胡正勇

（中鐵六局集團(tuán)豐橋橋梁有限公司，北京 100076）

1 引言

高速鐵路建設(shè)快速發(fā)展，受施工條件的限制，在施工中經(jīng)常會(huì)遇到大坡度的T梁架設(shè)施工。如，在新建天津至保定段高速鐵路天津西站動(dòng)車走行右線橋梁第103#-82#墩的架設(shè)施工中，架梁坡度為34.16‰，動(dòng)車走行左線橋梁第0#-16#墩的架設(shè)施工中，架梁坡度為3%上坡；在新建大同至西安鐵路客運(yùn)專線太鋼特大橋右線第0#-11#墩的架設(shè)施工中，架梁坡度為30‰下坡。

目前國內(nèi)施工采用的架橋機(jī)能夠滿足架設(shè)坡度20‰以內(nèi)的架梁施工要求，但是坡度超過30‰則不能安全、順利實(shí)現(xiàn)架梁，歸其原因主要是由于當(dāng)坡度大于30‰時(shí)，運(yùn)梁車在重載情況下，剎車系統(tǒng)不能滿足安全要求，架橋機(jī)在吊梁架設(shè)過程中，吊重行車剎車系統(tǒng)不能滿足安全施工要求，容易造成架橋機(jī)失穩(wěn)，形成安全隱患。施工中如何保證在大坡度下坡區(qū)段運(yùn)梁及架設(shè)安全是本次施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)。本文以新建大同至西安高速鐵路太鋼特大橋施工中DJ180型架橋機(jī)大坡度安全架梁為例，從運(yùn)梁、架梁施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)控制及防范措施、架橋機(jī)大坡度安全架梁工藝流程、施工工藝和架橋機(jī)大坡度架梁安全控制措施等方面介紹DJ180架橋機(jī)大坡度安全架梁施工技術(shù)要點(diǎn)，形成施工經(jīng)驗(yàn)。

2 工程概況

大西客專左線太鋼特大橋設(shè)計(jì)全長1572.19延長米（其中雙線墩部分496.22延長米），共41單線孔13雙線孔。特大橋起于石太客專線東側(cè)（對(duì)應(yīng)石太客專下行線里程：K221+420），止于石太客專西側(cè)（對(duì)應(yīng)石太客專上行線里程K232+996）。

大西右線太鋼特大橋設(shè)計(jì)全長1314.9單線延長米（對(duì)應(yīng)石太上行線里程為K231+181.9～K232+496.9）。該橋共45雙線孔。

左線特大橋0#-10#墩坡度為27.5‰，右線特大橋0#-17#墩坡度為30‰，該大坡度段架梁為工程施工難點(diǎn)。

3 施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)控制及防范措施

3.1 運(yùn)梁車在運(yùn)、架梁時(shí)風(fēng)險(xiǎn)控制及防范措施

3.1.1 設(shè)備安全性能保障

輪胎式運(yùn)梁車分為主動(dòng)臺(tái)車與被動(dòng)臺(tái)車兩部分，在進(jìn)行梁片運(yùn)輸時(shí)主臺(tái)車擁有動(dòng)力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)，副臺(tái)車只有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)，每個(gè)臺(tái)車為四車軸。通常情況下運(yùn)梁車為“三軸”制動(dòng)，即主動(dòng)臺(tái)車兩軸制動(dòng)，副臺(tái)車一軸制動(dòng)。運(yùn)梁車在重載運(yùn)輸過程中無論上坡還是下坡均存在很大的安全隱患，在整個(gè)施工過程中，安全控制的核心就是確保運(yùn)梁車的制動(dòng)系統(tǒng)安全、可靠，性能穩(wěn)定。

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，為了確保安全，聯(lián)合運(yùn)梁車廠家對(duì)運(yùn)梁車的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，將既有的“三軸”制動(dòng)，改造成“六軸”制動(dòng)。即原有運(yùn)梁車“三軸”制動(dòng)（主臺(tái)車二軸制動(dòng)，副臺(tái)車兩軸制動(dòng)），升級(jí)改造為“六軸”制動(dòng)（即主臺(tái)車四軸制動(dòng)、副臺(tái)車二軸制動(dòng)）。主臺(tái)車提供動(dòng)力，主、副臺(tái)車通過制動(dòng)風(fēng)管連接，實(shí)現(xiàn)同步制動(dòng)，達(dá)到制動(dòng)安全的目的。輪胎式運(yùn)梁車在施工過程中，全部采用手動(dòng)變速，在大坡度下坡運(yùn)梁施工時(shí)，嚴(yán)格使用低檔位運(yùn)輸走行制度，嚴(yán)格控制運(yùn)梁車走行速度，防止在運(yùn)梁過程中因速度過快遇障礙物急停對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊而造成安全事故。

3.1.2 技術(shù)安全保障

大坡度架梁施工時(shí)，架橋機(jī)的整體提升高度必須根據(jù)橋梁的坡度計(jì)算得出，以特殊工況（架梁方向下坡30‰的坡度）為例。運(yùn)梁車既有高度1.48m，2101型梁高度2.85m，即運(yùn)梁車馱運(yùn)梁片進(jìn)入3#柱時(shí)高度為4.33m；架橋機(jī)在架梁狀態(tài)下3#柱處大臂至梁面高度為5.3m，吊梁行車與吊梁扁擔(dān)合計(jì)高度0.9m，即架橋機(jī)與梁面凈空為4.4m；在喂梁施工中，梁片與架橋機(jī)之間僅有70mm的間隙，無法保證梁片安全喂梁施工，因此在架梁施工前，需要將架橋機(jī)的整體高度至少增高200mm。

在運(yùn)輸梁片過程中，使用手拉葫蘆和鋼絲繩將梁片與運(yùn)梁車?yán)o、加固，連接成一體，以增加梁片的穩(wěn)定性。并在下坡方向反向增加一條鋼絲繩，防止梁片在運(yùn)輸過程中向下坡方向滑動(dòng)。運(yùn)梁車在施工過程中，配備主、副司機(jī)各1名，隨車防護(hù)人員2名。負(fù)責(zé)盯控梁片支撐是否松動(dòng)、鋼絲繩是否松動(dòng)、運(yùn)梁車時(shí)梁片是否前后滑動(dòng)等。

3.1.3 力學(xué)穩(wěn)定性安全保障

1）當(dāng)運(yùn)梁車在坡上靜止時(shí)，縱向摩擦力F摩=9.8×υQ（KN）=409KN（橡膠與混凝土之間的摩擦系數(shù)υ=0.3，梁片重量139t）。在坡度為30‰時(shí)，梁片與水平面之間的夾角為3度，根據(jù)力的分解，重力=梁片重量×9.8N/KG×sin30=40KN，小于縱向摩擦力，因此運(yùn)梁車在30‰坡度上運(yùn)梁停放時(shí)，梁片不會(huì)發(fā)生縱向滑動(dòng)。

2）梁片運(yùn)輸過程中作用于梁片的力，縱向慣性力T=t0Q（KN），式中Q為貨物重量、單位為t；t0=26.69-0.13Q，Q 大于 139t時(shí)，取 130t；

T=9.79×130=1361KN?？v向摩擦力小于縱向慣性力，需要采取加固措施，在加固過程中需要克服的力：1361+40-409=912KN。

在梁體兩側(cè)位置，分別設(shè)置兩道鋼絲繩進(jìn)行加固，受力點(diǎn)四個(gè)，每個(gè)受力點(diǎn)鋼絲繩需要承受228KN的力，安全系數(shù)設(shè)為2.0，則每個(gè)受力點(diǎn)鋼絲繩需要承受456KN的力。通過查看設(shè)備性能參數(shù)表中鋼絲繩性能表，采用￠28，鋼絲抗拉強(qiáng)度155×107PA及以上的鋼絲繩對(duì)梁體進(jìn)行加固，可以滿足安全要求。針對(duì)架梁方向?yàn)橄缕聲r(shí)喂梁技術(shù)要求，需對(duì)梁片的支墊及加固措施進(jìn)行驗(yàn)算和補(bǔ)強(qiáng)。

3.2 架橋機(jī)架梁風(fēng)險(xiǎn)控制及防范措施

3.2.1 設(shè)備安全性能保障

在采用DJ-180型單導(dǎo)梁架橋機(jī)架設(shè)太鋼特大橋右線時(shí)，最大坡度為30‰的上坡，根據(jù)坡度30‰計(jì)算1#柱、2#柱之間的高差為為0.971m，為保證梁片縱向移動(dòng)，需要在2#柱加裝1m加長節(jié)。聯(lián)合架橋機(jī)廠家進(jìn)行設(shè)備改造，增加2#柱1m加長節(jié)，所增加的加長節(jié)為設(shè)備本身材質(zhì)（在設(shè)備出廠前考慮大坡度架梁施工工況），設(shè)備橫向穩(wěn)定性不會(huì)產(chǎn)生變化，經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算后滿足安全使用要求。在實(shí)際架梁施工中，在過孔時(shí)根據(jù)計(jì)算出的1#、2#、3#柱之間的高差用硬雜木支墊找平，滿足安全要求。

通過對(duì)現(xiàn)有架橋機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，將架橋機(jī)的2#支腿安裝加長節(jié)，用于調(diào)整機(jī)臂的水平度。在架橋機(jī)架梁過程中，機(jī)臂始終處于水平狀態(tài)，1#起重行車和2#起重行車將梁片水平吊起，梁片不會(huì)產(chǎn)生向前的水平力，確保了架橋機(jī)的穩(wěn)定性。落梁時(shí)梁片兩端依次落在對(duì)應(yīng)端的墊梁石上，實(shí)現(xiàn)水平架梁。改造后架橋機(jī)在一定程度上突破了現(xiàn)有架橋機(jī)的使用局限，擴(kuò)展了使用范圍，確保了施工安全。

3.2.2 技術(shù)安全保障

在采用DJ-180型單導(dǎo)梁架橋機(jī)過孔時(shí)，最大坡度為30‰的上坡，根據(jù)坡度30‰計(jì)算1#柱、2#柱之間的高差為為0.971m，為保證梁片縱向移動(dòng)，需要在2#柱加裝1m加長節(jié)。在過孔時(shí)根據(jù)計(jì)算出的1#、2#、3#柱之間的高差用硬雜木支墊找平。在過孔過程中，隨時(shí)觀察機(jī)臂水平情況，0#柱與1#柱水平允許高差為+10cm，1#柱與3#柱水平允許高差為±10cm。架橋機(jī)過孔結(jié)束升高位時(shí)1#柱、2#柱同時(shí)頂升至架梁狀態(tài)，隨時(shí)觀察機(jī)臂水平儀，使機(jī)臂保持水平，允許高差為±10cm，在施工過程中，嚴(yán)格控制各個(gè)技術(shù)要求，確保過孔的安全穩(wěn)定。

3.2.3 力學(xué)穩(wěn)定性安全保障

1）縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算

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

2）橫向穩(wěn)定驗(yàn)算

正常架設(shè)T梁時(shí)，行車（T梁）一直位于橋機(jī)前支腿、中支腿兩導(dǎo)柱之間，則重心位于支點(diǎn)之間，不存在側(cè)向傾覆情況。

3）穩(wěn)定性計(jì)算

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(shí)

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

4 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

5 DJ180架橋機(jī)大坡度安全架梁施工工藝

DJ180型架橋機(jī)大坡度架梁施工分為三個(gè)步驟：

第一步：架橋機(jī)過孔；

第二步：調(diào)整機(jī)臂水平度；在過孔過程中，必須滿足的技術(shù)條件：架橋機(jī)0#柱與1#柱頂端的水平允許高差為±10cm；1#柱與3#柱水平允許高差為±10cm；架橋機(jī)的機(jī)臂整體允許高差為±10cm。在架橋機(jī)過孔前必須在2#柱頂端安裝加長節(jié)，在過孔過程中1#柱、2#柱和3#柱之間的高差需要從底端用支墊找平；

第三步：架橋機(jī)架梁。

5.1 架橋機(jī)過孔包括如下步驟

5.1.1 收架橋機(jī)的0#柱和3#柱，并穿銷軸，0#柱前移 13.8m；

5.1.2 支3#柱，收2#柱，且2#柱的走行軌離地，2#柱及其走行軌前行19m；

5.1.3 收3#柱，使用架橋機(jī)的1#吊重行車和2#吊重行車驅(qū)動(dòng)機(jī)臂前行18.7m；

5.1.4 支3#柱，收2#柱，2#柱與其走行軌前行13.7m；

5.1.5 收1#柱，且1#柱的走行軌離地，1#柱及1#柱走行軌前行32.7m。

5.1.6 將架橋機(jī)的曲梁與機(jī)臂銷接，解除1#吊重行車和2#吊重形成與機(jī)臂之間的銷接觸，1#行車和2#行車后退至吊梁位，完成過孔。

5.2 架橋機(jī)架梁包括如下步驟

5.2.1 運(yùn)梁車將梁片運(yùn)送至架橋機(jī)機(jī)臂尾端，1#吊重行車完成捆梁和吊梁，同時(shí)人工將運(yùn)梁車的前臺(tái)車推出喂梁位置；

5.2.2 #吊重行車與運(yùn)梁車的后臺(tái)車同時(shí)前行至2#吊重行車吊梁位置，2#吊重行車完成捆梁和吊梁；

5.2.3 #吊重行車和2#吊重行車同步運(yùn)行，將梁片運(yùn)輸至落梁位；

5.2.4 落梁3m，同時(shí)安裝地腳螺栓，落梁至距離墊梁石10cm；

5.2.5 整機(jī)橫移 0.8m，機(jī)臂移梁 0.5m，落梁到梁墊石；

5.2.6 摘繩，解除1#吊重行車與2#吊重行車之間的聯(lián)接，1#吊重行車和2#吊重行車退回至吊梁位，完成架梁。

6 DJ180架橋機(jī)的大坡度架梁安全控制措施

采用DJ180型架橋機(jī)進(jìn)行大坡度T梁架設(shè)時(shí)（“大坡度”是指待架設(shè)梁片的坡度在30‰-50‰），在施工過程中為保證安全，架梁過程中應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)：

6.1 運(yùn)梁車裝梁時(shí)，梁片重心（重心位置根據(jù)梁場標(biāo)記位置）應(yīng)落在運(yùn)梁車臺(tái)車縱向中心線上，偏差不得超過10mm，在曲線上裝梁時(shí)，可使梁片重心與臺(tái)車縱向中心線略成斜交，但是最大不得超過150mm；

6.2 梁片落在運(yùn)梁車上時(shí)，梁前端應(yīng)超出前臺(tái)車支承橫梁2-3m，如施工條件限制，可按照規(guī)范利用其最大懸出位置（3.5m），梁片與前臺(tái)車和后臺(tái)車支承間應(yīng)墊放硬木板或纖維層膠皮，以保護(hù)梁片混凝土；

6.3 太鋼特大橋最大坡度為30‰，為保證運(yùn)梁車喂梁順利，不剮蹭2#柱，需要將運(yùn)梁車后臺(tái)車加高20cm（根據(jù)運(yùn)梁車高度、行車起升高度以及2#柱走行梁高度計(jì)算得出）。

6.4 運(yùn)梁車運(yùn)送梁片時(shí)，先檢查支撐是否牢固，運(yùn)行前再次檢查制動(dòng)氣壓是否良好，檢查周圍無障礙物后方可運(yùn)行；運(yùn)梁車運(yùn)行派專人觀察線路，保證運(yùn)梁平車馱運(yùn)安全；

6.5 運(yùn)梁車運(yùn)送梁片時(shí)，應(yīng)在前后兩臺(tái)車上分別由2人隨車護(hù)送，預(yù)防梁片支撐松動(dòng)及在運(yùn)梁車停止運(yùn)行時(shí)在梁車前后及時(shí)采取三角木等防滑、防溜措施；

6.6 運(yùn)梁車重載時(shí)應(yīng)試驗(yàn)確定Ⅰ擋上坡速度，以防承載后車輛滑行失控?？蛰d下坡運(yùn)行時(shí)速度不高于Ⅱ檔。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)氣壓達(dá)到并超過800kPa時(shí)，車輛方可起步，運(yùn)梁車行駛時(shí)除駕駛座位以外嚴(yán)禁載人，運(yùn)梁車速度控制在2km/h。

6.7 為避免車輛在行駛上下坡時(shí)產(chǎn)生較大的慣性力矩和意外事故發(fā)生，嚴(yán)禁踩踏離合器踏板和空擋行駛及換擋達(dá)到提高速度和節(jié)省油耗的運(yùn)行方式。

6.8 停車后，檔位必須處在有擋位置及手剎車處在制動(dòng)位置，并用三角木在輪胎下坡方塞緊。

6.9 重載或空載行駛時(shí)必須連接前主車雙剎車管路，空載行駛時(shí)，用開口銷或鎖片鎖緊連接桿銷軸；重載或空載行駛時(shí)前主車駕駛員必須保證通信暢通（對(duì)講機(jī)及耳機(jī)有效）。

6.10 運(yùn)梁車在距橋機(jī)3#柱30m處時(shí)提前減速，一度停車，檢驗(yàn)制動(dòng)等效果良好后，聽從架橋機(jī)指揮進(jìn)行喂梁，緩緩?fù)七M(jìn)。在確保運(yùn)梁車前端與2#柱后方支腿間最小凈距1.5～2m，放置木質(zhì)止輪器，防止運(yùn)梁車沖撞2#柱。

6.11 為增加梁片的穩(wěn)定性以及加大梁片與運(yùn)梁車之間的壓力，使用倒鏈和鋼絲繩將梁片與運(yùn)梁車?yán)o、加固，運(yùn)梁過程中注意檢查倒鏈?zhǔn)欠癯霈F(xiàn)松動(dòng)。

7 結(jié)語

采用DJ180型架橋機(jī)配合運(yùn)梁車進(jìn)行架梁施工，適應(yīng)的工況多，安全系數(shù)高，尤其在架設(shè)車站樞紐等大坡度上跨既有河流、既有公路、既有鐵路的橋梁時(shí)具有顯著的優(yōu)越性，能夠有效的解決大坡度架梁的難題。在近幾年有關(guān)大坡度T梁架設(shè)施工中，通過對(duì)運(yùn)梁車及架橋機(jī)進(jìn)行改造，安全完成架梁施工任務(wù)，形成相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。通過架梁坡度提前計(jì)算每跨橋梁前后高差，采用增加架橋機(jī)柱體加長節(jié)的方式調(diào)整各柱體的高度，保證架橋機(jī)水平架梁的安全要求；通過對(duì)運(yùn)梁車制動(dòng)系統(tǒng)升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了大坡度運(yùn)梁的安全要求；通過在梁片裝運(yùn)過程中加固措施的完善，實(shí)現(xiàn)了大坡度運(yùn)梁的安全要求。此工藝的總結(jié)，為今后的工程提供了一定的借鑒意義。