合武铁路WHZQ-3标箱梁架设工程设备选型及提运架施工技术

合武铁路WHZQ-3标箱梁架设工程设备选型及提运架施工技术李欣内容提要：设备选型及提运架施工技术是客运专线箱梁架设工程的重点控制环节，本文在简述合武铁路WHZQ-3标箱梁架设工程的根底上，介绍设备选型及提运架施工技术在客运专线箱梁架设工程中的应用情况。关键词：设备选型提运架施工技术箱梁架设工程1工程概况合武铁路是我国“十一五〞规划的重点工程之一，工程难度大，科技含量高，工期要求紧。合武铁路WHZQ-3标箱梁架设工程〔〕规划长度，主要跨越滠口车站、巨龙大道、民生堤、游湖路、丹水池货车线。其中32m箱梁276孔，24m箱梁29孔，共需架设箱梁305孔。2设备选型2.1设备选型原因分析合武铁路WHZQ-3标江岸特大桥由巨龙制梁场供梁，巨龙制梁场中心位置在江岸特大桥171#墩附近，由于本工程为全桥架梁，并且制梁场位于桥中位置，必须跨线提梁，32m单孔箱梁重788t，24m单孔箱梁重612.5t，受其特定桥型和制梁场布置位置的制约，为确保平安、优质、按期完成箱梁提、运、架施工任务，方案投入2套450t龙门吊，1套900t箱梁运架设备。2.2设备招标情况介绍共有6家生产厂商参加了投标，通过对各个生产厂商的生产周期、产品价格、提运架成效、过隧方案、设备检算能力等方面的综合考评，经评委评分确定郑州大方工程机械、中铁武汉工程机械研究院、北戴河通联路桥机械、北京万桥兴业机械排名前四名。经最终评审确定中铁武汉工程机械研究院中标450t龙门吊，北戴河通联路桥机械中标900t运架设备。设备情况介绍.1450t龙门吊450t龙门吊是根据合武铁路WHZQ-3标江岸特大桥特殊架梁情况，单独设计制造的，采用4点起吊3点平衡技术，确保梁体不受扭。450t龙门吊主要组成局部有：主梁总成、刚性支腿、柔性支腿、大车行走机构局部、起重小车局部、电气局部、平台护栏等附件局部。450t龙门吊技术性能指标〔见表1〕，450t龙门吊整机结构图〔见图1〕。2.3.2900t运梁车运梁车的结构按模块式设计制作，设计用来重载运输，用于运输20m、24m、32m双线整孔混凝土箱梁，能够把混凝土箱梁从预制场地通过便道、铁路路基、桥梁〔包括刚构连续梁、钢混结合连续梁等〕运至架梁工位，与架桥机配合完成整孔双线箱梁的架设工作，同时，运梁车可以驮运架桥机，满足架桥机转场作业要求。运梁车为轮胎式，双发动机和双泵组，可同时工作，也可独立工作，液压驱动转向架自力行走。运梁到位后，运梁车上的驮梁小车与架桥机吊梁行车配合，完成架梁工作。表1450t龙门吊技术性能指标整机技术性能指标额定起重量450t跨度36m起升高度单侧钢轨中心距大车走行轨P50最大轮压38t工作级别A3工作状态允许风压250n/㎡非工作状态允许风压800n/㎡装机功率175kw工作功率100kw大车走行机构技术性能指标走行机构重载：0-5m/min轻载：0-10m/min车轮直径700mm最大轮压38t工作级别M4电机型号YZPEJ160L-8电机功率电机转速735r/min表2900t运梁车技术性能指标外形尺寸：长度外形尺寸：宽度7m外形尺寸：高度额定装载质量900t整机质量280t轴线16个悬挂32个悬挂载质量42t空载平地车速0～10km/h满载平地车速0～5km/h蠕动车速0～3m/min满载爬坡能力/纵坡5％满载爬坡能力/横坡4％轮胎规格轮胎数量64个平台最低位置发动机型号德国道依茨水冷电控发动机BF8M1015CP发动机进气形式增压、中冷发动机功率/转速400KW/2100rpm发动机数量2台最小转弯半径(外侧)，(内侧)轴载质量〔载重900t时〕接地比压〔载重900t时〕接近角/离去角15°/13°整车由车架、枕梁、液压悬挂、动力系统、液压系统、电气系统、控制系统、制动系统、转向系统及驾驶室等部件组成。900t运梁车技术性能指标〔见表2〕，900t运梁车整机结构图〔见图2〕。图1450t龙门吊整机结构图图2900t运梁车整机结构图900t运梁车发动机后置，车架主梁中置，2纵列16轴线；每轮组2车轮，共64轮；前5.5轴线驱动，共22轮，轮胎采用上海双钱26.5R25无内胎充气轮胎，使接地面积增大从而使轮胎的接地压力尽可能地减小；采用液压悬挂、液压驱动、液压制动、电液转向，液压元件选用德国力士乐产品；控制系统采用现场总线控制模式，前后端设置相同配置的驾驶室，主要电气控制元件选用芬兰产品。混凝土预制箱梁在运输过程中必须防止受扭，由于运梁车的液压悬挂采用分组串通，形成等腰三角形的三点支承，并且箱梁为对称截面，只要在装载时保证其几何中心与运梁车中心一致，便不会产生轴向扭矩。与架桥机配合喂梁时，支承由静定的三点转换成超静定的多点，大大增加了支撑稳定性，降低了车架主梁的弯矩；同时由于是静止地从静定换成超静定，支承反力并没发生变化，因此仍能保持箱梁的受力状态。箱梁一端起吊后，吊点为一个支承点，后枕梁构成两个支承点，仍然实现静定的三点。表3900t架桥机技术性能指标主机技术性能指标最大桥墩间间距32700mm最大承载900t外形尺寸：长度73300mm外形尺寸:宽度17990mm外形尺寸：高度13440mm起吊行程72主机运行速度/min后支腿轮距6200mm前支腿中心距4700mm前小车行程37000mm后小车行程37000mm小车横移量±200mm小车负载移动速度0-3m/min小车空载移动速度0-8m/min最大运行坡度2％负载起吊速度0-0．5m/min空载起吊速度0-1m/min最大功率250kw下导梁技术性能指标最大移动距离32700mm移动速度/min最大运行坡度2％.3900t架桥机900t架桥机是针对客运专线铁路梁型多、吊重大、架设精度高，以及能适应变跨和曲线架设等特点而研制开发的。架桥机采用辅助导梁结构体系及一跨支撑架设技术，架梁工序简捷，结构简单，受力明确，整机重量较轻，能方便地进行变跨及首末跨桥和一跨桥的架设，适应桥梁纵坡及曲线架梁。架桥机电气系统采用计算机、PLC及变频控制技术。操作系统配备人机界面和故障诊断系统，方便了操作和维修工作。设有集中控制和遥控控制两种方式，方便现场施工。平安设置和警示系统齐全，提高了工作的平安可靠性。900t铁路架桥机能够架设直线、曲线〔半径不小于2500m〕、纵坡≤20‰的32m、24m、20m等及变跨〔客运专线配套设计〕的双线预应力混凝土整孔箱梁。900t架桥机主要由前后2台吊梁行车〔天车〕、箱型主梁2根及前后横联、柔性前支腿1套、刚性后支腿1套、后支腿台车及顶升装置、辅助支腿、悬臂梁、下导梁、下导梁天车、轨道、电气控制系统、液压系统和动力系统等组成。900t架桥机技术性能指标〔见表3〕，900t架桥机整机结构图〔见图3〕。3提运架施工技术3.1龙门吊架设箱梁施工技术施工总体方案由于梁场选址位于桥梁中部，为满足架梁需要，首先需采用龙门吊架设169#至173#墩的4片梁，作为运架设备的桥上工作平台，然后使用运架设备完成剩余箱梁的架设任务。图3900t架桥机整机结构图具体操作步骤吊具检查、下降、调整龙门吊就位吊具检查、下降、调整龙门吊就位联结顶板吊具起吊箱梁50cm带梁纵移至待架处低位纵横移微调落梁至测力千斤顶吊具升高解除吊具空机返回落放箱梁箱梁就位〔合格出场〕箱梁吊高20cm检查及调整制动制动及保持观察梁片端面边线引测至地面桥墩复测合格安装支座大车纵向微调对位提升梁片至平安高度支座灌浆图4龙门吊架设箱梁流程图2、使用叉车配合完成盆式橡胶支座与梁体的连接。3、两台龙门吊吊具下降至梁体吊装孔内，使用专用工具拧紧吊具螺母。4、龙门吊吊起箱梁达20cm高度后，先低位运行试刹车，确认完好后才允许大幅度起升。应使两台龙5、龙门吊带梁纵移至待架孔处。在龙门吊带梁纵移过程中应尽量降低箱梁的提升高度，保证支座底面距发梁台座顶面距离为50ｃｍ，纵移方向地面清理平整，无杂物。大车走行机构变频调速机构把纵移速度调至0－3ｍ/min。6、龙门吊带梁纵移到位后，纵向进行微调，并使梁片两侧端面与前期引测至地面上的标记线重合。微调完毕后，锁紧龙门吊大车走行机构的制动手柄。7、两台龙门吊同时提升梁片，两台龙门吊的提升速度应保持一致。当梁底支座板底面高度超过支撑垫石顶面50ｃｍ时停止提升。8、两台龙门吊天车同时横向带梁移动至支撑垫石顶部，两天车缓慢落梁至支座板底面距垫石顶面10ｍｍ处，停止动作，然后横向微调，单动一台龙门吊进行纵向微调，调整到位后，落梁进行支座锚固。9、解除吊具，吊具升高，龙门吊空机返回，准备下一孔箱梁的架设。10、龙门吊架设箱梁流程图〔见图4〕。3.2龙门吊吊装箱梁施工技术龙门吊吊装箱梁是将箱梁吊装到运梁车上,梁片提起后，先低位运行试刹车，确认完好后才允许大幅度起升。应使两台龙门吊吊钩的初始位置尽量趋于一致，使梁片处于同一水平面上。对由于电机性能的差异、轨道阻力的不均匀或突变等因素引起的不同步现象，需要及时调整和纠正。运行过程中，一旦发现梁体在运行方向突然抖动，且这种抖动频繁发生时，那么应检查并调整电控系统的同步控制局部的功能。吊具检查、下降、调整龙门吊就位联结顶板吊具起吊箱梁箱梁下降高度低位纵横移调整落放箱梁至运梁车吊具升高解除吊具空机返回落放箱梁吊具检查、下降、调整龙门吊就位联结顶板吊具起吊箱梁箱梁下降高度低位纵横移调整落放箱梁至运梁车吊具升高解除吊具空机返回落放箱梁箱梁搬运就位箱梁吊高20cm检查及调整制动制动及保持观察图5龙门吊吊装箱梁流程图3.3运梁车运输箱梁施工技术运梁车装载箱梁完毕后，翻开线路监控系统，监控运行线路，液压自动均衡，运梁车运梁前行，曲线转弯，爬坡下坡，减速接近架桥机，运梁车载梁驶入架桥机尾部，支前后支腿，架桥机吊梁，喂梁结束，空车返回，运梁车就位，准备下一孔梁的装载。TLC900型运梁车运梁工艺流程图〔见图6〕。运梁车就位运梁车就位运梁车承载箱梁运梁车运梁前行减速接近架桥机载梁驶入架桥机支前后支腿喂梁结束空车返回爬坡下坡运行线路监控龙门吊吊装箱梁液压自动均衡架桥机就位曲线转弯架桥机吊梁图6TLC900型运梁车运梁工艺流程图3.4架桥机架设箱梁施工技术TLJ900型架桥机架梁作业为一跨简支式架梁，由TLC900型运梁车运梁至架桥机尾部喂梁，起重小车吊梁拖拉取梁，空中微调箱梁位置就位，架桥机采用液压驱动轮轨走行步履纵移过孔作业方式。可以架设32m、24m、20m双线整孔箱梁，适应架设最小曲线半径R2500m，适应架设最大纵坡20‰，额定起重量为900t。TLJ900型架桥机架梁工艺流程图〔见图7〕。喂梁作业运梁车运送箱梁至架桥机，运梁速度为～4.0km/h，接近架桥机尾部时应低速走行，运梁车前端面距架桥机后支腿中心取梁、吊梁作业运梁车运梁到位，架桥机前吊梁行车吊具下降，将吊杆插入箱梁前端吊孔内，安装垫块，拧紧吊杆螺母。前吊梁行车吊起箱梁前端，与运梁车驮梁小车协同作业，使箱梁呈半悬挂半支撑状态运行前进。当箱梁尾部到达后吊梁行车取梁位置时，后吊梁行车取梁，2台吊梁行车吊梁同步运行前进。落梁作业落梁用2套液压测力千斤顶，型号为YC500型，将箱梁落在临时支承千斤顶上。千斤顶采用4点受力，3点平衡的支撑体系，每个泵站向2个千斤顶供油，一套采用并联，另一套采用串联。到达4个支点受力均衡、标高一致。落梁时必须保持箱梁左右水平，设专人观察后支腿、前支腿的支撑情况。落梁过程中，支承垫石上、桥下禁止站人。箱梁就位安装作业箱梁降到安装位置后，通过吊梁行车纵向和横向微调，精细调整箱梁支座的位置，严禁无约束地横向顶、拉箱梁。.4.5架桥机各工况作业.1架梁工况工步1：①架桥机准备工作完毕；②运梁平车喂梁；③运梁平车载梁行至架桥机尾部停止制动；④前吊梁行车捆吊梁体前端；工步2：①前吊梁行车拖梁和运梁平车上后台车配合前移梁体；②图示梁体前端行至架桥机主梁1/2处；考前须知：①前吊梁小车吊起吊片20ｃｍ后停止，观察起吊制动情况，平安无误前方可进行下一步动作。②核对前吊梁小车与运梁车上后托梁小车纵移调节速度，两小车控制系统是否联动，动作是否协调一致，无误前方可纵移。工步3：①梁体继续前移，梁体后端至架桥机尾部；②后吊梁行车捆吊梁体后端；③前后吊梁行车共同配合前移梁体；工步4：①前后吊梁行车载梁行至架桥机架梁段；②降低梁体高度至垫石顶面距支座底板200mm；③前后、左右调整梁体位置，就位梁体；④架桥机准备过孔；考前须知：①梁片纵移到位后，停止纵移。②待梁片平稳静止后落梁至垫石顶面距支座底板200mm处停止下降。③前后、左右点动微调，梁体就位。.2过孔工况工步1：①架桥机架设该孔完毕；②于桥面铺设架桥机临时轨道；③解除架桥机后支腿台车下部2个机械顶，台车轮落于轨面上；④利用辅支腿和前支腿油缸交替动作，使前支腿下调整节离开墩面；工步2：①开动后支腿台车电机，使架桥机前移；②架桥机前移至设计位置；③安装后支腿台车机械顶下部4个调整垫块；④利用辅支腿油缸，调整前支腿，支平主梁；工步3：①前吊梁行车前移吊起下导梁后端；辅支腿台车吊轮吊起下导梁前端；②前吊梁行车前移，推动下导梁前移；③下导梁行至其中心稍后辅支腿1m处停止，下导梁天车捆吊下导梁；④前吊