劉琳， 黃峰， 劉勇

(1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 南京工程分院， 江蘇 南京 210000； 2.中建八局第三建設(shè)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施公司， 江蘇 南京 210036； 3.南京市市政工程質(zhì)量安全監(jiān)督站， 江蘇 南京 210036)

當(dāng)前，大量興建的城市軌道交通工程成為緩解大中型城市快速增長的地面交通壓力的重要方案。輕軌高架預(yù)制箱梁因其具有獨特的優(yōu)越性，而被廣泛應(yīng)用于軌道交通高架中。在城市土地資源日益緊張的情況下，輕軌高架往往需要選擇較小的曲線半徑來減少用地[1-3]，與此同時，也會采取單墩、變跨、單雙線交替[4]、立體交叉等措施降低對地下管線和既有道路、建筑等障礙物的影響。這些因素使得工程施工復(fù)雜性越來越高，施工難點不斷變化。

現(xiàn)階段，已有部分關(guān)于小半徑曲線、大縱坡公(鐵)路橋梁預(yù)制箱梁架設(shè)施工的相關(guān)文獻(xiàn)。邵志元[5]介紹了如何采用DJ180公鐵兩用單導(dǎo)梁架橋機(jī)完成天津南港鐵路1標(biāo)萬萬下聯(lián)大橋小曲線半徑(325～400 m)T梁架設(shè)施工；田啟軍等[6]選用雙導(dǎo)梁CJLY40 m-150 T型架橋機(jī)完成了廣西那望大橋預(yù)制T梁架設(shè)施工，該橋預(yù)制T梁跨度40 m、最大重量60 t，處于小半徑R=153 m左偏圓曲線和緩和曲線上，橋面縱坡3%；鄒芒[7]采用GCLQ40/160型拼裝式雙導(dǎo)梁架橋機(jī)完成了湖南省吉懷高速公路太陽沖大橋6～12跨預(yù)制箱梁架設(shè)作業(yè)，橋梁平面曲線半徑R=650 m，縱坡4%；苗寶棟等[8]采用JHQ700型雙導(dǎo)梁架橋機(jī)在西安地鐵三號線成功實現(xiàn)了30 m跨度大噸位預(yù)應(yīng)力簡支箱梁(自重506 t)在400 m小半徑曲線條件下的架設(shè)施工。但是，有關(guān)小半徑曲線、大縱坡、變跨度以及單雙線交替等多因素復(fù)雜施工條件下輕軌高架預(yù)制箱梁架設(shè)施工的實踐研究成果尚少，該文結(jié)合南京至高淳城際軌道工程，介紹復(fù)雜施工條件下輕軌預(yù)制箱梁運輸及架設(shè)施工技術(shù)。

1 工程概況

1.1 工程簡介

南京至高淳城際軌道祿口機(jī)場至溧水段土建工程施工DS7-TA04標(biāo)，起止樁號為YDK4+620～ YDK12+848，主要由一站兩區(qū)間和出入段線組成。

工程90%的區(qū)間高架上部結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制箱梁形式，預(yù)制箱梁標(biāo)準(zhǔn)跨度為30 m，配跨采用25、29、31 m等跨度。由于車輛進(jìn)出站和出入段線的緣故，存在單雙線交替變化，在YDK7+526、YDK12+658等處，高架軌道梁存在單雙線變化(圖1)，常規(guī)的雙線箱梁梁面總寬為8.9 m，而單線預(yù)制箱梁梁面寬僅為5.4 m。同時，出入段線雙線簡支高架橋曲線半徑及縱坡分別為300 m和2.5%，而一般鐵路曲線半徑往往要比其大得多；機(jī)場東站至柘塘站主線單線簡支高架橋曲線半徑為650 m、縱坡為1.5%。

圖1 YDK7+526處由單線梁變成雙線梁

1.2 工程施工重難點

1.2.1 大縱坡、小半徑曲線箱梁架設(shè)施工

(1) 施工難度大。該工況下架橋機(jī)的布置以及過孔行走線路控制難度系數(shù)較高；預(yù)制箱梁在橋面上的運輸和喂梁作業(yè)精度標(biāo)準(zhǔn)很高，橋面運輸通過性能較差，可用架梁空間狹小。

(2) 安全風(fēng)險大。小半徑曲線上架梁施工時，架橋機(jī)必然偏離已架設(shè)箱梁的中心線，主線最大偏移量達(dá)18 cm，單線箱梁最重達(dá)228 t，如偏心受力過大，受力不平衡極易導(dǎo)致已架設(shè)箱梁發(fā)生側(cè)翻。此外，小半徑曲線箱梁架設(shè)過程中，架橋機(jī)自身穩(wěn)定性也比較差，極易發(fā)生側(cè)翻或傾覆[9]。

(3) 設(shè)備要求高。由于工程雙線橋曲線半徑最小僅300 m，常規(guī)的架橋機(jī)已無法完成該項工作，需要提高設(shè)備的性能。

1.2.2 單雙線交替預(yù)制梁架設(shè)施工

(1) 在進(jìn)行雙線預(yù)制梁架設(shè)時，對于連接好的雙線預(yù)制梁橫向?qū)挾容^單線預(yù)制梁長，架橋機(jī)支腿受力面積較大。而架橋機(jī)架設(shè)預(yù)制箱梁由雙線變單線后，架橋機(jī)支腿受力面積減小，施工安全風(fēng)險變大。

(2) 變線架設(shè)，對于架橋機(jī)操作要求精度高，施工過程中需始終保證架橋機(jī)與梁體重心在墩柱受力中心范圍內(nèi)。

(3) 橋上單線運輸預(yù)制箱梁，需沿著箱梁腹板行駛，對架設(shè)員技術(shù)及素質(zhì)要求高，安全風(fēng)險大。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 架橋機(jī)改造關(guān)鍵技術(shù)

針對該工程小半徑曲線、大縱坡、變跨、單雙線交替的預(yù)制箱梁情況，對常規(guī)JQXD320 t-31 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)進(jìn)行了改造，使之滿足不同施工情況。輕軌高架預(yù)制箱梁架設(shè)施工示意圖見圖2。

1.尾部托架及電力系統(tǒng)；2.3號柱；2-1.3號柱液壓系統(tǒng)；3.后吊梁小車；4.2號柱；4-1.2號柱橫移軌道；4-2.2號柱調(diào)整節(jié)；5.機(jī)臂；6.前吊梁小車；7.1號柱；7-1.1號柱橫移軌道； 7-2.1號柱調(diào)整節(jié)；8.0號柱；8-1.0號柱增設(shè)旋轉(zhuǎn)座；8-2.0號柱調(diào)整節(jié)；9.運梁小車；10.預(yù)制箱梁；11.已架設(shè)完畢的預(yù)制箱梁；12.后墩柱；13.前墩柱；14.前墩柱支座墊石圖2 輕軌高架預(yù)制箱梁架設(shè)施工示意圖

2.1.1 大縱坡、小半徑曲線改造點

(1) 小曲線半徑架梁過孔時，架橋機(jī)過孔前的縱向中線與架橋線路的縱向中線間會存在偏差，正常單導(dǎo)梁架橋機(jī)過孔時，導(dǎo)致0號柱無支撐位置，為滿足相應(yīng)施工工況，采取在0號柱增設(shè)旋轉(zhuǎn)座的方式實現(xiàn)增強(qiáng)架橋機(jī)在水平向調(diào)整方向的能力。在0號柱占據(jù)可靠支撐點后，通過旋轉(zhuǎn)座調(diào)整架橋方向，以此來滿足小曲線段預(yù)制箱梁的架設(shè)工作要求。

(2) 在架橋機(jī)過孔后，架橋機(jī)縱向中線與架橋線路中線出現(xiàn)重合，而與已經(jīng)架設(shè)完畢的預(yù)制箱梁中線存在一定角度(如：右轉(zhuǎn)彎曲線，架橋機(jī)盡可能地將機(jī)臂前端向左偏一定角度)。此時在保證單導(dǎo)梁架橋機(jī)安全穩(wěn)定和喂梁的前提下，最大程度減少架橋機(jī)總長，喂梁作業(yè)時，3號柱全部收起，前后車懸臂提梁，待運梁車主車就位后再將3號柱重新支起，以此保證喂梁作業(yè)順利開展。因架橋機(jī)整機(jī)長度縮短，為了保證架橋機(jī)過孔時的安全，兩臺縱梁橫移天車需要作為整機(jī)配重而被臨時固定在架橋機(jī)尾部，避免架橋機(jī)縱向運行時出現(xiàn)失穩(wěn)。

(3) 在架橋機(jī)前后支腿增設(shè)液壓千斤頂或調(diào)節(jié)塊，以此調(diào)平架橋機(jī)架設(shè)大縱坡預(yù)制梁時的高差。

2.1.2 單雙線交替改造點

(1) 為適應(yīng)單雙線交替的情況，在單導(dǎo)梁架橋機(jī)1號柱和2號柱增加下部橫移機(jī)構(gòu)，同時滿足單、雙線預(yù)制箱梁的架設(shè)施工。

(2) 在單線預(yù)制箱梁架設(shè)施工時，在1號柱底部緊靠單墩兩側(cè)設(shè)置千斤頂包腳，使單導(dǎo)梁架橋機(jī)與細(xì)長單墩緊固貼合，以保證架設(shè)施工時的穩(wěn)定。

2.2 大縱坡、小半徑曲線預(yù)制箱梁運輸及架設(shè)關(guān)鍵施工技術(shù)

2.2.1 提梁點提梁

根據(jù)預(yù)制箱梁的架設(shè)順序，將預(yù)制箱梁按照架設(shè)擺放方向運輸至提梁點，并將預(yù)制箱梁存放在可調(diào)節(jié)式臨時支墩上。對預(yù)制箱梁下螺栓孔清理，并安裝橋梁支座，詳見圖3。

圖3 可調(diào)節(jié)式臨時支墩(單位：cm)

2.2.2 梁上運梁作業(yè)

2.2.3 小半徑、大縱坡條件下的預(yù)制箱梁架設(shè)

(1) 大縱坡預(yù)制梁架設(shè)施工(坡度≤3%)

單導(dǎo)梁架橋機(jī)正常架橋作業(yè)時，1號柱和2號柱間機(jī)臂水平高差應(yīng)控制在100 mm以內(nèi)。而在大縱坡預(yù)制梁架設(shè)過孔施工時，必須對架橋機(jī)進(jìn)行調(diào)平后，保證架橋機(jī)平衡才能進(jìn)行預(yù)制梁片的架設(shè)。保證2號柱的高度不變，根據(jù)上下坡度的不同，適當(dāng)調(diào)節(jié)0號柱、1號柱和3號柱的高度。其中0號柱、1號柱通過標(biāo)準(zhǔn)節(jié)調(diào)節(jié)，3號柱通過伸縮筒進(jìn)行調(diào)節(jié)。架橋機(jī)下坡架梁作業(yè)時，應(yīng)分別在0號柱和1號柱上加設(shè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)塊，保證支架高度，增加架橋機(jī)穩(wěn)定性，以減少0號柱、1號柱橫軌墊木的高度和數(shù)量；上坡架設(shè)梁片時，拆除一定數(shù)量的0號柱、1號柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，同時3號柱高度可通過液壓系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，借此懸空架橋機(jī)尾部支架，以保證架橋機(jī)能夠自由移動。

(2) 小半徑曲線預(yù)制梁架設(shè)施工

① 架橋機(jī)過孔。為了保證架橋機(jī)過孔時的安全，兩臺縱梁橫移天車需要作為整機(jī)配重而被臨時固定在架橋機(jī)尾部。架橋機(jī)支腿如無法支放在梁腹板中心線上，則可通過鋪設(shè)枕木的方式將荷載傳遞至腹板。

小曲線半徑架梁過孔時，架橋機(jī)過孔前的縱向中線與架橋線路的縱向中線間會存在偏差。為此，過孔時可依據(jù)偏差值先后調(diào)整2號柱和1號柱分別向曲線外、內(nèi)側(cè)橫移，以此保證架橋機(jī)推進(jìn)至下一孔時能準(zhǔn)確地支撐于墩柱上方，使梁體重心與機(jī)臂重心達(dá)到架梁狀態(tài)，其后過孔方式與單線相同。

② 架橋機(jī)架設(shè)。在進(jìn)行小半徑曲線預(yù)制梁架設(shè)時，架橋機(jī)機(jī)臂中線與架橋線路的縱向中線間會存在偏差[10-11]。因此，在起吊梁片時采取前后吊梁小車偏移起吊的方式，在喂梁的同時整機(jī)橫移以此避免梁片與架橋機(jī)機(jī)身發(fā)生碰撞。在前移過程中，及時調(diào)整起重天車至主橫跨中間，以保證導(dǎo)梁機(jī)臂受力均勻。在確認(rèn)梁片與墩柱二者中心線重合的情況下，將梁片緩慢放置在支座墊石上，復(fù)核無誤后方可進(jìn)行支座灌漿作業(yè)。

步履式JQXD320 t-32 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)小曲線半徑架橋步驟如下：Ⅰ.架橋機(jī)架設(shè)完成，準(zhǔn)備過孔；Ⅱ.架橋機(jī)機(jī)臂前移；Ⅲ.架橋機(jī)2號柱拉動機(jī)臂向曲線外側(cè)橫移；Ⅳ.架橋機(jī)1號柱拉動機(jī)臂向曲線內(nèi)側(cè)橫移；Ⅴ.架橋機(jī)1號柱到達(dá)前蓋梁后橋機(jī)主梁前移，2號柱向曲線內(nèi)側(cè)調(diào)整，以保證前后行車能正常提梁。

2.3 軌道預(yù)制箱梁單雙線交替架設(shè)關(guān)鍵施工技術(shù)

2.3.1 雙線橋預(yù)制梁架設(shè)施工

雙線橋架設(shè)施工時，已架設(shè)梁體間橫隔梁和濕接縫均未施工，梁體整體性較差，在過孔之前，為防止單片預(yù)制箱梁偏心受力發(fā)生傾覆，將預(yù)制梁濕接縫以及橫隔梁處預(yù)埋鋼筋進(jìn)行焊接，濕接縫處焊接量不得小于預(yù)埋鋼筋的50%，而橫隔梁處預(yù)埋鋼筋則全部焊接。為了保證架設(shè)支撐點的穩(wěn)定性，在梁面和墩柱上用方木和木板墊平。雙線梁的架設(shè)采取左右交替前進(jìn)架設(shè)施工的方式，詳見圖4～7。

圖4 0號柱架梁工況

圖5 1號柱架邊梁工況(雙線)

圖6 2號柱提梁工況(雙線)

圖7 3號柱喂梁工況(雙線)

2.3.2 單墩預(yù)制梁架設(shè)施工

在單線預(yù)制箱梁架設(shè)施工時，在1號柱底部緊靠單墩兩側(cè)設(shè)置千斤頂包腳，使單導(dǎo)梁架橋機(jī)與細(xì)長單墩緊固貼合，以保證架設(shè)施工時架橋機(jī)的穩(wěn)定，詳見圖8～11。

圖8 0號柱架梁工況

圖9 1號柱架邊梁工況(單線)

圖10 2號柱提梁工況(單線)

圖11 3號柱喂梁工況(單線)

2.3.3 單雙線交替預(yù)制梁架設(shè)施工

(1) 單線變雙線預(yù)制梁架設(shè)

架設(shè)步驟如下：左單線預(yù)制梁架設(shè)完畢→架橋機(jī)后撤至雙線→進(jìn)行右單線預(yù)制梁架設(shè)→雙線預(yù)制梁架設(shè)。此時需注意預(yù)制梁的運輸路線，采取單線運梁的方式進(jìn)行。

單雙線交替梁型布置見圖12，具體為單線左2→單線左1→架橋機(jī)整體后退至雙線變道→單線右2→單線右1→雙線右2→雙線左2→雙線右1→雙線左1。

(2) 雙線變單線預(yù)制梁架設(shè)

架設(shè)步驟如下：雙線預(yù)制梁架設(shè)→左單線預(yù)制梁架設(shè)→架橋機(jī)整體后退至雙線變道→右單線預(yù)制梁架設(shè)。

單雙線交替梁型布置見圖12，具體為雙線左1→雙線右1→雙線左2→雙線右2→單線左1→單線左2→架橋機(jī)整體后退至雙線變道→單線右1→單線右2。

圖12 單雙線交替梁型布置示意圖

3 結(jié)論

該工程預(yù)制梁架設(shè)環(huán)境極其復(fù)雜，其預(yù)制梁架設(shè)需滿足雙線橋曲線半徑最小為300 m、單線橋曲線半徑最小為650 m、縱坡最大為±3%、單雙線交替、跨度為31、25、29及30 m、四線立體交叉等復(fù)雜施工條件。為此，通過對步履式JQXD320 t-31 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)的改造并結(jié)合預(yù)制梁架設(shè)方法調(diào)整，實現(xiàn)了如下目標(biāo)：

(1) 順利完成出入段線區(qū)間300 m雙線大縱坡、小半徑曲線及主線650 m單線大縱坡、小半徑曲線預(yù)制梁的架設(shè)工作，施工質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計文件要求，施工過程安全。

(2) 擴(kuò)大了單導(dǎo)梁架橋機(jī)的架設(shè)作業(yè)范圍，不需要借助其他起重輔助措施，保證了每天兩片梁的架設(shè)速度，順利完成該標(biāo)段單雙線交替預(yù)制梁的架設(shè)工作，確保了工程施工進(jìn)度，取得了很好的效果。

(3) 通過設(shè)置旋轉(zhuǎn)座、借助天車做配置縮短架橋機(jī)長度，大大增加了常規(guī)步履式JQXD320 t-31 m單導(dǎo)梁架橋機(jī)的靈活性，增強(qiáng)了其架設(shè)復(fù)雜條件下梁型能力，提高了其適應(yīng)性，可為其他類似項目施工提供參考。