40m梁運架成套設備施工應用

王文勝 張光明

摘要：福廈高速鐵路湄洲灣跨海大橋處自然條件復雜，且預制梁場所處位置布局受限，存在發梁難度大、提梁高度高等問題。針對此特殊工況及施工難點，選用了千噸級運架成套設備作為40m預制箱梁搬提運架的施工裝備。千噸級運架成套設備具有重載轉彎、自動變跨、雙機聯動、自動糾偏、自動對中駕駛、自動同步控制等多項核心技術，滿足發梁、提梁、套梁及運架梁等不同工況施工作業要求。該成套設備在工程應用過程中，運行狀況良好、設備故障率低、施工工效高、穩定性強、安全性能好，為應用單位節約了使用及維修成本，提高了經濟效益，建造的精品工程也為相關單位提升了社會影響力。千噸級運架成套設備在工程項目的成功應用，為今后類似工程建造提供了借鑒與參考。

關鍵詞：運架一體機;搬梁機;提梁機;福廈高鐵

中圖分類號：U445.4; TP23

文獻標志碼：A

文章編號：1009-9492（ 2022）02-0145-03

0 引言

我國高速鐵路橋梁以簡支梁橋為主，其中以24 m、32 m整孔簡支箱梁最為廣泛，采用預制架設建造模式，大量使用提梁機、運梁車和架橋機等大型施工設備。隨著我國高鐵橋梁建設規模的不斷擴大，面臨的地形、地質、環境等條件逐漸復雜，對簡支梁的跨越能力提出了更高需求，國鐵集團組織開展大跨度簡支箱梁建造關鍵技術研究[1-3]。新技術的應用給施工帶來全新的挑戰，迫切需要研發新型高端成套設備。

2016年，原鐵總正式布部署了“高速鐵路大跨度簡支梁建造關鍵技術研究”任務，鐵科院牽頭并負責高鐵40 m簡支箱梁制造技術研究，中國中鐵、中國鐵建負責運架成套裝備研制，在“兩點一線”（福廈、鄭濟部分試點，建衢高鐵全線）推廣應用。當前，國內在千噸級運架成套裝備研究方面已取得了豐碩成果，如郭吉祥[4]開展了1 000 t輪胎式搬梁機設計及有限元分析，彭華[5]開展了500 t輪軌式提梁機設計及有限元分析，沈超[6]、盛寶安[7]、王恒珂等[8]分別開展了千噸級運架分體機（架橋機、運梁車）的研究及有限元分析，萬鵬[9]、郭春暉[10]、梁盼盼[11]、陸慧等[12]分別開展了千噸級運價一體機設計與研究。

目前，針對高鐵40 m簡支箱梁建造技術、工程定額、工程造價以及設備施工應用等方面成果較少。本文結合福廈高速鐵路工程項目特殊工況及難點，選用了40 m梁運架成套設備，在施工應用中取得了很好的經濟效益。

1 工程概況

福廈高速鐵路是一條連接福州市與漳州市的高速鐵路，是福建省第二條快速鐵路。北起福州站、南至漳州站，正線全長300.483 km，客運站點9個，設計速度350 km/h。其中，湄洲灣跨海大橋全長14.7 km，全橋包含298孔40 m預制箱梁運架施工任務，其工程特點及難點如下。

（1）自然條件復雜。莆田市地處北回歸線北側邊緣，東瀕海洋，屬典型的亞熱帶海洋性季風氣候，現場施工受臺風、雨季、高溫影響大。

（2）梁場布局受制約。靈川制梁場位于湄洲灣跨海大橋DK95+700右側，占地面積小，僅145.7畝，存梁臺座僅40個，且與鐵路正線呈42。交角，為狹長型。

（3）箱梁梁型多。承擔628孔箱梁提運架任務，其中40 m箱梁298孔，32 m箱梁296孔，24 m箱梁29孔，非標箱梁5孔。

（4）提梁高度高。箱梁采用提梁站發梁模式，提梁站設置于湄洲灣跨海大橋43#-49#墩之間，提梁站橋墩高達27 m，提梁高度達30m。

2 施工設備及特點

根據施工工況及技術要求，尤其靈川制梁場特殊地理條件，選擇新研制的千噸級輪胎式搬梁機、輪軌式提梁機完成發梁、提梁任務，千噸級運架一體機完成箱梁運架的任務。

2.1 輪胎式搬梁機

輪胎式搬梁機由門架總成、起升機構、大車走行轉向系統、動力系統、液壓系統、電氣系統、附屬結構等組成，主要適用于高鐵20-40 m雙線整孔箱梁及單線梁的搬運轉移，其核心技術如下。（1）自動調平技術：采用高精度閉環同步控制技術，實現4套卷揚系統起升速度的白適應調整，解決人工調平不可控的難題，保證起吊過程平穩。（2）重載轉彎技術：采用半八字轉向控制模式，首次實現整機重載轉彎。（3）自動變跨技術：采用自動頂推機構，實現起重天車白動快速無級變跨，提高施工效率。

2.2 輪軌式提梁機

提梁機由起重天車、主梁、剛性支腿、柔性支腿、大車運行機構、附屬結構、電氣系統等組成，主要適用于20-40 m簡支箱梁的吊運及跨線提梁作業，并滿足吊運一體機和分體機整體上下橋的需求，其核心技術如下。（1）雙機聯動技術：通過無線傳輸技術實現雙機運行數據及影像共享，進行單臺主控、雙重監控，保證雙機聯動的安全性。（2）高精度自動糾偏技術：采用高精度同步控制自動糾偏系統，實現實時糾偏，保證行走系統及結構的穩定性。

2.3 運架一體機

運架一體機由主梁、前后車系統、起升系統、中支腿、主支腿、液壓系統、電控系統等部分組成，具有提、運、架三合一功能，安全性好、適用范圍廣，滿足隧道口、隧道內、連續梁等全工況運架梁施工需求，其核心技術如下。（1）自動同步控制技術：自主開發多傳感器融合控制系統，實現前后車走行及轉向的高精度自動同步，保證行車安全。（2）自動對中駕駛技術：采用高精度測距系統與轉向系統的閉環控制，實現隧道內快速自動駕駛。（3）自動折轉技術：采用液壓自動折轉機構，主支腿可實現運梁、架梁姿態的快速轉換。

3 應用及效果

3.1 設備施工應用

40 m箱梁提運架施工，主要由搬梁機將待架箱梁搬運至發梁臺座，提梁機將待架箱梁提升至橋面臨時存放，提梁機再沿走行軌道縱移，提吊運架一體機進行裝梁作業，運架一體機運梁至待架孔位進行架設。

（1）發梁施工。受靈川制梁場地形條件限制，存梁臺位與發梁臺位呈42°交角。搬梁機采用重載轉彎技術，每次發梁至交角處時，采用半八字轉向控制模式，將搬梁機的輪胎轉至與線路方向一致，再繼續前行，直至將待架箱梁發送到位。

（2）提梁施工。采用兩臺提梁機同時提梁上橋，提升高度超過30 m，運用雙機聯動技術，即通過無線傳輸技術實現雙機運行數據及影像共享，進行單臺主控、雙重監控，提高了監控精準度，確保每榀箱梁能夠安全平穩提升上橋。

（3）套梁施工。待架箱梁提升至橋面后，提梁機還需提吊運架一體機進行套梁，每次需縱移約82 m。運用了高精度白動糾偏技術，進行實時糾偏，保證提梁機大車在沿軌道行走過程中保持同步運行，提高了設備的安全穩定性。

（4）運架梁施工。運架一體機裝梁完成后，從提梁站將待架箱梁運輸至待架孔位進行架設。在運梁過程中，前后車相距約97 m，運架一體機運用了自動同步控制技術，即通過傳感器融合控制系統白動糾偏，使前后車走行及轉向的高精度自動同步，確保運梁施工的安全。箱梁運輸至待架孔位后，開始恢復支撐運架一體機主支腿，進行箱梁架設，箱梁架設完成后，運架一體機前車后退至已架梁面，主支腿自動折轉上橋，運架一體機恢復至運輸狀態，空車返回提梁站裝梁。

3.2 應用效果

（1）輪胎式搬梁機施工工效高。搬梁機白投入應用以來，針對梁場特殊地理條件及繁重的提梁及發梁任務，搬梁機高峰期每天工作時間20 h以上，每天提發9榀不同跨度箱梁。設備性能完好，工效高，故障率低，較好地完成了提發梁任務。

（2）輪軌式提梁機穩定性強。由于提梁站橋墩高，整機高度達50 m，自應用以來，主要承擔箱梁提梁及配合運架一體機套梁作業，提升高度高，行走距離遠，故障率低，穩定性好。通過增設自動防滑鐵楔和錨定裝置，提高了提梁機非作業時的抗風能力，增強了提梁機的穩定性。

（3）運架一體機施工工效高、調頭高效快捷、整機安全性好。設備在復雜多變的海域環境進行運架梁作業，重載運梁速度可達5 km/h，運距在10 km范圍內每天至少可以完成2榀箱梁架設，設備故障率低，行駛安全性好;運架一體機在地面調頭時，通過自身的八字、半八字運行模式不斷前進后退即可完成，每次調頭時間大約2h;采用液壓緩行技術，具備駐車制動及行車制動功能，可準確控制大下坡的行車速度，在車體前后四角設置有面陣激光測距攝像頭，實時測量車輛與防護墻距離并白動糾偏，行車安全性高。

4 結束語

新型設備、新思路、新理念都需要在不斷地現場實踐中發現問題、解決問題，以實現研發應用共同進步提高。本文根據福廈高速鐵路湄洲灣跨海大橋段運架施工工況及靈川梁場特殊地理條件等，優選了千噸級輪胎式搬梁機、輪軌式提梁機和運價一體機，同時介紹了設備的性能特點，重點講述了3套設備發梁、提梁、套梁及運架梁施工作業以及各設備的使用效果。千噸級運架成套設備在福廈高速鐵路湄洲灣跨海大橋中的成功應用，為全力打造“精品工程、智能福廈”提供了保障.同時為今后類似工程提供了借鑒與參考。

參考文獻：

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[12]陸慧，楊建富.高鐵1 000 t/40m梁昆侖號架橋機起吊系統設計[J].鐵道建筑技術，2021（1）：35-38.