梁新华, 叶玉森, 林国辉

(中铁二局集团新运工程有限公司， 四川成都 610031)

2006年合宁高铁首次采用32 m整孔箱梁预制架设施工技术，之后我国相继在京津城际、哈大、武广、京沪等高速铁路项目大量推广应用这种桥梁建造技术，经过十余年的技术积累和发展，高铁32 m/900 t级箱梁运架施工技术已非常成熟[1]。2016年开工建设的新建郑州至济南高铁首次采用40 m整孔预制箱梁结构型式，比传统的32 m箱梁跨度和体积更大、单片箱重接近1 000 t，无论预制生产还是运架施工在国内外均为技术空白[2-3]，传统32 m/900 t级箱梁运架施工装备[4-6]已经不能满足40 m箱梁运架施工作业。深入研究高铁40 m简支箱梁成套设备及运架施工技术具有重要现实意义，本文结合笔者供职单位在郑济高铁项目工程施工实践，对40 m箱梁运架施工关键技术进行总结。

1 40 m简支箱梁结构简介

新建郑州至济南高铁项目首次采用40 m简支箱梁结构型式，箱梁全长40.6 m，计算跨度为39.3 m，支座中心距4.4 m，梁高3.235 m，顶板宽度12.6 m，底板宽5.4 m，腹板中心距为6.166 m，单片整孔箱梁混凝土使用量为370 m3，单片梁重约925 t。用于350 km/h高铁的40 m箱梁跨中截面如图1所示。

图1 40m简支箱梁跨中截面示意(单位：mm)

2 40 m箱梁运架需要解决的主要技术难题

2.1 运架施工组织模式

结合国内大吨位箱梁制运架成熟技术和施工经验，40 m箱梁运架施工可以借鉴国内现有高铁32 m箱梁运架施工经验，提升上桥采用轨行式跨线提梁机，梁上运梁采用多轮轴轮胎式运梁车，架梁施工采用分体式步履架桥机或导梁式架桥机，从国内现有施工经验来看，步履式架桥机架梁效率较高，有利于加快桥梁工程建设，缩短项目周期实现早日投产运营目标。

2.2 提运架设备配套与选型

40 m箱梁比已建成高铁采用的32 m简支箱梁跨度更大，梁更重，国内现有施工设备无法满足40 m箱梁运架施工要求，针对40 m箱梁的结构特征、外形尺寸和梁片重量研制相应的施工设备是解决运架施工技术难题的关键所在。跨线提梁机需要解决起吊能力、提升高度等主要技术问题；运梁车需解决承载能力、装载方式、对梁面的施工荷载、行驶速度、爬坡能力以及制动安全等技术问题，同时要兼顾驮运架桥机整机转场的功能；架桥机需要解决起吊能力、纵向和横向稳定性、支反力荷载对桥墩台和已架梁面结构的影响，同时要考虑其驮运转场时的支撑体系转换问题。

另外，运架施工需要运梁车和架桥机配合完成，运架设备除满足承载能力、适应于多种跨度、首末跨架梁、驮运架桥机进行桥间转移等基本功能和技术要求以外，还应结合我国西部地区隧道多、桥梁坡度起伏变化等实际情况，充分考虑运架设备对大坡道、小曲线、隧道口架梁等特殊工况等适应性问题，有利于提高大型装备的适应范围、减少施工单位设备投入，这些需要综合考虑的因素对40 m箱梁运架设备的设计制造提出了新的课题。

3 提运架施工关键设备

跨线提梁机为运架施工配套设备，通常由两台大型门式起重机组成，采用抬吊方式将箱梁提升上桥，便于为运梁车装梁。现有32 m箱梁运架设备大体分为两种，一种是不通过隧道的分体式运架设备，主要含架桥机和运梁车，一种是能够载梁通过隧道的运架一体机，目前也在开发研制能够通过隧道的分体式运架设备[7]，但并不常见。下面对40 m简支箱梁运架施工设备及进行介绍。

3.1 MG500型跨线提梁机

40 m简支箱梁采用两台500 t跨墩提梁机提梁上桥，该轮轨式提梁机单台额定起重量为500 t。主要由起重小车总成、主梁总成、支腿(刚、柔)总成、行走大车、爬梯走台、电气控制、副钩总成、安全装置以及液压系统组成。可实现大吨位箱梁起吊、走行和横移对位三维运动功能，具有提升箱梁上桥为运梁车装梁等功能。500 t提梁机主要技术参数见表1。

表1 MG500型提梁机主要技术参数

3.2 YLS1000型轮胎式运梁车

40 m简支箱梁的桥上运输采用YLS1000型运梁车，运梁车主要由车体、走行轮组及转向机构、驮梁台车、动力系统、液压系统、电气系统及制动系统等组成。运梁车主梁采用槽型结构设计，适用于时速250～350 km铁路客运专线24 m、32 m、40 m双线整孔混凝土预制箱梁的运输。YLS1000型运梁车采用液压驱动、液压悬挂、液压升降、机-电-液协调控制多轴线转向系统，实现直行、八字转向、半八字转向和斜行等运动模式。可实现“整升整降”和“单点升降”功能，满足运梁车自动调平和喂梁时精确对位要求。YLS1000型运梁主要技术参数见表2。

3.3 JQS1000型步履式架桥机

40 m简支箱梁采用全新设计的JQS1000型架桥机进行架设，JQS1000步履式架桥机为无导梁型式，采用单跨架梁模式，步履式走行过孔。主要由前辅助支腿、前支腿、机臂、中支腿、起重小车、后支腿、后辅助支腿、电气系统、液压系统等组成。JQS1000型步履式架桥机主要技术参数见表3。

4 40 m简支箱梁运架施工关键技术

40 m简支箱梁运架施工既沿用了32 m箱梁运架施工技术的优点，还采用了正位提梁上桥、大吨位分体式运架设备过隧架梁等创新施工技术,主要体现在以下方面：

表2 YLS1000型运梁车主要技术参数

表3 JQS1000型步履式架桥机主要技术参数

4.1 正位提梁上桥和“三点平衡”吊装技术

郑济铁路黄河特大桥北引桥采用“四线双层”的设计方式，普通的提梁机跨度不能满足40 m箱梁架设的要求，如采用传统的侧位提梁上桥方式，提梁机的跨度将达到50 m左右，设备结构比现有32 m箱梁提梁机更大，设备整机自重需增加约80 t，一方面设备制造成本和投入更高，另一方面设备安拆使用风险增加，为减少设备投入，降低设备安装和拆卸风险，40 m箱梁提升上桥首次采用了正位提梁方式，跨线提梁机采用36 m跨度设计(与32 m箱梁提梁机一致)，吊具设计采用“四点起吊、三点平衡”系统，既实现了施工所需设备功能，又最大限度地降低了设备投入和使用风险，并且提高了设备通用性。跨线提梁机正位提梁上桥为运梁车装梁如图2所示。

图2 MG500型提梁机正位提梁上桥

4.2 低位运梁施工技术

运梁车两侧主梁采用槽型结构设计，与40 m梁的截面形状相贴合，最大程度上利用隧道和箱梁两侧的空间。驮梁台车采用板式结构，链条牵引滑动走行，见图3。悬挂轮组采用双胎并置结构型式和宽基小轮胎方案，可有效降低整机高度。驮架高度仅1 500 mm，远低于高位运梁车驮梁高度3 530 mm，实现了低位运梁[8]，解决了传统的分体式运梁车不能过隧道运梁的技术难题。运梁作业见图4。

图3 滑板式驮梁台车

图4 低位运梁车梁上运梁作业

4.3 运梁作业通过液压悬挂实现轮组荷载自动均衡

轮胎式运梁车共有62个液压悬挂轮组,见图5，前后左右分成四组，各组轮组通过液压悬挂形成“四点支撑、三点平衡”受力体系，可使所有轮轴均匀受载，保证箱梁在运输过程中支点均匀受力且为同一平面。承载时任意轴线间负荷的偏差小于5 %，保证全车轮胎载荷分布均匀，同组悬挂油缸负荷相同，每组悬挂具有位移自动补偿功能,对运梁车、梁片和已架梁面均能起到很好的保护作用。

图5 液压悬挂轮组

4.4 架梁施工采用顶板吊梁施工技术

40 m箱梁架设施工沿用了32 m箱梁的顶板吊装施工技术，并取得了成功应用，与兜底吊梁方式相比，操作简单，综合效率高，通过吊具实现“四点起吊、三点平衡”，既保证了架梁施工安全，又能避免箱梁结构受扭。

4.5 运架设备同步纵移控制技术

架桥机起重小车取梁后，运梁车驮梁小车与架桥机控制系统联网，由架桥机操作司机集中控制，确保运梁车的驮梁小车与起重小车同步纵移，避免吊梁钢丝绳倾斜和受力不均等现象，同步控制技术对于确保架梁施工安全具有重要意义。

4.6 适应大坡道架梁技术[9]

通过调节架桥机前、后支腿高度实现大坡度架梁作业。在高度受限的情况下，通过前支腿多级循环伸缩可实现架桥机±30 ‰大坡度调整。大坡道架梁见图6。

4.7 隧道口架梁施工技术[9]

架桥机起重小车采用分列式结构，中支腿和后支腿采用可翻折式设计，前支腿和前辅助支腿采用多级循环伸缩结构，采用后悬臂取梁形式，解决了运梁车喂梁时和后支腿干涉问题，架桥机通过运梁车低位驮运通过隧道，可满足隧道口架梁工况。可实现设计350 km/h、250 km/h的高速铁路进隧道-20 m，出隧道口7 m架梁。

4.8 分体式运架设备整机驮运通过隧道技术

250 km/h高铁隧道半径为R6 410 mm，350 km/h隧道轮廊尺寸为R6 650 mm，运架设备设计以隧道轮廊尺寸作为限界条件，运梁车驮运架桥机过250 km/hR6 410 mm隧道时，中支腿与隧道宽度方向最小间隙为264 mm，高度方向最小间隙为344 mm，慢速通过满足安全距离要求，350 km/h 高铁的隧道轮廊尺寸更大，驮运架桥机慢速通过隧道更没有问题。

4.9 智能化和信息化应用技术

运架设备加装安全监控管理系统[10]，利用4G网络和设备管理云平台对接，将运架设备重要工作参数和现场视频信息等实时传输至云平台和监控计算机，对运梁车和架桥机的GPS信息、整机状态、设备运行参数等进行远程实时监控和预警提示，实现了大型装备智能化和信息化管理，为确保运架设备的安全运行提供了新的技术手段。40 m箱梁运架施工智能化和信息化技术应用见图7。

图6 30‰大坡道架梁工况示意

图7 远程监控运梁作业参数

5 结束语

箱梁运架设备技术随着桥梁结构、重量、跨度的变化而变化，40 m箱梁施工技术不是在32 m整孔箱梁上简单地放大，对所需运架设备在施工荷载、机构优化、高效运行、安全可靠方面，提出了更高和更严格的要求，首套40 m箱梁运架设备的研制和应用既促进了预制箱梁施工技术进步，也加快了运架设备体系的提升和完善，实现箱梁运架施工技术的升级，为高铁大跨度桥梁的运架施工提供了技术支撑，也将为逐步全面推行40 m整孔预制箱梁运架的实施提供有益的借鉴。