代 宇 周治國 陳德利

(鄭州新大方重工科技有限公司 河南鄭州 450064)

法國學(xué)者E.Freyssinet在1945～1948年首次采用預(yù)制節(jié)段施工法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工，使預(yù)應(yīng)力技術(shù)得到更大發(fā)展[1-4]。我國改革開放后，國外先進(jìn)技術(shù)得到國內(nèi)工程技術(shù)人員的接受和推崇，文明、環(huán)保、社會(huì)效益好的施工理念也受到政府的青睞。預(yù)制節(jié)段拼裝施工技術(shù)、體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)和先進(jìn)架橋設(shè)備技術(shù)的完善和標(biāo)準(zhǔn)化，使我國預(yù)制節(jié)段拼裝施工技術(shù)得到創(chuàng)新發(fā)展和廣泛應(yīng)用，尤其是在國內(nèi)的一些發(fā)達(dá)城市被率先應(yīng)用，如上海瀏河大橋[5]、廣州地鐵4號(hào)線[6]高架橋部分。

1 項(xiàng)目概況

東莞市城市快速軌道交通R2線2312標(biāo)區(qū)間高架段在線路升出地面后，沿S256路中南行，與S256規(guī)劃的白濠立交并行780 m后，在東莞虎門站前斜跨S256和穗莞深城際軌道交通左線隧道，下穿廣深港客運(yùn)專線鐵路橋后到達(dá)虎門站，站后沿S256路側(cè)設(shè)站后折返。標(biāo)準(zhǔn)雙線簡支梁設(shè)計(jì)跨度為25 m和30 m，支座中心距梁端0.55 m，梁體頂寬均為9.2 m，梁高均為1.8 m，腹板為斜腹板，其傾斜度為1∶3.421。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度為2.5 m，最大單塊重量60 t?？缍?5 m梁共10段，總重約400 t；跨度30 m梁共12段，總重約500 t。

2 架橋機(jī)組成及施工原理

架橋機(jī)主梁兩跨式布置[7]，設(shè)置支腿4套，分別為1號(hào)腿、2號(hào)腿、3號(hào)腿及4號(hào)腿，其中1、2號(hào)支腿墩頂站位，3、4號(hào)支腿橋面站位，另在兩條箱梁腹內(nèi)布置起重天車一套，主梁上方布置端吊掛2套(前、后兩端)、中吊掛10套(見圖1)。

圖1 架橋機(jī)總體組成

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

跨度：30 m

最大節(jié)段塊重量：50 t

整孔重量：500 t

線路縱坡：2%

最小平曲線半徑：600 m

喂梁方式：橋下、橋面

通過限高高度：5.3 m

返向施工：有(架橋機(jī)橋面自行調(diào)整實(shí)現(xiàn))

2.2 施工原理

2.2.1 架梁

由2、3號(hào)支腿支撐橋機(jī)及混凝土梁荷載，2號(hào)支腿墩頂站位，3號(hào)支腿在橋頭站位，運(yùn)梁車按施工組織逐塊將節(jié)段塊運(yùn)至施工跨下，由天車依次提梁，并將荷載轉(zhuǎn)移至中、端吊掛上(吊掛高度位置如圖1所示)，所有節(jié)段塊吊裝完成后進(jìn)行節(jié)段塊之間的預(yù)拼、涂抹環(huán)氧樹脂、臨張、終張等各個(gè)工序[8-9]，最后由兩端吊掛將張拉完成的簡支箱梁下落至墩頂完成一孔梁的施工架設(shè)。

步驟一：架橋機(jī)依次提起各個(gè)節(jié)段，調(diào)整各節(jié)段姿態(tài)，涂抹環(huán)氧樹脂、臨時(shí)張拉后整孔張拉成橋(見圖2)。

圖2 步驟一

步驟二：利用端吊掛落梁到位，架橋機(jī)具備過孔條件，各支腿轉(zhuǎn)換為過孔模式(見圖3)。

圖3 步驟二

2.2.2 過孔

架橋機(jī)過孔過程無需橋面鋪設(shè)軌道，由2、3號(hào)支腿上方與主梁相接觸的托輥機(jī)構(gòu)推動(dòng)主梁縱移過孔，過程中需要由1、4號(hào)支腿分別在墩頂及橋面輔助支撐用于2、3號(hào)支腿的位置倒換。

步驟一：脫空架橋機(jī)4號(hào)支腿，2、3號(hào)支腿推動(dòng)架橋機(jī)向前縱移，1號(hào)支腿到達(dá)前方墩頂位置后支撐1、4號(hào)支腿，天車縱移至3號(hào)支腿上方(見圖4)。

圖4 步驟一

步驟二：4號(hào)支腿利用橋面鋼筋布置錨索，脫空3號(hào)支腿，天車提起3號(hào)支腿向前縱移一跨，到達(dá)下一施工位支撐(見圖5)。

圖5 步驟二

步驟三：天車縱移至2號(hào)支腿上方并與其可靠連接，脫空2號(hào)支腿后，天車攜2號(hào)支腿向前縱移穿過1號(hào)支腿至前方墩頂支撐站位(見圖6)。

圖6 步驟三

步驟四：拆除4號(hào)支腿錨索，脫空1、4號(hào)支腿，利用液壓系統(tǒng)橫向打開1號(hào)支腿下方橫梁避開2號(hào)支腿，架橋機(jī)在2、3號(hào)支腿的推動(dòng)下再次整機(jī)縱移至下一施工位，安裝2、3號(hào)支腿與主梁間的錨固裝置，架橋機(jī)準(zhǔn)備提梁(見圖7)。

圖7 步驟四

3 項(xiàng)目施工難點(diǎn)

由于本項(xiàng)目位于市區(qū)省道路中，施工條件復(fù)雜，架橋機(jī)設(shè)計(jì)過程中存在諸多難點(diǎn)，而其中最為突出的幾點(diǎn)如下：

(1)城市軌道交通高架橋梁，橋梁預(yù)留鋼筋密集，無法鋪設(shè)橋面軌道。

(2)墩頂幾何尺寸小，支腿與墩頂無錨固位置。

(3)根據(jù)施工組織要求，要求架橋機(jī)具備反向施工功能，由于施工線路位于S256公路路中，兩側(cè)車流量極大，無法配置輔助吊裝設(shè)備輔助橋機(jī)調(diào)頭，故要求架橋機(jī)能夠完全自助實(shí)現(xiàn)施工方向的調(diào)整。

(4)本項(xiàng)目線路下穿廣深港客運(yùn)專線鐵路橋，既有橋底面與本線路橋面間高度5.3 m，架橋機(jī)正常施工高度為8.2 m，為此，要求架橋機(jī)能夠自行降低2.9 m通過該限界，并自行恢復(fù)正常施工狀態(tài)。

4 關(guān)鍵技術(shù)

施工橋梁為城市地鐵高架橋，處在省道中間，路面交通繁忙，橋梁自身存在橋面鋼筋密集、墩頂幾何尺寸小支腿站位困難等特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)施工組織及道路保通要求，架橋機(jī)需要自行調(diào)頭、通過限高。如何克服這些客觀存在的限制條件，同時(shí)保證施工效率及人、機(jī)安全成為架橋機(jī)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。

4.1 支腿橋面站位

橋梁上平面預(yù)留有密集的軌道安裝用鋼筋，架橋機(jī)3、4號(hào)支腿橋面支撐位置主動(dòng)避開了橋面鋼筋，對(duì)橋面影響降至最低；另外，架橋機(jī)過孔無法在橋面鋪設(shè)軌道，為此橋機(jī)在2、3號(hào)支腿上方布置托輥[10]，主梁下方布置托輥運(yùn)行軌道(矩形鋼板)，架橋機(jī)利用托輥推動(dòng)架橋機(jī)縱移過孔。

4.2 支腿墩頂站位

橋梁為簡支架設(shè)，墩頂幾何尺寸小，無法滿足1、2號(hào)支腿同時(shí)在墩頂前半部分站位，為此橋機(jī)設(shè)計(jì)1、2號(hào)支腿過孔過程中分別在墩頂后、前方站位。1號(hào)支腿為矩形結(jié)構(gòu)(見圖8)，凈空滿足2號(hào)支腿通過；下方橫梁可橫向打開，可在2號(hào)支腿支撐時(shí)縱向穿過達(dá)到架橋機(jī)支腿墩頂站位的需求。2號(hào)支腿作為架梁承載及過孔動(dòng)力來源，其自身的穩(wěn)定性至關(guān)重要，由于墩頂位置空間小，無法設(shè)置有效錨固裝置，2、3號(hào)支腿推動(dòng)主梁縱移過程中如出現(xiàn)速度偏差，亦會(huì)導(dǎo)致2號(hào)支腿傾翻，為此將2號(hào)支腿設(shè)計(jì)為三角形結(jié)構(gòu)(見圖9)，保證其架梁工況下的自身穩(wěn)定，同時(shí)在其前方斜撐桿的上下兩端布置軸銷式載荷限制器，過孔過程中如2、3號(hào)支腿托輥速度不一致，軸銷式載荷限制器承載，荷載在允許范圍內(nèi)時(shí)架橋機(jī)繼續(xù)過孔，如超過設(shè)計(jì)范圍則自動(dòng)報(bào)警直至自動(dòng)停機(jī)以保證設(shè)備安全。

圖8 1號(hào)支腿通過2號(hào)支腿

圖9 2號(hào)支腿

4.3 架橋機(jī)反向施工

根據(jù)施工組織需要，要求架橋機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)反向施工，在調(diào)整施工方向時(shí)，由于道路保通要求，無法利用輔助吊機(jī)配合，為此，架橋機(jī)主框架設(shè)計(jì)為縱橫向全對(duì)稱結(jié)構(gòu)[11]，1、4號(hào)支腿除1號(hào)腿下橫梁外結(jié)構(gòu)型式全部一致，調(diào)整施工方向前架橋機(jī)退至已架好的梁面上，1、4號(hào)腿支撐，布置錨索，2、3號(hào)支腿可在1、4號(hào)支腿支撐時(shí)，利用天車將其相對(duì)位置進(jìn)行倒換并旋轉(zhuǎn)180°實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)反向施工(見圖10)。

圖10 架橋機(jī)反向施工示意

4.4 架橋機(jī)通過限高

為滿足架橋機(jī)通過限高要求，架橋機(jī)起升天車布置在主梁巷內(nèi)，有效壓縮了整機(jī)高度，利用天車吊具配合手動(dòng)穿心頂調(diào)整各節(jié)段姿態(tài)，顯著降低了吊具高度(傳統(tǒng)吊具是利用旋轉(zhuǎn)吊具下布置調(diào)整油缸)，另外在架橋機(jī)通過限高前，架橋機(jī)橋面站位后，在1、4號(hào)支腿布置錨索[12]，利用天車拆除2、3號(hào)支腿托輥以下的支撐結(jié)構(gòu)(拆除部分在主梁下妥善布置)，利用1、4號(hào)支腿作為升降架降低、升高整機(jī)高度，實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)通過限高并在通過限高后恢復(fù)架梁高度(見圖11)。

圖11 架橋機(jī)通過限高現(xiàn)場照片

5 結(jié)論

本架橋機(jī)在東莞地鐵R2線應(yīng)用后，同類型架橋機(jī)又在上海地鐵5#號(hào)線[13-14]、廣州地鐵14#號(hào)線等項(xiàng)目上應(yīng)用，充分體現(xiàn)了本機(jī)型的安全性、通用性等特點(diǎn)。

隨著節(jié)段拼裝工法從沿海發(fā)達(dá)城市到內(nèi)陸的不斷推廣(南昌市政高架、鄭州四環(huán)高架等)，對(duì)應(yīng)工法的節(jié)段拼裝架橋機(jī)需求量將不斷加大，而本機(jī)型將為后續(xù)節(jié)段拼裝架橋機(jī)的設(shè)計(jì)、制造提供強(qiáng)有力的理論支持及實(shí)踐。