高速鐵路雙線變單線首孔箱梁架設施工技術研究

摘 要：因雙線變單線首孔單線箱梁架設時架橋機后支腿支點支立于雙線箱梁頂板及翼緣的薄弱位置處，出現受力偏載等極罕見的復雜工況，因此在國內高鐵雙線變單線箱梁架設施工中，通常需在雙線箱梁架設完成后，采用現澆工藝制作首孔單線箱梁，作為架橋機過渡線，而后再進行單線箱梁架設;在必須采用架橋機架設時采用的是在架橋機后支腿支點下方，即雙線箱梁翼緣板下設鋼墩支撐，在雙線箱梁腹腔內設內支撐方法對受力偏載雙線箱梁進行加固，此方法已有成功案例，但內外鋼支撐精度要求高，鋼構件安裝費時、費力、工作量大。本文針對新建梅州至潮汕高速鐵路雙線變單線首孔箱梁架設施工出現的實際問題，結合自有JQ550架橋機與YL550運梁車機械性能和現場具體施工工況，采取運梁車馱運架橋機偏離單線梁線路中心站位，并采用鐵路單線架橋機支撐裝置，成功解決“踩雙架單”技術難題;并對雙線變線間距連續梁在運架梁工況下的梁體受力狀況進行檢算，驗證了現場架設施工的安全性、可行性和經濟性，此施工工藝并在京雄客專架梁施工中再次得到驗證，為國內同類高速鐵路箱梁架設施工提供參考。

關鍵詞：踩雙架單;架橋機支撐裝置;單線箱梁

1 引言

隨著國內高鐵建設的飛速發展，全國高鐵網絡已初步形成，新建高鐵線路需要并入既有的國家鐵路干網，從而造成雙線變單線情況不可避免，采用更簡便、快捷施工工藝解決“踩雙架單”工況下存在的技術難題尤顯必要。

2 工程概況

梅州至潮汕鐵路位于廣東省東部，自梅州西疏解引出，經梅州市所轄梅縣區、梅江區和豐順縣，揭陽市所轄揭東區和空港區，止于潮州市潮安縣，線路全長約122.412km。 梅汕鐵路4標段箱梁運架工程共計194孔，包括賈里雙線特大橋116孔，其中32m箱梁108孔、24m箱梁8孔;程畔村單線特大橋39孔單線箱梁，其中32m箱梁31孔，24m箱梁8孔;跨廈深鐵路單線特大橋39孔單線箱梁，其中32m箱梁30孔，24m箱梁9孔。程畔村特大橋與跨廈深鐵路特大橋小里程與賈里特大橋大里程相連，三座橋呈“Y”字形布置。兩座橋均由賈里特大橋136#墩引出，即賈里特大橋136#墩相當于兩座橋的0#臺。賈里特大橋132#-136#墩孔跨布置為（33+2*32+33）m變寬連續梁。

3 架梁設備簡介

梅汕鐵路4標段箱梁運架工程采用采用JQ550型架橋機與YL550型運梁機配合完成箱梁的架設作業。JQ550型架橋機為前后帶懸臂的一跨式雙主梁架橋機，后支腿輪軌和前支腿托壓輪支撐走行過孔，起重小車和馱梁臺車拖拉取梁。可以架設32m、24m、20m等跨及變跨高速鐵路、客運專線預應力混凝土單線單箱梁，適應架設最小曲線半徑500m，適應架設最大縱坡30‰，額定起重量550t。能方便架設首末跨梁、曲線梁;能通過運梁車裝設托架后，馱運過250km/h單線隧道實現橋間轉移;能在250km/h雙線隧道口大于32.7米以及進隧道口大于20米的距離時實現隧道口架梁。

YL550型運梁車適用于高鐵550噸級單線混凝土箱梁的運輸并能與JQ550架橋機配合完成梁片架設。能夠方便快捷的把梁片從預制場地運至架梁工位，為架橋機喂梁配合架橋機完成相應的架梁作業，運梁車的有關參數和要求滿足相應架橋機的要求，且能馱運架橋機實現橋間短途運輸。運梁車具有雙向作業功能，即無需調頭即可運梁和架橋機轉場馱運。

4 “踩雙架單”首孔單線箱梁架設難點分析

4.1 難點一：

JQ550架橋機由YL550運梁車馱運到位后，需要安裝架橋機后支腿臨時支撐，以便運梁車退出。按照運梁車單線梁中心線馱運時，架橋機后支腿臨時支撐站位如圖4-1，架橋機右側臨時支撐偏離變寬連續梁腹板較遠，位于翼緣板薄弱處，雙線箱梁偏心受力。

4.2 難點二：

在使用JQ550架橋機進行雙線箱梁變單線箱梁首孔架設時，架橋機后支腿支點支立于雙線變寬連續梁頂板及翼緣的薄弱位置處。此時，箱梁受力不能滿足要求。

本次架梁施工使用的JQ550架橋機用于高速鐵路、客運專線單線箱梁的架設施工，與YL550運梁機配合完成單線箱梁的運輸架設作業。JQ550架橋機為雙主梁三支腿結構。

在進行雙線箱梁變單線箱梁首孔架設時，架橋機后支腿支點支立于雙線變寬箱梁頂板及翼緣的薄弱位置處，出現受力偏載，見圖4-1。通過受力分析檢算結論顯示：架橋機過孔時，箱梁受力滿足要求;架橋機架梁時，箱梁受力不能滿足要求。

5 雙線箱梁加固方案介紹

為避免架設首孔單線異型箱梁時，架橋機相對于雙線箱梁本體的非對稱受力和明顯的偏壓現象， 目前高速鐵路雙線變單線首孔單線箱梁架橋機“踩雙架單”架設，國內首例是兄弟單位在津保鐵路施工中采用的對雙線箱梁進行加固方案，即對應架橋機翼緣板處后支腿位置，在橋墩上方設臨時外支撐，同時在雙線箱梁內側孔腔內搭建內支撐，以平衡架橋機架梁工況下對雙線梁的不平橫受力狀況，確保架橋機各種架梁工況下處于穩定狀態，具體如下：

在單、雙線共用橋墩上方搭建臨時輔助外支撐結構，支撐結構由600t液壓千斤頂、加厚鋼板、橡膠防滑墊板、無縫鋼管組成，無縫鋼管與上、下兩端加厚鋼板通過加勁板焊接連接，液壓千斤頂與橋墩表面以及下端加厚鋼板的接觸面、上端加厚鋼板與翼緣板下部表面的接觸面均緊密連接，在梁底以及橋墩上方之間放置工字鋼，支撐在雙線梁支座附近，保護兩側支座，確保支座不會脫空，確保臨時支撐穩固、可靠。

在架橋機后支腿正下方的箱體腔室內設置豎向內支撐，內支撐結構與外支撐類似。

此方案雖能有效解決架梁工況下雙線梁的不平衡受力，并有成功案例，但內外鋼支撐安裝精度要求高，安裝費時、費力、工作量大，特別是臨時鋼支撐在動載作用下受力不穩定，易對支座造成損害。

6 更簡便“踩雙架單”施工技術研究

結合梅州至潮汕鐵路施工工況特點，本次架梁采用1臺JQ550架橋機及配套YL550運梁車配合施工。梁場選址位于賈里特大橋0號臺臺前（DK114+450線路右側），采用運梁車通過運梁通道上線的方式。

兩次首孔梁架設施工順序為先進行跨廈深鐵路特大橋架梁，再進行程畔村特大橋首孔箱梁架設。

針對“踩雙架單”特殊工況下的兩個施工難點，分別采取措施予以解決。

6.1 運梁車馱運架橋機偏離單線梁線路中心站位

針對難點一“運梁車按單線梁中心線馱運時，架橋機右側臨時支撐偏離變寬連續梁腹板較遠，位于翼緣板薄弱處，雙線箱梁偏心受力”，采取運梁車馱運架橋機偏離單線梁線路中心站位，使架橋機后支腿支點位于雙線梁腹板內側，確保此時雙線梁受力穩定。

即當運梁車馱運架橋機到達橋頭馱運到位時（前支腿立于墊石上方），需要與單線梁中心線偏離一定角度，保證后支腿臨時支撐站位向中間橫移1010mm，前支腿柱體中心線位于墩臺中心前方400mm處，運梁車站位和架橋機前、后支腿站位如圖6.1所示。

6.2 采取架橋機支撐裝置

針對難點二“在使用JQ550架橋機進行雙線箱梁變單線箱梁首孔架設時，架橋機后支腿支點支立于雙線變寬連續梁頂板及翼緣的薄弱位置處，箱梁受力不能滿足要求”，為JQ550架橋機后支腿加裝“架橋機支撐裝置”即分載梁，通過該裝置將架橋機與梁片的荷載傳遞給雙線連續梁腹板，減小雙線連續梁翼緣板受力。

分載梁主體采用Q345C鋼材，各部位通過焊接成型。分載梁長11.565m，高0.95m，橫截面呈梯形，底面寬0.7m，頂面寬0.59m。架橋機后支腿間距為3.4m，在架橋機后支腿站位處內部采用添加隔板方式增加強度，在后支腿站位另一側設置錨固裝置，增加分載梁的整體穩定性。分載梁下方墊箱中心距8.48m，與變寬連續梁腹板中心距相同，使架橋機傳遞至分載梁的力全部通過墊箱傳遞至變寬連續梁腹板，避免了連續梁翼緣板受力情況。

架橋機前支腿安放至0#墩后將分載梁通過10T電動倒鏈拖拉至距離連續梁梁最前端，并用倒鏈錨固牢靠，防止掉落;待架橋機二次過孔完成后，利用運梁車前頂升支架配合前支腿升降裝置，將架橋機尾部頂升1.1m，使架橋機后支腿處于懸空狀態，然后將分載梁向后拖拉至距離連續梁端1.7m位置處，支墊錨固好分載梁后將架橋機后支腿降落在分載梁上，降落時分多次卸去運梁車前頂升支架的力，最后完成由運梁車頂升支架至分載梁的力的轉換，如圖6-2所示。

7 架梁施工工藝流程及操作要點

7.1 采用“架橋機支撐裝置”首孔單線梁架設工藝流程

7.2 施工控制要點

7.2.1 架橋機過孔作業控制要點

當風力大于5級，應停止過孔作業，當風力大于6級，應停止架梁作業，并做好防滑錨固工作。

架橋機整機過孔前，前后起重小車必須退至架橋機尾部規定位置。

架橋機一次過孔前應檢查確認：前支腿斜撐桿插銷在正確位置鎖定;前支腿與機臂豎銷退出鎖定。

架橋機二次縱移過孔前應檢查確認：前支腿在前方墩臺墊石上平實支撐;柱體前后方向垂直度傾斜不超過2.5‰。

7.2.2 運梁車作業控制要點

7.2.2.1 運梁車馱運架橋機至橋頭時必須嚴格按照走行路線行走，以確保架橋機停放位置準確。

7.2.2.2 運梁車喂梁與架橋機對位時，運梁車的速度應降到0.3km/h，前端與架橋機后支腿走行車輪之間的間距為0.35m±0.1m時停車。

7.2.2.3 運梁車行走過程中，運梁車司機嚴格控制走行速度，雙線梁地段速度不得超過5km/h，單線梁、曲線、坡道地段應嚴格控制在3km/h以內。

7.2.2.4 運梁車行走過程中，應有專人對運梁車進行隨行監護。監護人員、司機應高度集中精力，密切注意觀察路面、清除障礙，發現不正常情況，應及時發出信號，第一時間停車，然后采取相應措施，保證運梁車安全。

8 受力檢算

8.1 架橋機穩定性計算

不考慮橫坡條件下，計算架橋機空載時橫向穩定性問題。

后支腿斷面圖：

整機重心圖：

計算參數：

重量：G_架橋機=276.278t

迎風面積：A_風=200m²

風壓：N_風=0.025t/m²（六級風壓）

風力系數：C=2.1

重心距離傾覆線距離：l₁=2.604m?l₂=1.296m

型心高度：h_重=8.5m

??????????????????????????m_穩=G×l₁=×276.278×2.604=359.7t·m

??????????????????????????m_傾=G_架×l₂+C×A_風×N_風×h_重

=×276.278×1.296+2.1×200×0.025×8.5

=268.3t·m

滿足要求。

8.2 連續梁受力檢算

經受力分析，架橋機踩變寬連續梁過孔轉架梁工況為雙線梁最不利受力狀態，此時架橋機后支腿踩變寬連續梁后起重小車取梁，荷載分布如圖8-1所示。經過計算分析可得：結構在自重、預應力和運架設備施工荷載作用下的有效最大應力值出現在pjh2作用位置的腹板處為23.6MPa，應力最小值為0.364 MPa;僅受運架設備施工荷載作用下的應力最大值為3.04MPa ，應力最小值為4.6*10-4MPa;抗裂安全系數最小值kf=4.09>1.1。正截面強度最小值K=4.68>1.8，滿足規范要求;全橋的支座反力，滿足支座受力要求。

9 結語

在新建梅州至潮汕高速鐵路雙線變單線首孔箱梁架設施工中，結合自有JQ550架橋機與YL550運梁車機械性能和現場具體施工工況，采用鐵路單線架橋機支撐裝置順利完成了“踩雙架單”首孔單線箱梁的架設，“鐵路架橋機支撐裝置”為國內首次采用，已成功申請國家實用新型專利，并在隨后的京雄客專“踩雙架單”施工中再次成功使用，此方法簡便、經濟，為國內同類高速鐵路箱梁架設施工提供參考。

參考文獻：

[1] 《鐵路架橋機架梁技術規程》Q/CR9213-2017

[2] 《時速250公里客貨共線有砟軌道預制后張法預應力混凝土整孔簡支箱梁》肆橋（2011）2201-Ⅳ

[3] 《JQ550型單線箱梁架橋機使用維護說明書》中鐵工程機械研究設計院有限公司

[4] 《新建梅州至潮汕鐵路賈里特大橋4×32m雙線變線間距連續梁運架梁檢算報告》中鐵第四勘察設計院集團有限公司 ??劉潤華

[5] 《高速鐵路雙線變單線異型箱梁架設施工技術研究》劉軍科、董威

作者簡介?王軍，男，高級工程師，2002年6月畢業于天津大學。