號柱托架上，該電控柜電源與架橋機(jī)電源連通，更換架橋機(jī)尾部托架內(nèi)PLC程控器為雙PLC控制器。前、后臺車的行進(jìn)主電路和控制電路分別有原1#柱、2#柱橫移電機(jī)的主電路和控制電路改造而來，由1臺PLC控制器保證行進(jìn)同步。（圖16）

3 改造后架梁

3.1 架橋機(jī)穩(wěn)定性計算

（1）改造前懸臂工況（圖17）

q-機(jī)臂均布荷載 1t/m

P1-0#柱重量 P1=2.75t

P2-1#柱曲梁重 P2=17.9t

P4-2#柱、曲梁及橫移軌道重 P4=25.8t

P3-吊梁小車 P3=8.9t

P5-3#柱重量 P5=5.65t

P6-發(fā)電機(jī)組及托架重量 P6=3.2t

傾覆力矩

M傾=P1*33.2+q*34.22/2=2.75*33.2+1*34.22/2=676.2t.m

平衡力矩：當(dāng)RB=0時

M平=q*19.82/2+P4*16.9+P3*16.9+P5*19.4+P6*22.5

=1*19.82/2+25.8*16.9+8.9*16.9+5.65*19.4+3.2*22.5=964t.m

穩(wěn)定系數(shù)：n=M平/M傾=964/676.2=1.43>1.3

（2）改造后懸臂工況

增加7m加長節(jié)后，全長變?yōu)?1m，相當(dāng)于懸臂過孔時P4與P5間距離增加為9.5m。

q-機(jī)臂均布荷載 1t/m

P1-0#柱重量 P1=2.75t

P2-1#柱曲梁重 P2=17.9t

P4-2#柱、曲梁及橫移軌道重 P3=25.8t

P3-吊梁小車 P4=8.9t

P5-3#柱重量 P5=5.65t

P6-發(fā)電機(jī)組及托架重量 P6=3.2t

傾覆力矩：M傾=P1*33.2+q*34.22/2=2.75*33.2+1*34.22/2=676.2t.m

平衡力矩：當(dāng)RB=0時

M平=q*26.82/2+P4*16.9+P3*16.9+P5*26.4+P6*29.5=1*26.82/2+25.8*16.9+8.9*16.9+5.65*26.4+3.2*29.5=1189t.m

穩(wěn)定系數(shù)：n=M平/M傾=1189/676.2=1.76>1.43。

（3）由改造后懸臂工況縱向穩(wěn)定性較改造前為向好趨勢，故可推算出柱體移動位置時，穩(wěn)定性亦為向好趨勢。

（4）其他工況時，主要考慮支點(diǎn)支反力，因增加的7m加長節(jié)總質(zhì)量為7t占比較小，支反力計算在此略去。

3.2 改造后架梁鋪軌工藝流程

（1）過孔

a.前跨T梁架設(shè)完畢后，整機(jī)狀態(tài)。

b.收0#、3#柱體、穿銷軸，以1#、2#柱為支點(diǎn)，吊梁行車帶動機(jī)臂及0#、3#柱前移13.8m。

c.支3#柱，收2#柱與2#柱走行軌離地，1#、3#柱為支點(diǎn)，2#吊梁行車帶2#柱體前行19m。

d.收3#柱，支2#柱，1#、2#柱為支點(diǎn)，用1#吊梁行車，2#吊梁行車驅(qū)動機(jī)臂前行11.7m。

e.支3#柱體承力穿銷軸，以0#、1#、3#柱為支點(diǎn)，收2#柱與2#柱走行軌，2#吊重行車帶2#柱體與走行軌前行13.7m。

f.收1#柱柱體與1#柱走行軌，0#、2#、3#為支點(diǎn)，1#吊重行車帶1#柱與走行軌前行32.7米。

g.收3#柱，支2#柱，1#、2#柱為支點(diǎn)，用1#吊梁行車，2#吊梁行車驅(qū)動機(jī)臂前行7m。（圖18）

h.將曲梁與機(jī)臂銷接，解除行車與機(jī)臂銷接，行車后退至吊梁位，架橋機(jī)橫移試驗(yàn)，過孔完畢。

（2）架梁和橋面鋪軌同改造前，不再贅述。

（3）架梁操作要點(diǎn)

a.機(jī)組操作人員應(yīng)熟悉掌握設(shè)備各按鈕功能，經(jīng)培訓(xùn)持證上崗。

b.機(jī)組操作人員應(yīng)熟悉倒裝龍門架倒裝梁片、運(yùn)梁車運(yùn)梁、架橋機(jī)過孔、架梁及橋間轉(zhuǎn)移的步驟與操作要點(diǎn)。

c.架梁狀態(tài)曲梁與機(jī)臂銷接，過孔狀態(tài)曲梁與吊梁小車銷接，且應(yīng)先插好下一工序的銷軸才能拔掉上一工序作業(yè)的銷軸。

d.過孔時各柱體位置應(yīng)派專人操作與監(jiān)護(hù)，支墊應(yīng)平實(shí)可靠，1#、2#柱伸縮時應(yīng)保持兩側(cè)平衡，均勻升降。

e.架梁、過孔工況保證機(jī)臂水平，嚴(yán)禁機(jī)臂傾斜作業(yè)。1#、2#柱橫移軌道分別水平，三根軌道要平行。1#、2#柱橫移軌道墊墩或硬雜木必須支墊在梁梗及橋臺的胸墻處，嚴(yán)禁支墊在擋砟墻上。

f.操作過程中發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)首先按下急停開關(guān)。急停開關(guān)位于0#柱、1#柱及操作臺處。

g.要有專人監(jiān)視吊梁小車絞車鋼絲繩的盤繞情況，如有不規(guī)則排繩必須重新盤繞，無誤后方可起吊梁片。

h.吊梁小車起吊梁片時，吊梁扁擔(dān)要隨時調(diào)平。嚴(yán)禁扁擔(dān)體傾斜吊梁。

i.運(yùn)梁車嚴(yán)禁非緊急情況下緊急制動，要緩慢起動，減速后制動。運(yùn)梁車運(yùn)梁接近架橋機(jī)時應(yīng)減速慢行，2#柱后面應(yīng)安放固定止輪器。

j.倒裝龍門架支墊要平實(shí)可靠，起吊梁片時起重梁要隨時調(diào)平，嚴(yán)禁傾斜吊梁。

嚴(yán)格執(zhí)行《鐵路架橋機(jī)架梁規(guī)程》中的要求。

3.3 架梁與鋪軌模式轉(zhuǎn)換

（1）架橋機(jī)架梁完成后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整1#、2#柱位置。0#柱與1#柱距離32m，1#柱與#號柱距離15m，穿好曲梁與行車銷軸。拆除1#柱走行電機(jī)減速機(jī)，將泵站移至柱體外側(cè)。

（2）將運(yùn)梁車開到架橋機(jī)尾部，將前運(yùn)梁車吊至1#柱后面。支撐零號柱、2#柱，收縮1#柱拆除橫移軌道。行車驅(qū)動1#柱落在前運(yùn)梁車上按圖紙要求連接托架與1#柱。移動到位穿好曲梁與機(jī)臂銷軸，支撐好1#柱。

（3）收縮2#柱拆除橫移軌道。行車驅(qū)動2#柱落在后運(yùn)梁車上按圖紙要求連接托架與2#柱。移動到位穿好曲梁與機(jī)臂銷軸，支撐好2#柱。將運(yùn)梁車配電柜安裝在2#柱托架上。

（4）將架橋機(jī)發(fā)電機(jī)組的電源連接到運(yùn)梁車配電柜上。

（5）將吊軌排掛鉤安裝到吊梁扁擔(dān)上。轉(zhuǎn)換工作完成。

4 改造后鋪軌

4.1 鋪軌機(jī)穩(wěn)定性計算

（1）懸臂工況（圖19）

q-機(jī)臂均布荷載 q=1t/m

P1-0#柱重量 P1=2.75t

P2-1#柱曲梁重 P2=17.9t

P4-2#柱曲梁重及臺車重 P4=25.8t

P3-吊梁小車 P3=4.45t

P5-3#柱重量 P5=5.65t

P6-發(fā)電機(jī)組及托架重量 P6=3.2t

傾覆力矩：M傾=P1*32+q*332/2=2.75*32+1*332/2=632.5t.m，

平衡力矩：

當(dāng)RB=0時，M平=q*282/2+P4*15+P3*15+P5*27.6+P6*32.1=1*282/2+25.8*15+4.45*15+5.65*27.6+3.2*32.1=1104.41t.m。

穩(wěn)定系數(shù)：n=M平/M傾=1104.41/632.5=1.8>1.3。

結(jié)論：通過理論數(shù)值計算，DJ180架橋機(jī)改造為鋪軌機(jī)是安全可行的。

（2）鋪軌工況：鋪軌作業(yè)時，前端0#柱為支立狀態(tài)，屬于靜定結(jié)構(gòu)，支反力計算在此略去。

4.2 鋪軌作業(yè)流程

（1）過孔

a.將前行車后退至1#柱位置處，后行車退至2#柱位置。

b.摘除1#柱下側(cè)兩臺鑼旋鎬。

c.拔出0#柱銷軸，起升150mm；收起3#柱（距離底面100mm）。

d.撤掉1#、2#柱走行系統(tǒng)鐵鞋。

e.架橋機(jī)前行23m；支立0#、3#柱；安放鐵鞋。

（2）鋪軌

a.運(yùn)軌車將軌排一次將4組軌排喂進(jìn)3#柱。

b.前后行車將軌排起吊前進(jìn)；放置在1#、2#柱上，摘繩；運(yùn)軌車退回鋪軌基地，進(jìn)行下一次運(yùn)輸。

c.前后行車將最上側(cè)軌排起吊，前行22米下落開始軌排連接。

d.鋪設(shè)完畢后，進(jìn)行過孔作業(yè)。

4.3 鋪軌與架梁模式逆向轉(zhuǎn)換

（1）鋪架機(jī)鋪軌完成后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整1、2號柱位置，穿好曲梁與行車銷軸，將吊軌排掛鉤從吊梁扁擔(dān)上拆除。

（2）拆除運(yùn)梁車配電柜，恢復(fù)運(yùn)梁車獨(dú)立供電，與架橋機(jī)1#柱、2#柱分離，將運(yùn)梁車開出架橋機(jī)尾部，取回1#柱、2#柱橫移軌道。

（3）支撐0#柱、2#柱，收縮1#柱安裝橫移軌道，電源恢復(fù)連接到橫移電機(jī)上，恢復(fù)泵站及液壓系統(tǒng)，支撐好1號柱。

（4）支撐3#柱、1#柱，收縮2#柱安裝橫移軌道，電源恢復(fù)連接到橫移電機(jī)上，恢復(fù)泵站及液壓系統(tǒng)，支撐好2#柱。

（5）橋頭對位，調(diào)整1#柱高度。轉(zhuǎn)換工作完成。

4.4 鋪軌操作要點(diǎn)

（1）鋪軌機(jī)2#柱處能橫移，橫移量為350mm。鋪設(shè)曲線軌時，吊梁行車將軌排吊運(yùn)至落軌排位后在2#柱處橫移機(jī)臂使軌排到位。鋪設(shè)小曲線半徑軌排時如橫移不到位可人工用撬棍將軌排撥到位。鋪軌作業(yè)時任何時候嚴(yán)禁橫移1#柱。

（2）鋪軌作業(yè)架橋機(jī)過孔時，需安排專人盯控前后臺車是否異常，走行速度應(yīng)控制在1km/h之內(nèi)。

（3）鋪軌作業(yè)時，摘除1#柱加長節(jié)；平坡狀態(tài)下0#柱插第9個孔，1#柱插第4個孔，2#柱插第3個孔。整機(jī)高度為7.7m，凈空為3.5m（大臂底面至橫梁頂面）。

（4）此鋪軌機(jī)是分車體輪軌式簡易鋪軌機(jī)，底盤自重輕。鋪軌時需支撐0#柱，0#柱的支墊必須墊平墊穩(wěn)。鋪軌作業(yè)時0#柱，下側(cè)枕木支墊采用450mm*20mm*20mm硬雜木。支墊完畢后用水平尺，觀測0#柱支立情況，左右高差≤15mm，垂直度≤5‰（垂直檢測方法：在0#柱側(cè)面劃中心線，各安裝1鉛垂檢測柱體垂直度）。

（5）機(jī)臂調(diào)平的標(biāo)準(zhǔn)：作業(yè)機(jī)臂高差范圍：0#柱處與1#柱處機(jī)臂高差范圍-50～+150mm既0#柱可比1#柱低50mm或高150mm之間。3#柱與1#柱處機(jī)臂高差范圍0～+100mm既3#柱可比1#柱高0～100mm之間。架梁作業(yè)機(jī)臂高差范圍：1#柱處與2#柱處機(jī)臂高差范圍±100mm既1#柱比2#柱高100mm或低100mm之間。

（6）鋪軌作業(yè)時，鋪軌機(jī)走行系統(tǒng)；必須用鐵鞋“對穿”方式緊固，以免防止溜車。

5 區(qū)間轉(zhuǎn)移

（1）運(yùn)梁車及轉(zhuǎn)運(yùn)托架用吊梁小車吊至圖示位置。

（2）銷接吊梁小車與曲梁，拔去曲梁與機(jī)臂連接銷。

（3）2#柱按架梁位置不動，按圖20調(diào)整1#柱、2#柱及前后運(yùn)梁車位置，將零號柱折起。

（4）收1#、2#、3#柱將機(jī)臂落在轉(zhuǎn)運(yùn)托架上，并使柱體離地。將運(yùn)梁車與機(jī)臂用倒鏈鋼絲繩捆綁牢固。

（5）運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)至下一工地，按相反順序調(diào)整架橋機(jī)為架梁狀態(tài)。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）未改裝前架橋機(jī)鋪軌方案，鋪軌效率150m/d，過孔1次需要1h，每次鋪設(shè)25m，鋪軌單價接近20萬元/km，基本不可行。

（2）架橋機(jī)改裝為鋪軌機(jī)以后，鋪軌效率由原來的150m/d提高到1000m/d，每組軌排鋪設(shè)平均0.5h（包括過孔），鋪軌單價6萬元/km，架梁影響微乎其微。

（3）人工鋪軌方案：相同數(shù)量人工鋪軌效率200m/d，鋪軌單價11.5萬元/km。

綜上所述：此改造施工技術(shù)的實(shí)施，既能提高生產(chǎn)效率，又可降低施工成本，并將取得良好的社會效益，具有很好的推廣價值。

作者簡介：陳永剛（1974，10-），男，籍貫：河北省武邑縣，現(xiàn)職稱：高級工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：橋梁工程。