HZQ900型架橋機在哈大客運專線穿越8 m限高的轉場施工技術

歐云峰,王 亮

(1.中交第二航務工程局,武漢 412007；2.鄭州市華中建機有限公司,鄭州 450041)

1 概述

由于我國幅員遼闊,地形、地勢差異較大,客運專線(高速鐵路)中的橋梁所經行地區(qū)情況千差萬別。為提高橋梁的施工質量和效率,并使資源配置最優(yōu),目前我國普遍采用現場集中制梁,而且梁廠選址一般在施工區(qū)段中部,提高了運架設備經行橋梁架設作業(yè)時的效率。因梁廠在施工區(qū)段中部,橋梁架設在一個方向施工結束后,需要架橋機調頭、返回梁場。在哈大客運專線就出現客運專線與哈爾濱市四環(huán)路相交匯(即公路跨鐵路橋)的情況,而且它們之間凈空高僅有8 m,架橋機的通過空間高度要求13.5 m；如何方便快捷地讓架梁設備通過公路跨鐵路橋,這成為中交二航局哈大項目部需要解決的一個難題。

2 HZQ900型架橋機的主要特點、結構形式及低位轉場作業(yè)的難點分析

2.1 HZQ900型架橋機的主要特點

HZQ900型架橋機是鄭州市華中建機有限公司針對客運專線(高速鐵路)900 t混凝土箱梁的架設而研制開發(fā)的具有獨立自主知識產權的導梁式大型橋梁施工設備,該設備能滿足不同跨度梁(32、24、20 m等)的架設和曲線橋梁(曲線半徑R≥600 m)的施工要求；其配備有低位馱運轉場支撐架,所以經過簡單折疊拆卸后在運梁車的輔助馱運下能方便通過提籃拱、疊橋、隧道等限界建筑。

2.2 HZQ900型架橋機的主要結構形式

HZQ900型架橋機主要由主縱梁、前懸臂、后支腿、前支腿、輔助支腿、起重天車、輔助小車、卷揚機構、下導梁、轉場支架、電器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、梯道欄桿等組成(圖1)。以下就低位轉場用到的部件進行簡要介紹。

圖1 HZQ900型架橋機

2.2.1 后支腿

后支腿的主要功能：①作為架橋機架梁時的后支點,支撐在混凝土箱梁橋面；②過孔走行時的后支點,由走行機構驅動架橋機縱移過孔。后支腿為“O”形箱梁結構,由后支腿第一段、第二段、第三段、第四段及后走行機構組成,各段之間采用高強螺栓連接,其中第一段質量達30 t。

2.2.2 前支腿

前支腿是架橋機的前端支點,支撐在架橋機施工的前方橋墩上,變跨作業(yè)時通過與主梁的變位孔群實現變跨。末跨梁架設時,前支腿的折疊段折疊收起,由伸縮立柱支撐在橋臺、連續(xù)梁或提籃拱橋端部橋面。前支腿整體為門架結構,主要由上走行機構、上橫梁、中橫梁、外導套、內導柱、伸縮油缸、螺旋微調機構組成。

上橫梁和外導套之間設有折疊鉸座,利用手拉電動葫蘆將前支腿整體向前翻轉成水平狀態(tài),以實現整體低位馱運。

2.2.3 輔助支腿

輔助支腿在架橋機過孔時是整機的前端支點,力作用在下導梁上。主要由上、下走行機構、上橫梁、外導套、內導柱、伸縮油缸組成。它的低位馱運方式同前支腿。

2.2.4 馱運支架

馱運支架由1套后門式支架和2套伸縮機構組成,該轉場設備既能實現架橋機高位轉場又能實現低位轉場功能。

門式支架為簡單的門式框架結構,由上橫梁、上下立柱及折疊鉸座組成。其主要功能是架橋機轉場伸縮機構需要進入架橋機安裝時,門式支架作為后支點代替后支腿,即可讓運梁車能開入架橋機腹部。

伸縮機構主要由頂橫梁、底橫梁、伸縮立柱組成,其中伸縮立柱由內、中、外三套管組成,其上有等間距的銷軸孔,可以使架橋機逐級降到低位。

2.3 低位轉場作業(yè)的難點分析

由于HZQ900型架橋機自身質量達600 t,如此龐大的機體在運輸、高空吊裝、調頭過程中的組織和作業(yè),與工作人員人身安全和工程成敗息息相關,這就要求架橋機馱運轉場必須安全高效。如果對架橋機采取分解拆除通過,將要花費大量的人力、財力,還要嚴重影響哈大工程的整體工期。

為此,項目部專門工作組和設備生產廠家制定了HZQ900型架橋機低位穿越哈爾濱市四環(huán)路的詳細方案,采取低位馱運、加固設備等方式,確保架橋機能安全、快速通過限高。首先,對于架橋機主梁以下的大型(尺寸大、質量大)結構能通過折疊降低高度就不拆除,所以選定拆除O形腿第一段及走行,折疊O形腿第二段、第三段,折疊前支腿、輔助支腿；其次,對于架橋機主梁上部復雜的機械傳動及電器控制部分如卷揚機構、發(fā)電機組、電器控制室等都不能拆,因為它們的恢復都比較花費時間,所以選定搬移O形腿第四段、中橫梁門架。下面重點介紹HZQ900型架橋機超低位轉場運輸的工況和設備運輸的安全技術設計,以便總結推廣。

3 穿越8 m限高的轉場施工步驟

步驟一：

末跨架設完畢,先借助輔助支腿下走行、起吊小車等機構將下導梁從前方退出到后支腿位置；然后用后起重天車、運梁車上的馱梁小車將下導梁放置在運梁車上,再將其運至梁場(圖2)。

圖2 低位轉場步驟一

步驟二：

在架橋機下指定位置安裝門式支架,安裝完畢后,收回后支腿頂升油缸,使門式支架承力；并將后支腿第一段連同后走行機構拆除；在架橋機起重天車的吊具上安裝一個可旋轉的臨時吊鉤,然后將后支腿第一段旋轉90°后放置在運梁車上(圖3)。

圖3 低位轉場步驟二

步驟三：

在架橋機起重天車的車架上安裝一臨時支頂油缸,然后分別將后支腿第四段、中橫梁門式支架頂起并搬移放置在主梁上；運梁車返回梁場將安裝好的伸縮機構運載著(縱向)開入架橋機內部,并將1號、2號伸縮機構伸出并與運梁車用高強螺栓連接(圖4)。

圖4 低位轉場步驟三

步驟四：

(1)將伸縮機構與運梁車、架橋機用高強螺栓連接,使伸縮機構承力；

(2)利用2×10 t電動手拉葫蘆將后支腿第二段折疊到其法蘭板與第三段腹板垂直位置；

(3)利用10 t電動手拉葫蘆,借助輔助天車將輔助支腿折疊收起；

(4)利用2×10 t電動手拉葫蘆,借助前懸臂將前支腿折疊收起,并保證其最低點離地面有200 mm間隙；

(5)拆除門式支架下立柱(圖5)。

圖5 低位轉場步驟四

步驟五：

(1)利用1號、2號伸縮機構的導套導柱及液壓系統(tǒng)將架橋機整體下降4.4 m；

(2)拆除門式支架的上立柱,然后再將架橋機整體降落300 mm,保證架橋機整體加上運梁車高度在8 m以內；

(3)開始低位馱運(圖6)。

圖6 低位轉場步驟五

4 穿越8 m限高的轉場中的技術創(chuàng)新點

(1)起重天車改造

在起重天車的吊具上安裝可旋轉的吊鉤,以方便轉運后支腿的第一段并使其轉動90°后放置在運梁車上；在起重天車的車架上安裝頂升油缸,以方便搬運后支腿第四段及中橫梁,這樣做有利于整機高度的降低。

(2)伸縮機構的技術創(chuàng)新

目前,與架橋機配套的馱運轉場設備也有好幾種形式,但大都只能實現高位馱運,唯有像伸縮機構的三套管結構形式能使架橋機直降幾米后落在運梁車上,并且伸縮機構還不超出架橋機高度。伸縮機構的頂橫梁與主梁的連接采用八字斜口法蘭連接方式,使運梁車馱運伸縮機構進入架橋機腹部就能與架橋機對接,而不用借助吊車。另外還將法蘭上的孔群設計成長條孔狀,使對位更加方便。伸縮機構的底橫梁與運梁車之間采用8個丁字鉸座卡緊鎖定,以保證高位馱運時整體的安全穩(wěn)定。

5 結語

HZQ900型架橋機在哈大客運專線哈爾濱市區(qū)段完成了530孔箱梁的架設任務,成功實現了架橋機3次高位馱運轉場和架橋機一次低位穿越凈空8 m的哈爾濱市四環(huán)路公路跨鐵路橋的施工轉場作業(yè),為以后類似客運專線(高速鐵路)進入大中城市市區(qū)出現的架橋設備通過限界作業(yè)提供了實踐經驗。實踐證明,HZQ900型架橋機是一種安全可靠、成本低、方便快捷、性能全面、適應性強的大型橋梁施工設備,特別是在需要頻繁轉移場地的作業(yè)工況及過隧道、疊橋、提籃拱等限界能發(fā)揮巨大的作用,經過熟練操作后,3 d內就能完成轉場調頭工作。

[1]GB/T3811—2008,起重機設計規(guī)范[S].

[2]TBJ2—96,鐵路橋涵設計規(guī)范[S].

[3]鐵建設[2005]140號,建時速200～250 km客運專線鐵路設計暫行規(guī)定[S].

[4]GB50017—2003,鋼結構設計規(guī)范[S]．

[5]GB3766—83,液壓系統(tǒng)通用技術條件[S]．

[6]王金諾，于蘭峰.起重運輸機金屬結構[M].中國鐵道出版社，2002.