公路架桥机在铁路架梁施工中的应用

　　摘要：随着国民经济的发展，铁路的建设正如火如荼。铁路桥梁施工一般采用以下2种方法，一是现浇施工，如满堂支架法、移动模架法，此种方法往往工期长、设备投入大，受地形地质影响大；二是梁场集中预制、架桥机架设，此种方法施工速度快，施工质量易于保证，施工工艺是高质高效而经济的方法。铁路架桥机的数量有限，使用铁路架桥机架设受制约因素多，而对目前公路架桥机进行适当的改造，用于铁路梁架设将比较经济高效。武汉站货车外绕线32m、24m后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁使用此方法解决了没有运梁通道的问题和实现了梁场集中预制的施工工艺。
　　
　　关键词：公路架桥机改造应用，架梁工艺，安全措施
　　1.1工程简介
　　武汉货线外绕及武东南疏解工程与新建武汉天兴洲公铁两用长江大桥工程铁路引线密切相关，其中货车外绕左右线北接武汉天兴州长江公铁两用大桥主桥南岸III、IV线，跨和平大道、经戴家湖，向东下穿普客联络线左线、跨过武汉水泥厂、武九线（北环线）楠姆庙车站后，与北环线（南侧）并行，下穿冶金大道（武钢厂前），与武钢车场（西侧）并行（距离20.5m），穿过武昌东站，沿既有武九线西侧引入武昌东编组站铁路到发场，出武昌东编组站后，线路上跨南环线，经军械士官学校西侧，与既有南环线接轨。是武汉铁路规划的重要疏解线路。
　　全标段包含特大桥8座、大桥2座、中桥2座，具体为：
　　特大桥：货线左线1#引桥、货线左线2#引桥、九峰1#特大桥、九峰2#特大桥、肖马杨1#特大桥、武黄1号立交桥、普客左线引桥、普客右线引桥（普客左右线下部结构及连续梁部分由中铁五局承建）；
　　大桥：货线右线引桥、跨青王公路大桥；
　　中桥：吹笛河中桥，武黄公路2号立交桥。
　　全标段共计T梁444单线孔（888片），均采用《时速160公里客货共线铁路预应力后张法简支T梁（2005）2101》通用图施工，结构类型为有碴轨枕后张法预应力混凝土T形梁，单线由两片组成，双线由四片组成，计算跨度为24m和32m。
　　2前期准备工作：
　　2.1方案比选结果
　　本工程桥梁分布主要集中在两大块、一小块。两大块分别为大桥南岸段和九峰风景区段，其中南岸段包括货线左线1#引桥、货线左线2#引桥、货线右线引桥、普客左线引桥及普客右线引桥，该部分T梁数量为636片，占全标段T梁总数的71.6%。该部分工期最紧张。该段前接主桥，后接武钢胡家山路基，开工初期，主桥尚在建设，后面胡家山征地拆迁根据当时的判断无法在短时间内启动，前后无法连通，意味着采用铁路架桥机，根本没有通道，如果等通道拉通，则工期根本不可能满足要求。而且，根据设计文件，原楠姆庙车站需进行拆除，拆除后的车站空地可很好的满足制梁场建设的要求。经反复调查研究，针对铁路架桥机必须通过既有线运至桥位的特点，受引入通道的限制，决定采用对公路架桥机进行改造，改造后公路架桥机散件运输、现场拼装就位的方式，解决了通道不通的问题。根据架梁的大方案，则要求必须选择合适的预制梁场。第二，九峰区段因位于后期开通段，且具备铁路架桥机架梁进路的条件，采用铁路架桥机进行架梁。第三，武汉站引入武昌东编组站间肖马杨1#特大桥共计42片梁，且两端线路短期无法连通，没有铁路架桥机进路，决定采用现场制梁，采用公路架桥机进行架设。
　　2.2公路架桥机与铁路架桥机相比较优缺点
　　2.2.1针对铁路架桥机必须通过既有线运至桥位的特点，受引入通道的限制，而采用改造后公路架桥机散件运输、现场拼装就位的方式，解决了通道不通的问题，提高了架梁组织的灵活性，从而为梁场选址创造了良好的条件。
　　2.2.2在双线铁路桥梁架设施工中，改造后的公路架桥机，可实现全幅机械横移梁片，达到一次落梁到位，比较常规铁路桥机采用单铺双架具有明显的优势。
　　2.2.3铁路架桥机轨道梁底部小车的轨距可以改变，打破了传统铁路标准规距1435MM的限制，增强了横向的稳定性。
　　2.2.4上部主梁的间距可以改变，可以实现不同宽度梁体的架设。
　　2.2.5采用轮胎式运梁车，灵活方便。
　　2.2.6公路架桥机改造可利用旧设备，解决了好多设备的闲置问题，为企业和社会创造了价值；
　　2.2.7该设备结构安全、性能可靠、操作简便、成本低，大方便了梁体的横向移动，具有很大的推广价值；
　　2.2.8铁路架桥机受制约因素多：①必须临近既有线或修运梁专用线；②运梁使用特种平板车运梁；特种平板须上报年度计划；③在铁路局申请要点施工；④铁路桥机的拼装有足够的场地并有运输线路。而新建铁路大都远离既有线路，这就势必造成必须为铁路架桥机修筑运梁专线。而此费用高达每公里几百万元。
　　2.3方案控制要点
　　根据制架梁总体方案要求，即梁场设在楠姆庙车站内，主桥南岸采用改造后的公路架桥机架设，九峰段桥梁通过既有线运输和采用铁路架桥机进行架设，肖马杨采用公路架桥机架设。铁路架桥机架设工艺和方案已很成熟，而利用公路架桥机进行架设铁路T梁是一种尝试，是一种创新。
　　要解决公路架桥机架设铁路梁，则筹划和施工的控制要点有：第一，公路架桥机的改造如何实施，怎样更好的适应铁路桥梁架设的实际；第二，架梁方案需要很详细的研讨，该架桥机各种工况如何满足铁路各种构筑物的承载要求，则架梁方案对应的结构检算必须通过。第三，架梁实施中各种细节必须高度掌握和监控，确保安全生产。
　　2.4构筑物检算说明
　　为满足公路架桥机的施工载荷在各种工况下能够满足所经过所有构筑物的承载能力，委托铁四院对桥墩下部结构及连续梁部分进行了检算，委托中铁咨询对上部T梁本身进行了检算。检算结果均能满足。
　　3架桥机改造前、后的比较：
　　3.1架桥机改造后的概况：
　　3.1.1架桥机改造前总图：
　　
　　3.1.2改造前的架梁主要工序
　　3.1.2.1过孔：
　　1#支腿支撑在桥台上，2#支腿支撑在纵向移动钢轨上，0#支腿、3#支腿悬空。2#支腿沿钢轨纵向移动到一定尺寸后使用天车捆梁配重前进，达到下孔墩帽上支垫稳固、牢靠。
　　3.1.2.2喂梁：
　　过孔完成后，0#支腿支撑在墩帽上，1#支腿支撑在横移轨道上，2#支腿悬空，3#支腿支撑稳固、牢靠。
　　3.1.2.3架梁：
　　喂梁完成后，收起3#支腿，使3#支腿悬空，此时架桥机处于0#支腿和1#支腿的支撑上，可实现直接横移到位。
　　3.2架桥机改造后的概况：
　　3.2.1设备改造后的总图：
　　                     
　　3.2.2改造后的架梁主要工序
　　3.2.2.1过孔：
　　中支腿支撑在桥台上，后支腿支撑在纵向移动钢轨上，前支腿悬空前进。前支腿纵向移动到一定尺寸后使用天车捆梁配重前进，达到下孔墩帽上支垫稳固、牢靠。
　　3.2.2.2喂梁：
　　过孔完成后，前支腿支撑在墩帽上，中支腿支撑在横移轨道上，后支腿支撑在桥面上，开始喂梁。
　　3.2.2.3架梁：
　　喂梁完成后，收起后支腿，使后支腿悬空，此时架桥机处于前支腿和后支腿的支撑上，可实现直接横移到位。
　　3.3架桥机改造的关键技术：
　　3.3.1对原来架桥机的3#支腿和2#支腿合二为一，统一为后支腿。2#支腿具有的移动功能和3#支腿具有的减少悬臂端长度配合完成喂梁统一到后支腿上，使改造后的桥机后支腿具有配合喂梁和纵向移动的功能。
　　3.3.2将改造后的后支腿使用钢横梁将两个轮箱向内侧移动到间距2.5m。
　　3.3.3设备功能、质量研究总结：
　　设备经改装后能适应多种工况的铁路梁架设。
　　武汉货车外绕项目部单线梁，两片梁间距为2.2m；双线梁两片中梁间距为2m-3m不等。前支腿和中支腿都支撑在横移钢横梁上，不会出现偏载的情况，架桥机过孔、喂梁工序中后支腿传到桥面上的偏载力将会对已架设桥梁的安全产生较大的影响。
　　桥机改造后就可以避免这些安全隐患，架设单线梁时，两片梁中对中为2.2m，桥机的后支腿间距为2.5m，T梁的腹板宽度为0.21m，桥面受力点偏出腹板中心4.5cm。架设双线梁时，由于两片中梁间距变化，可以直接在其中一侧线路上进行作业，此时，中梁和边梁的间距为2.1m，桥面受力点偏出腹板中心9.5cm。经铁专院对该工况进行检算，均满足要求。
　　4公路架桥机架设铁路梁工艺简介（以32m梁为例）
　　4.1架桥机过孔工况
　　第一步:后支腿支撑到桥面，前支腿支撑到墩帽上，顶起后支腿油缸使中支腿悬空。
　　第二步:中支腿在天车的协助下沿主梁向前移动到已架设梁端。距离梁端静距为40cm。
　　第三步:中支腿支撑在梁端，后支腿支撑在已架设梁体上，并沿钢轨前移，前支腿悬空前进24m（主梁上油漆标志）后停止，准备挂梁配重。
　　第四步:运梁车运梁至架桥机后支腿处使用前天车将梁捆绑，捆绑后不起吊，天车将钢丝绳拉紧即可。配重完成后，架桥机继续向前，配重梁与桥机、天车同步前进，直至前支腿到达下孔梁墩帽上，将前支腿支垫稳固、牢靠。
　　
　　4.2架桥机架梁施工工况
　　第一步：运输车把预制T梁运送到架桥机后支腿处，然后使用前天车梁吊起并提升10CM脱离拖车。前天车提梁前进，运梁后台车随前天车同步前进，运梁后台车运行到后支腿处后，使用后天车将梁吊起，并与前天车同步前进。
　　第二步：两天车起吊纵向前移，架桥机沿横移轨道横移将梁直接放置就位。如下图：
　　第三步：主动牵引车后退连挂从动运梁车返回梁场重新装梁。
　　4.3架桥机架梁顺序
　　4.3.1架梁顺序
　　架设铁路双线梁时，架桥机中心线和桥墩台中心线重合，过孔步骤和架设梁步骤如上所述。在架设顺序上，应先架设一侧边梁，再架设旁边的一片中梁。然后再架设另外一侧边梁，最后架设中梁。如果按照1234的顺序编号，架梁顺序为1243。
　　4.3.2预制梁倒装、吊运
　　预制梁由运梁车运输到架桥机后部，利用吊梁钢丝绳将预制梁捆绑，预制梁和钢丝绳接触的四角处均用护角铁瓦保护，防止吊梁过程中钢丝绳对梁体造成损坏，钢丝绳捆绑预制梁后，利用起吊天车的卷扬机直接将捆梁钢丝绳起吊，达到起吊预制梁的目的。
　　4.4架桥机架设首跨和末跨梁：
　　架桥机前支腿可通过油缸和拆装支腿来调节高度，中支腿固定，后支腿通过油缸调节高度，架设首片梁和正常架梁工况和顺序一样。架设末跨梁时，前支腿支撑在桥台或已架设完成的梁体上。通过调节前支腿高度即可达到正常架梁工况。
　　4.5架桥机架设24mT梁
　　本标段中有32m和24m两钟规格的T梁，架设24m梁时，架桥机跨孔工序中，首先前支腿跨22m后配重，完成跨孔工序，架梁同32mT梁。
　　5架梁实施情况总结及安全保证措施
　　5.1从实际的情况来看，随着操作工人的配合默契和熟练程度的提高，实际架梁进度达到了单线每天3孔，双线每天2孔的进度。
　　5.2安全保证措施
　　5.2.1人员到场要求：
　　架梁期间以下人员必须到场：监理人员、局指安质部人员、项目分部主管领导盯岗、项目分部安全员。
　　5.2.2工艺流程要求：
　　5.2.2.1运梁车准备运梁前（不少于一天），由架桥队技术员通知项目分部技术员，由项目分部技术员向监理工程师提供所有待架T梁的技术证明书，经监理工程师检查确认后，由项目分部技术员通知制梁队技术员准予从存梁场提梁。
　　5.2.2.2架桥队负责人将支座十字线恢复（根据下构施工队弹出的螺栓孔中心线），自检相邻两片梁的间距，合格后报验项目分部技术员，检查合格后报验监理工程师。
　　5.2.2.3梁片在运梁车上固定牢靠后，由架桥队技术员画出梁端中心线并通知项目分部技术员检查撑、拉情况和中心线尺寸，检查合格后通知架桥队技术员组织运梁。运行过程中架桥队前后台车设专人监控，项目分部技术员过程监控。
　　5.2.2.4运梁至龙门吊处后，架桥队程运利自检龙门吊钢丝绳有无串绳、夹绳现象，钢丝绳有无破损、断丝现象，护梁铁瓦安放是否合适等其它的情况。项目分部技术员对龙门吊钢丝绳、护梁铁瓦进行复查。
　　5.2.2.5提梁至桥面轮胎运梁车上后，对梁片进行撑、拉加固。加固完成后，架桥队向项目分部技术员报验，检查合格后报验监理工程师检查，监理检查合格后开始运梁。运梁时前后台车设专人盯控轮胎走行线和运梁安全状态。
　　5.2.2.6运梁至架桥机处，各准备工作完成后，架桥队技术员报验项目分部技术员，由分部技术员检查喂梁前的准备工作，检查合格后报验监理工程师检查。监理检查通过后，开始喂梁。喂梁过程中，架桥队盯控起吊钢丝绳，要求排绳顺畅、不夹绳，保证运梁天车、台车的行走一致性。
　　5.2.2.7纵移梁到位后开始落梁，落梁至距支承垫石30cm左右时开始横移。横移到位后安装支座螺栓、吊线锤对中就位。边梁使用外侧撑方木、内侧垫枕木块和方木楔，架设中梁时统一垫枕木块、方木楔。支撑牢靠后，架桥队技术员报验项目分部技术员，检查合格后报验监理工程师，监理检查通过后摘除钢丝绳，才可进行下道工序施工。
　　5.2.2.8相邻梁架设完成，临时支撑报验通过后，及时焊接两端和中间隔板钢板。整孔梁架设完毕后，隔板钢板按要求焊接完成，波纹管钢绞线全部穿上拉紧，拆除内侧临时支撑（此时，两边梁外侧斜支撑不拆除），由项目分部技术员报验监理工程师，经检查合格后方可进行过孔和下孔梁架设施工。
　　5.2.2.9架桥机过孔前准备完毕后（导向轨安装加固好，1#支腿在两端支撑牢靠水平等），由架桥队技术员报验项目分部技术员检查合格后报验监理工程师检查，合格后方可进行过孔作业，过孔时技术员全过程盯控。
　　5.2.2.10过孔完成，由架桥队技术员检查0#、1#支腿横移轨道的支撑和水平，合格后报验项目分部技术员检查，检查合格后报验监理工程师检查，监理检查合格后进行下道工序施工。
　　5.2.2.11架梁全过程由分部主管领导全面检查和盯控，确保架梁安全和质量。
　　6、总结：
　　我部通过公路架桥机进行适当的改造用于铁路梁架设并于2009年5月5日完成了608片铁路T梁的架设。
　　公路桥机改造后架设铁路梁，为公路、铁路建设市场设备的通用性做了初步尝试，避免了大型设备的浪费现象。在目前铁路架桥机有限和公路架桥机闲置的情况下，对公路架桥机用到架设铁路梁的技术综合应用的研究具有重要的历史和现实意义。在实际的工程施工中收到了良好的效果，产生了可观的经济效益和社会效益。