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        1800 t級預(yù)制節(jié)段梁架橋機(jī)在青連鐵路項目中的應(yīng)用

        2020-06-29 05:34:46陳德利
        鐵道建筑技術(shù) 2020年4期
        關(guān)鍵詞:施工

        宋 飛 陳德利 代 宇

        (鄭州新大方重工科技有限公司 河南鄭州 450064)

        1 項目概述

        道路橋梁對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的支撐作用,隨著中國近海經(jīng)濟(jì)區(qū)及橋梁建設(shè)技術(shù)的快速發(fā)展,必將促進(jìn)大跨度預(yù)制節(jié)段箱梁施工工藝及配套裝備新技術(shù)的發(fā)展[1-3]。對于跨海、連島橋梁建設(shè),具有噸位大、跨度大、工程所處地形及地質(zhì)條件復(fù)雜等特點[4-7],采用傳統(tǒng)的滿堂支架施工工法已很難滿足工程要求。因此,越來越多的預(yù)制節(jié)段梁施工技術(shù)在跨海大橋建設(shè)中得以推廣并應(yīng)用[8-10],這對架設(shè)施工裝備提出了更高的要求。

        青連鐵路跨膠州灣特大橋主要為跨越雙埠立交互通、城市道路、管線及膠州灣而設(shè),起點處位于膠州灣東岸灘涂內(nèi),終點處位于膠州灣西岸灘涂內(nèi)??缒z州灣特大橋處于膠州灣部分生態(tài)敏感區(qū),生態(tài)環(huán)境比較脆弱,施工環(huán)保要求較高。如何降低成本、提高安全性,順利將千噸設(shè)備安裝至架梁位置,是首要解決的問題。青連鐵路跨膠州灣特大橋位于淺灘區(qū),無法滿足橋下喂梁,僅能在橋后喂梁,研究一種高效的施工方法更為關(guān)鍵。在沿海地帶風(fēng)大浪高的不利環(huán)境條件下,精準(zhǔn)調(diào)整節(jié)段梁,對架橋機(jī)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的濕接縫施工方式是先搭設(shè)臨時施工平臺,利用木模板施工濕接縫,這種施工方法效率低,投入的人工成本較多,且沒有安全保障。研制一種自動化程度高的濕接縫施工方式[11-13],是此類型設(shè)備的一大創(chuàng)新點。

        2 1 800 t級預(yù)制節(jié)段梁架橋機(jī)

        2.1 架橋機(jī)組成

        1 800 t級預(yù)制節(jié)段梁架橋機(jī)為上承自行式,通用性強(qiáng),滿足線路首、末跨低墩施工,對墩身結(jié)構(gòu)無影響,通過升級改造,可滿足其他項目鐵路節(jié)段箱梁施工。架橋機(jī)主要由主框架、1號支腿、2號支腿、3號支腿、4號支腿、主天車、輔助天車、吊掛系統(tǒng)、濕接縫模板系統(tǒng)、附屬結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等組成。1 800 t級預(yù)制節(jié)段梁架橋機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 架橋機(jī)組成(單位:mm)

        2.2 技術(shù)參數(shù)

        50 m整跨節(jié)段梁重量/節(jié)段數(shù):1 800 t/11;

        節(jié)段塊尺寸:4.2 m×4.3 m×11.6 m(長×高×寬);

        線路最小曲線半徑:2 200 m;

        適應(yīng)橋面最大縱坡:±2.5%;

        適應(yīng)橋面最大橫坡:±3%;

        架梁方式:整孔原位張拉;

        喂梁方式:橋后(預(yù)留橋下);

        主天車額定起重量:180 t(不含吊具);

        主天車起升高度:橋面以下20 m;

        主天車起升速度:0~1.5 m/min;

        主天車行走速度:0~15 m/min;

        適應(yīng)風(fēng)速:過孔狀態(tài)≤6級,架梁狀態(tài)≤8級,非工作狀態(tài)≤11級;

        整機(jī)縱移過孔速度:0~1 m/min;

        整機(jī)總功率:230 kW。

        2.3 作業(yè)原理

        (1)架梁狀態(tài)

        2號支腿和3號支腿支撐主框架,運(yùn)梁車運(yùn)節(jié)段梁至架橋機(jī)尾部,主天車提梁,依次將節(jié)段梁布置在主框架上,利用主天車調(diào)整各節(jié)段梁三維姿態(tài),完成精確對位→調(diào)整濕接縫尺寸→安裝濕接縫模板→澆筑濕接縫混凝土→等強(qiáng)度→預(yù)應(yīng)力鋼筋束張拉→打開濕接縫模板。整孔張拉完成后,2、3號支腿油缸收縮,整機(jī)卸載,拆除吊掛,架橋機(jī)過孔前利用輔助天車將吊掛提至運(yùn)梁車,轉(zhuǎn)運(yùn)到梁場。

        (2)過孔狀態(tài)

        主天車及輔助天車運(yùn)行至3號支腿上方,利用2、3號支腿的液壓系統(tǒng)推動主框架向前縱移18.4 m,1號支腿到達(dá)前方墩頂墊石支撐位置,調(diào)整1號支腿支撐油缸,在前方墩頂支撐;3號支撐和2號支撐分別過孔至前方橋面及墩頂支撐;脫空1號支腿,2、3、4號支腿支撐,啟動2、3號支腿的液壓系統(tǒng)推動主框架縱移31.6 m,達(dá)到架梁位置。

        2.4 各部件簡介

        (1)主框架。主框架分上下兩層結(jié)構(gòu),接頭按等強(qiáng)度設(shè)計。主框架頂面設(shè)置兩條通長軌道用于主天車和輔助天車走行,底面至橋面的凈空及主框架尾部長度可滿足架橋機(jī)尾部喂梁。

        (2)1號支腿。1號支腿主要功能是在架橋機(jī)過孔時,在墩頂支撐,輔助架橋機(jī)完成過孔,并通過液壓升降系統(tǒng)可以實現(xiàn)1號支腿的高度調(diào)節(jié),以適應(yīng)不同梁高、縱向坡度的施工需求。末跨施工時拆除立柱增高節(jié)在橋面支撐。

        (3)2號支腿。2號支腿架梁時在墩頂支撐,過孔狀態(tài)下作為整機(jī)過孔的動力來源與3號支腿配合推動架橋機(jī)縱移。2號支腿支撐立柱為“L型”結(jié)構(gòu),有效地避開了各張拉孔道,保證預(yù)應(yīng)力施工不受支腿站位影響。末跨施工時拆除“L型”立柱在橋面支撐。

        (4)3號支腿。3號支腿架梁時在橋面支撐,過孔狀態(tài)下作為整機(jī)過孔的動力來源與2號腿配合推動架橋機(jī)縱移。移位臺車可在主橫梁上橫向滑移,以滿足曲線施工的需求。

        (5)4號支腿。過孔時4號支腿托輥機(jī)構(gòu)在橋面鋪設(shè)軌道上運(yùn)行,保證整機(jī)有足夠的縱向穩(wěn)定性。運(yùn)梁車從架橋機(jī)尾部喂梁時,4號支腿通過齒條傳動機(jī)構(gòu)橫向打開下橫梁。

        (6)主天車。主天車的額定起重量為180 t,滿足節(jié)段塊的吊運(yùn)和調(diào)整,吊具組件配備縱、橫向調(diào)整油缸及360°回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),可將節(jié)段塊進(jìn)行多自由度空間姿態(tài)調(diào)整,實現(xiàn)節(jié)段塊精準(zhǔn)對位要求。

        (7)吊掛系統(tǒng)。吊掛系統(tǒng)包含短吊掛和長吊掛。短吊掛通過吊桿連接在主框架底部,單個吊掛整體為四點受力、三點平衡。架橋機(jī)在適應(yīng)橋后喂梁后,利用長短吊掛的分布優(yōu)勢,節(jié)段塊無需錯層擺放,提高施工效率。

        (8)濕接縫模板系統(tǒng)。澆筑濕接縫時通過全液壓系統(tǒng)合模,預(yù)應(yīng)力鋼筋束張拉完成后,濕接縫達(dá)到一定強(qiáng)度級別,濕接縫模板旋轉(zhuǎn)打開,操作簡單方便。

        3 施工流程

        青連鐵路跨膠州灣特大橋架設(shè)采用原位張拉、整孔落梁的施工方式。

        3.1 對稱布置1#~8#節(jié)段梁(施工步驟一)

        (1)架橋機(jī)過孔到位,調(diào)整好支腿高度,對架橋機(jī)各項性能進(jìn)行檢查,各項指標(biāo)合格后,架橋機(jī)處于待架狀態(tài)。

        (2)打開主框架中間聯(lián)系梁,運(yùn)梁車運(yùn)節(jié)段梁至架橋機(jī)尾部,主天車吊具與節(jié)段梁塊上吊具橫梁連接,依次將1?!?#節(jié)段梁按照大小里程對稱方式逐個提掛布置在主框架上。

        3.2 依次架設(shè)9#~11#節(jié)段梁(施工步驟二)

        (1)主天車提9?!?0#節(jié)段梁布置在主框架挑梁上。

        (2)主天車提最后一節(jié)段梁,旋轉(zhuǎn)到位后懸掛在主框架上,提升9?!?0#節(jié)段梁至拼裝位置,如圖2所示。

        圖2 架橋機(jī)架梁狀態(tài)(單位:mm)

        3.3 澆筑濕接縫,整機(jī)卸載(施工步驟三)

        (1)利用主天車依次調(diào)整各節(jié)段梁空間姿態(tài),完成精確對位→調(diào)整濕接縫尺寸→旋轉(zhuǎn)關(guān)閉濕接縫模板系統(tǒng)→澆筑濕接縫混凝土→等待混凝土強(qiáng)度→預(yù)應(yīng)力鋼筋束張拉→打開濕接縫模板。

        (2)整孔張拉完成后,2、3號支腿油缸收縮,整機(jī)卸載,拆除吊掛。架橋機(jī)過孔時安裝3號支腿與梁面的錨固撐桿。

        3.4 支腿錨固,準(zhǔn)備過孔(施工步驟四)

        (1)架橋機(jī)準(zhǔn)備過孔,所有吊掛向上提升約3.5 m。

        (2)利用撐桿將2號支腿與1號節(jié)段梁梁面預(yù)埋螺紋鋼進(jìn)行錨固。過孔時,2號支腿與橋面、墩頂分別進(jìn)行錨固,3號支腿與梁面進(jìn)行錨固。

        3.5 架橋機(jī)過孔,1號支腿到位(施工步驟五)

        (1)主天車及輔助天車運(yùn)行至3號支腿上方,利用2、3號支腿的液壓系統(tǒng)推動主框架向前縱移18.4 m,1號支腿到達(dá)前方墩頂墊石支撐位置。

        (2)主框架向前推進(jìn)過程中,主天車及輔助天車同步后移,始終保持與3號支腿相對位置不變,調(diào)整1號支腿支撐油缸,使1號支腿在前方墩頂支撐,如圖3所示。

        圖3 架橋機(jī)過孔狀態(tài)(單位:mm)

        3.6 2、3號支腿自行縱移到位(施工步驟六)

        (1)主天車和輔助天車運(yùn)行至2號支腿上方,3號支腿處于脫空狀態(tài),啟動3號支腿液壓系統(tǒng),3號支腿自行過孔至前方已架設(shè)橋面位置,支撐3號支腿,并與梁面進(jìn)行錨固。

        (2)解除2號支腿與梁面錨固,使2號支腿處于脫空狀態(tài),啟動2號支腿液壓系統(tǒng),2號支腿自行過孔至前方墩頂,2號支腿在前方墊石上支撐并錨固。

        3.7 再次過孔到位,準(zhǔn)備架梁(施工步驟七)

        (1)主天車和輔助天車運(yùn)行至前方導(dǎo)梁位置,1號支腿脫空,啟動2、3號支腿的液壓系統(tǒng)推動主框架縱移。

        (2)啟動2、3號支腿的液壓系統(tǒng)推動主框架縱移19.6 m,達(dá)到架梁位置,架橋機(jī)過孔到位,調(diào)整吊掛吊桿,4號支腿下橫梁橫向打開。

        (3)調(diào)整吊掛吊桿,準(zhǔn)備架梁。

        1 800 t級架橋機(jī)施工現(xiàn)場見圖4。

        圖4 架橋機(jī)施工現(xiàn)場

        4 關(guān)鍵技術(shù)

        (1)分步安裝再過孔到位

        因拼裝場地條件受限,架橋機(jī)采用分步安裝。首先對橋墩位置的地面作硬化處理,利用小型吊車把主支腿提至墩頂及現(xiàn)澆梁橋面,通過在現(xiàn)澆梁面上后退過孔,依次空中對接主框架的各節(jié)主梁和導(dǎo)梁,再安裝其他各部件,整機(jī)安裝完成后架橋機(jī)過孔至待架設(shè)位置。整個拼裝過程安全可靠,利用小型吊車在固定位置可把千噸設(shè)備安裝到位,經(jīng)濟(jì)合理。

        (2)節(jié)段塊無需錯層

        架橋機(jī)在適應(yīng)橋后喂梁后,通過對主框架及長、短吊掛的特殊布置,保證最后1節(jié)段塊有足夠的旋轉(zhuǎn)空間,且節(jié)段塊無需錯層擺放,施工效率提高。

        (3)整孔張拉及卸載

        在墩頂支撐的主支腿設(shè)計為“L型”結(jié)構(gòu),在保證安全、承載能力及墩頂站位需求的前提下,主支腿的結(jié)構(gòu)型式有效地避開了各張拉孔道,保證端部預(yù)應(yīng)力施工不受支腿站位影響。主支腿配置大噸位卸載機(jī)構(gòu),整孔張拉完成后便于整機(jī)卸載,安全性高。

        (4)多功能專用吊具

        主天車專用吊具設(shè)計理念先進(jìn),自動化程度高,吊具配置縱、橫向調(diào)整油缸及360°回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),可將節(jié)段塊進(jìn)行多自由度空間姿態(tài)調(diào)整,實現(xiàn)節(jié)段塊精準(zhǔn)對位要求。

        (5)濕接縫模板系統(tǒng)

        架橋機(jī)配備10套濕接縫模板以及對應(yīng)的施工平臺。預(yù)應(yīng)力鋼筋束張拉完成后,澆筑濕接縫時通過全液壓系統(tǒng)合模,預(yù)應(yīng)力鋼筋束張拉完成,濕接縫混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,濕接縫模板旋轉(zhuǎn)打開,方便高效、安全可靠。

        5 結(jié)束語

        隨著我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的不斷發(fā)展,預(yù)制節(jié)段梁施工技術(shù)將會進(jìn)一步得以推廣和應(yīng)用[14-15]。近年來國內(nèi)大跨度大噸位的跨海、連島橋梁項目逐漸增多,對架設(shè)施工裝備也提出了更高的要求。1 800 t級預(yù)制節(jié)段梁架橋機(jī)在青連鐵路跨膠州灣特大橋工程建設(shè)中成功應(yīng)用,對其他預(yù)制節(jié)段梁架設(shè)施工具有借鑒意義。

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