大西客運專線長大坡道過隧道運架梁施工關鍵技術研究

趙省建

（中鐵三局集團第三工程有限公司，山西 太原030006）

1 工程概況

大西客運專線站前七標線路位于臨汾霍州市和洪洞縣境內。線路起止里程為DIK442+546.69—DIK497+170.42，正線長度55.501km，合同價40.2億元，建設總工期54個月。

本標段霍州制梁場位于李家峰隧道大里程的改DK456+450處，有85孔鐵路客運專線雙線簡支箱梁需穿過李家峰隧道進行運輸架設，其中32m梁76孔、24m梁8孔、非標準跨徑27.5m梁1孔。該段最短運距9.737km，最長運距13.903km。

李家峰隧道全長2 882m，隧道進口里程改DK448+123，出口里程改DK451+005，線路縱坡為30‰下坡，其中：改DK449+867.70至改DK451+005段計1 137.3m位于半徑為7 000m的平面曲線上，其中緩和曲線長540m，圓曲線長597.3m，其余段落為直線地段。

2 長大坡道運架橋施工難點及解決方案

2.1 施工難點

1）施工設備不適應 在30‰長大坡道過隧道運架梁時由于隧道斷面空間有限，只有采取適當的工程措施和對運梁車進行設備改造才能滿足需要。

2）安全風險高 在30‰長大坡道上過隧道運架梁，設備在動力、工作狀態等方面與洞外常規運梁相比發生很大變化，引發安全風險因素增多，且均為目前技術條件和現有管理手段無法控制的不可接受風險因素，只能通過技術改進和設備改造手段進行解決。

3）工期形勢嚴峻 自2011年4月1號開始架梁至2012年年底，霍州梁場架梁完成528孔，完成總數613孔的86.1%，梁場待架的箱梁數量多。根據新的建設單位總體施組計劃及對該標段施組的批復，霍州梁場要求于2013年3月12日架設完成。為完成工期目標，運架梁速度必須達到正常條件下的架梁工效指標，然而，在30‰長大坡道上過隧道運架梁大大降低了施工工效。根據實際運架梁的速度統計，在一運一架設備配置條件下，采用國產運梁車運距為0～7km范圍工效僅為1.0孔/d。特別是運梁車在30‰坡度上負重上坡行駛時的洞外最高時速僅為0.7km/h，而正常的負重運梁速度為3km/h。綜合運架梁工效僅為正常條件下的1/3。以此折減系數推算架梁工效，架梁時間將持續至2015年4月28日，遠不能滿足全線和標段的總體工期要求，為此必須設法提高運架梁速度。

2.2 解決方案

在以往客運專線橋梁架設中從未遇到過30‰長大坡道過隧道運架梁施工，沒有成功經驗可借鑒，且鐵路橋梁架設對工程質量和安全的要求非常嚴格，橋梁架設又屬于高空作業，長大坡道過隧道運架梁更增加了安全風險，存在如運梁車過隧道遛坡、架橋機傾覆等重大危險。

為滿足施工工期目標，需在隧道及其進出口路基施工中采取相應的工程措施，又要對運梁車進行相應的技術改造才能確保施工的順利進行。

1）隧道施工措施 為滿足運梁車分別運輸架橋機和簡支箱梁從隧道內輪廓空間內通過，經計算需在隧道仰拱完成后將仰拱填充層分成2次施做，即過隧道架梁前施做第1層隧道仰拱填充，過隧道架梁完成后，施作剩余隧道仰拱填充。

2）隧道進、出口路基施工措施 為滿足運梁車分別馱運架橋機和簡支箱梁順利進入隧道內輪廓空間內，經CAD畫圖計算在隧道進口改DK448+123—改DK448+113段線路縱坡仍順接洞內坡度維持30‰，改DK448+113—改DK448+042.51段調整為40‰。在隧道出口改DK451+005—改DK451+045段將線路縱坡由30‰調整為28‰。變坡點處適當設置豎曲線。

3）增設會車道，實現“兩運一架”為滿足架梁工期目標，該段架梁擬采用“兩運一架”方案，結合現場地形，擬在李澗2號特大橋（含路改橋、東城大橋）西安臺后路基工點改DK446+985—改DK447+065段線路右側設運梁車會車道一處。會車點長80m，將原路基加寬15m。

4）運梁車技術改造 運梁車采用德國KIROW公司生產的KSC900型運梁車。根據本段30‰長大坡道過隧道運架梁的實際情況，對運梁車的動力、制動部分及馱梁臺車進行檢修和技術改造，采取增加2套制動系統，分別為液壓制動和緊急空氣制動，以確保運梁萬無一失。

3 運架梁主要施工技術

3.1 運梁車低位馱運架橋機過隧道

3.1.1 施工準備

1）在過隧道前對運梁車和架橋機進行詳細檢查，做好檢查記錄，確保設備完好。

2）復測隧道空間尺寸是否滿足架橋機過隧道要求。

3）為確保過隧道安全，必須在隧道兩側和中心設置間距3m、長2m、寬10cm的反光標志。距隧道進出口50m范圍的路基及隧道路面上用白色油漆連續畫出運梁車行車時輪胎外側邊線及路基中心線。

4）檢查路面平整度是否符合要求，路基承載力是否大于運梁車輪胎接地比壓力0.6MPa。

3.1.2 輔助導梁式架橋機過隧道

1）步驟1①安裝油缸伸縮套并頂升到位；②拆除后支腿下橫梁放于橋機前部；③安裝臨時支腿；④落回油缸伸縮套。

2）步驟2①運梁車進入架橋機下部；②后支腿下橫梁轉90°置于運梁車上；③支起油缸伸縮套；④拆除臨時支腿；⑤折疊后支腿；⑥向后折起前支腿。

3）步驟3①利用油缸伸縮套將橋機下降4m；②運梁車降到低位，馱運主梁穿過隧道。

3.1.3 架橋機過隧道后組裝

1）步驟1運梁車低位馱運架橋機通過隧道。

2）步驟2運梁車運行到橋頭位置，落下下導梁。

3）步驟3落下并安裝輔支腿，頂升油缸，使運梁車前支點脫離接觸。

4）步驟4同時開動運梁車活動枕梁和輔支腿電機，架橋機前移。

5）步驟5在對應頂升油缸的位置加臨時墊墩，后支腿頂升油缸和輔支腿油缸同時頂升。

6）步驟6落下并安裝前支腿，扭轉并安裝后支腿。

7）步驟7收油缸，運梁車返回，用前天車和輔支腿吊起下導梁，安裝下導梁前后支腿（需起重機配合）。

8）步驟8①運梁車運行到橋頭位置；安裝后支腿下橫梁；②運梁車返回梁場取梁。

3.2 運梁車運梁過隧道

為將KSC900型運梁車整車高度由3.50m降到3.05m，通過重新設計制作運梁小車和固定承梁支座，可將整體高度降低350mm，并將橡膠墊由原設計的165mm厚更換為65mm厚，這樣運梁車行駛位高度能降至3.05m。

運梁車外側輪胎寬度為6 900mm，為保證箱梁能夠通過隧道，將隧道仰拱填充寬度定為7 300mm，中心填充最大厚度為423mm。運梁車背梁后在隧道內的相對尺寸如圖1所示。

圖1 運梁車運梁過隧道斷面

由運梁車運梁過隧道斷面測得箱梁翼緣板距離隧道壁僅267mm，接觸網桿距離隧道壁僅為311mm。外側輪胎邊緣投影下的仰拱填充厚度僅為45mm，內側輪胎投影下仰拱填充最大厚度僅為300mm左右。KSC900型運梁車為大輪胎16軸線平板運輸車，最大負載1 146t（包含車身自重246t）。每個軸線負荷為72t，單個輪胎負荷為18t。如此大的承載負荷加之填充厚度不夠，薄厚不均，運梁車重載運梁過程中極易將仰拱上的混凝土填充層壓壞導致運梁車在隧道內拋錨的嚴重后果。為滿足隧道內運梁安全，必須在混凝土填充層上鋪設鋼板，增大受力面積以分散輪胎負載對混凝土填充層的沖擊。

4 結語

針對30‰長大坡道過隧道運架梁施工難點，通過增設會車道、運梁車技術改造等取得良好的施工效果。在此基礎上，通過組織、技術和管理措施，達到項目確定的“確保全部工程達到驗收標準及設計要求，工程一次驗收合格率達到100%，對工程的質量自檢檢測率達到100%”的質量目標；建立安全保證體系，通過安全、組織、管理、經濟、技術等保證措施，實現無重大設備、交通及火災事故；杜絕因工死亡事故，年輕傷率小于5‰，杜絕重大傷亡事故，創建安全標準工地的安全目標。工程實踐表明，各項技術及管理措施在保證工程質量及安全生產方面發揮積極作用，取得良好的社會效益。