諶文玉 高偉賓 李盼盼

（中鐵十六局集團(tuán)鐵運(yùn)工程有限公司 河北高碑店 030032）

1 引言

上跨鐵路路塹公路橋梁架設(shè)采用吊裝法時(shí)，由于對起重機(jī)的作業(yè)半徑和吊裝高度要求高、起重機(jī)作業(yè)空間受限等原因，需多臺(tái)起重機(jī)協(xié)同作業(yè)、分步吊裝就位，施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。吊裝方案設(shè)計(jì)和起重機(jī)選型是大跨度跨線橋梁架設(shè)施工的關(guān)鍵，國內(nèi)外對相關(guān)問題有大量研究。古蘭玉［1］分別研究了在實(shí)際工程案例中使用單機(jī)和雙機(jī)進(jìn)行上跨鐵路運(yùn)營線高架橋梁吊裝的順序和作業(yè)流程。王雨楠［2］研究了在復(fù)雜的區(qū)域交通及施工環(huán)境影響下跨線高價(jià)箱梁橋的起重機(jī)選型和吊裝順序。Al-Hussein M等［3］提出一種基于最小吊臂長度和（或）最小半徑的起重機(jī)選型和站位方法以獲得更高的起重能力。但是針對上跨在建鐵路路塹大跨度公路橋梁的吊裝施工方法及起重機(jī)選型問題研究未見報(bào)道。本文依托某跨在建靖神鐵路深路塹公路橋箱梁吊裝施工工程，為實(shí)現(xiàn)大跨度、大重量箱梁的平移吊裝，提出了塹頂、路基面多工位多臺(tái)起重機(jī)協(xié)同炮車喂梁的架設(shè)方法，并研究多機(jī)協(xié)同、分步吊裝施工中起重機(jī)的選型及配置方法。

2 工程概況

新建靖神鐵路在DK166＋929處與既有公路交叉，鐵路以路塹形式下穿公路。根據(jù)工程設(shè)計(jì)，鐵路路塹主體工程完成后，會(huì)在其上方以修建公路橋的形式恢復(fù)原有公路。該段鐵路為深路塹地段，路塹邊坡高27.7 m，分四級(jí)，邊坡坡率1∶1.25。公路橋址平面概況如圖1所示。

圖1 橋址平面

公路橋?yàn)橄群喼Ш筮B續(xù)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋，橋跨設(shè)計(jì)為3×40 m，橋梁寬度7 m，每個(gè)橋跨橫向布置兩片箱梁，箱梁寬度為3.1 m，重161.2 t，橋墩高度為25.7 m。公路橋橋型布置如圖2所示。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，分別在鐵路 DK166＋800及DK166＋900兩側(cè)修建制梁場，同時(shí)，通過修便道連通既有道路的方法，將梁運(yùn)至橋頭塹項(xiàng)，并由路基和塹頂多臺(tái)汽車起重機(jī)吊運(yùn)平移架設(shè)。在實(shí)際工況中，坡腳距橋臺(tái)的橫向距離超過43 m，豎向高度接近28 m，并且起重機(jī)在深路塹內(nèi)作業(yè)，作業(yè)范圍內(nèi)有橋墩等障礙物，多機(jī)吊裝過程也需要轉(zhuǎn)換吊點(diǎn)。因此，需要極大提高對起重機(jī)作業(yè)幅度和吊裝高度的要求，以此來避免吊臂與橋墩、梁之間，以及起重機(jī)吊臂之間存在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。因此，科學(xué)設(shè)計(jì)吊裝工藝流程、合理選擇起重機(jī)性能參數(shù)是安全、高效、經(jīng)濟(jì)地完成橋梁吊裝架設(shè)的關(guān)鍵。

圖2 公路橋橋型布置（單位：mm）

3 吊裝方法研究

3.1 吊裝方案

箱梁架設(shè)過程中，在炮車運(yùn)輸箱梁時(shí)，路塹塹頂?shù)钠鹬貦C(jī)和路基面多工位的多臺(tái)起重機(jī)協(xié)同喂梁。

箱梁吊裝按由右至左的順序進(jìn)行，其右跨、中跨、左跨中的每跨箱梁均依從側(cè)邊起吊的原則。

左右邊跨箱梁遞送過程中，在橋頭既有道路用炮車倒推遞送。當(dāng)箱梁接近路塹邊坡與原地面相交位置時(shí)，箱梁由炮車配合塹頂處起重機(jī)平移，同時(shí)炮車尾部先撤離。當(dāng)運(yùn)梁炮車的車體接近塹頂時(shí)，在完成箱梁左右吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換后按原路線回程，箱梁由現(xiàn)場的多臺(tái)起重機(jī)多機(jī)協(xié)同平移就位。

中跨箱梁遞送過程中，吊裝方法同邊跨類似，即同樣在橋頭既有道路和已架設(shè)的箱梁上用炮車倒推遞送。而后箱梁由路基面上多臺(tái)起重機(jī)合作平移就位。按此方案，操作簡單，并可解決存在的施工難題。

3.2 吊裝工藝流程

（1）邊跨箱梁吊裝工藝流程

邊跨箱梁的吊裝以多工位多起重機(jī)相互配合的工藝為主，在炮車運(yùn)輸箱梁時(shí)，協(xié)同塹頂、路基面多起重機(jī)喂梁，以右邊跨箱梁吊裝架設(shè)流程為例，其主要工藝流程如圖3所示：在橋頭既有道路用炮車倒推遞送，待梁左端與塹頂接近后，箱梁左端吊點(diǎn)由塹頂起重機(jī)A鉤吊，鉤吊工作完成后，撤離炮車尾部；后箱梁由炮車配合塹頂處起重機(jī)平移遞送；行進(jìn)至炮車車體靠近塹頂時(shí)，由路基工位上的起重機(jī)C配合炮車完成吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換，并通過平衡梁完成箱梁的吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換工作，即左端吊點(diǎn)由路基工位處起重機(jī)B、C鉤吊，起重機(jī)A自左端吊點(diǎn)摘鉤并移至右端吊點(diǎn)鉤吊。完成上述工作后，炮車按既定路線撤離。最后箱梁的平移就位由塹頂與路基工位上的起重機(jī)A、B、C三機(jī)合同協(xié)作完成。

圖3 邊跨箱梁吊裝工藝流程

（2）中跨箱梁吊裝工藝流程

路基工位雙起重機(jī)協(xié)同炮車喂梁平移法吊裝是常見的一種中跨梁吊裝方法，其工藝流程為：將箱梁用炮車倒退遞送至梁左端與跨箱梁右邊左端相近時(shí)，用起重機(jī)B鉤吊箱梁左端吊點(diǎn)；撤離炮車尾部，用起重機(jī)B協(xié)同炮車進(jìn)行喂梁，當(dāng)炮車與右邊跨箱梁左端相近時(shí)，炮車停車；將起重機(jī)C鉤吊箱梁左端吊點(diǎn)，再用起重機(jī)B鉤吊箱梁右端吊點(diǎn)，將B鉤吊點(diǎn)從左端轉(zhuǎn)到右端，最后撤離炮車；在起重機(jī)B、C鉤協(xié)同吊起箱梁，將平箱梁放置在正確位置。吊裝流程如圖4所示。

圖4 中跨箱梁吊裝工藝流程

4 起重機(jī)選型研究

由上述吊裝工藝流程可知，在吊裝過程中，3臺(tái)起重機(jī)一次站位、多工況作業(yè)，經(jīng)轉(zhuǎn)換工位、空中換鉤等一系列協(xié)同動(dòng)作接力傳遞梁體安裝到位。因此，應(yīng)合理選配起重機(jī)，以滿足各個(gè)工況對起吊重量、吊裝高度與幅度等起重機(jī)工作性能參數(shù)的要求［4－5］。同時(shí)，盡量最大可能利用起重機(jī)的能力，降低對起重機(jī)工作性能參數(shù)的要求，降低起重機(jī)配備標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省機(jī)械費(fèi)用［6－7］。

（1）起重機(jī)工況分析

首先根據(jù)施工工藝流程，對吊裝過程中起重機(jī)A、B、C作業(yè)工況進(jìn)行分析，共有8種工況。各工況起重機(jī)站位及作業(yè)工況描述等如表1所示。

表1 起重機(jī)站位及作業(yè)工況

對吊裝工況分析可知，部分工況對起重機(jī)的性能要求顯然低于其他工況，因此不會(huì)對起重機(jī)的選型起到?jīng)Q定作用。經(jīng)對比分析，對起重機(jī)A工作性能參數(shù)選擇起決定性作用的工況為CB2，對起重機(jī)B、C工作性能參數(shù)選擇可能起決定性作用的工況為CB2、CZ3。由于起重機(jī)B、C在邊跨、中跨吊裝中均需雙機(jī)抬吊作業(yè)，因此宜選用相同型號(hào)［8］。而工況CB2對各起重機(jī)性能的要求，取決于吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換的位置，對3臺(tái)起重機(jī)的性能要求互相關(guān)聯(lián)。因此首先通過CZ3工況確定起重機(jī)B、C的性能參數(shù)；然后，根據(jù)起重機(jī)B、C的性能參數(shù)，確定吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換的位置，進(jìn)而確定起重機(jī)A性能參數(shù)要求。

（2）起重機(jī) B、C 選型

通過CZ3工況確定起重機(jī)B、C的性能參數(shù)。工況CZ3起重機(jī)、梁、環(huán)境的平面關(guān)系如圖5所示。

圖5 工況CZ3起重機(jī)、梁及環(huán)境平面關(guān)系（單位：m）

起重機(jī)B、C的起重要求相同，均為：

式中：G0為起重機(jī)分擔(dān)的吊物重量、吊耳及索具重之和，G0＝161.2／2 ＋2.0 ＝82.6 t；K1為動(dòng)載系數(shù)，取1.1；K2為雙機(jī)抬吊不均衡系數(shù)，取1.2，計(jì)算可得 GjBC＝109.0 t。

起重機(jī)B的作業(yè)幅度RB應(yīng)滿足18.39 m，起升高度HB應(yīng)滿足HB＞33.0 m。起重機(jī)C的作業(yè)幅度RC應(yīng)滿足起升高度HC同HB。

根據(jù) GjBC、RB、HB、RC、HC，考慮起重機(jī) B、C 選用相同型號(hào)，參考起重機(jī)性能表，起重機(jī)B、C可選用QAY500型汽車起重機(jī)，起重量G＝118 t，工作幅度R＝20 m，臂長L＝48 m，起升高度43.63 m，即可滿足吊裝要求。

（3）起重機(jī)A選型

根據(jù)起重機(jī)B、C的性能參數(shù)，確定工況CB2的吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換位置后，再確定起重機(jī)A性能參數(shù)要求。工況CB2起重機(jī)、梁、環(huán)境平面關(guān)系如圖6所示。

圖6 工況CB2起重機(jī)、梁及環(huán)境平面關(guān)系

吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換后起重機(jī)B、C的起重量要求為：

式中：G0為起重機(jī)B、C共同分擔(dān)的吊物重量、吊耳及索具重之和，G0＝161.2／（2 ×2）＋2.0 ＝42.3 t；K1、K2分別為動(dòng)載系數(shù)和不均衡系數(shù)，分別取1.1、1.2。計(jì)算可得GjBC＝55.84 t。根據(jù)QAY500型汽車起重機(jī)性能表，起重機(jī)B、C的操作工況選用起重量G＝69 t、臂長L＝66 m工況，起升高度59 m，對應(yīng)最大工作幅度R＝30 m。

由計(jì)算可知，要實(shí)現(xiàn)工況CB2起重機(jī)B、C與起重機(jī)A的吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換，需起重機(jī)A的最小工作幅度RA≥17.64 m。起重機(jī)A的起重量要求計(jì)算同式（1），可得GjA＝109.0 t。參考起重機(jī)性能表，選用QAY500型汽車起重機(jī)，適用起重量G＝138 t、作業(yè)幅度R＝18 m、臂長L＝30 m的工況，起升高度H＝，可滿足吊裝要求。

5 結(jié)論

（1）上跨在建鐵路深路塹公路橋大跨度箱梁架設(shè)時(shí)，由于梁跨度長和自重大的原因、會(huì)產(chǎn)生起重機(jī)站位受限等施工困難，采用塹頂和路基面多工位多臺(tái)起重機(jī)協(xié)同炮車喂梁的方法可解決此困難。提出的施工方法工藝流程簡單、安全可靠。

（2）進(jìn)行了某跨靖神鐵路公路橋箱梁吊裝施工起重機(jī)選型研究，確定出3臺(tái)起重機(jī)的選型，在保證施工安全的條件下，盡可能利用起重機(jī)的能力、降低起重機(jī)工作性能參數(shù)要求及配備標(biāo)準(zhǔn)，以節(jié)省機(jī)械費(fèi)用。