高速公路涵洞蓋板桁吊設(shè)備應(yīng)用研究

蔣純潔 蔣昌盛

【摘要：】高速公路的路基中有大量的涵洞、通道。在涵洞施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到施工面狹窄的路段，給涵洞蓋板吊裝帶來諸多不便。為滿足不同施工場(chǎng)景的應(yīng)用，文章介紹了涵洞蓋板桁吊設(shè)備的構(gòu)造方案與應(yīng)用要點(diǎn)。該設(shè)備具有自重小、載重能力大、通用性強(qiáng)、對(duì)狹窄場(chǎng)地特別有優(yōu)勢(shì)等特點(diǎn)，且保養(yǎng)維修簡(jiǎn)單、周轉(zhuǎn)便捷，符合當(dāng)下倡導(dǎo)綠色施工的理念。

【關(guān)鍵詞：】涵洞蓋板;吊裝;設(shè)備

U415.5A190592

0 引言

涵洞蓋板吊裝時(shí)，傳統(tǒng)的施工方法需要對(duì)涵背的土方進(jìn)行開挖拓寬，以滿足運(yùn)輸車和吊車的工作面。對(duì)于一些特殊的沖溝地段，可能要花費(fèi)大量的人力和物力，造成重復(fù)開挖回填，極度浪費(fèi)資源。為了更好更快地安裝涵洞蓋板，本文將介紹一種“涵洞蓋板桁吊”技術(shù)，以期為涵洞蓋板安裝工藝提供新的借鑒。

1 研究背景

桁吊也稱為行吊、門橋式起重機(jī)，在土建、工程中極為常見，其兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙，是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。

涵洞是指在公路工程建設(shè)中，為了使公路順利通過水渠不妨礙交通而設(shè)于路基下（修筑于路面以下）的排水孔道（過水通道）。通過涵洞結(jié)構(gòu)可以讓水路從公路的下面流過，或橫跨大小道路作為人、畜和車輛的立交通道，或作為水渠便于農(nóng)田灌溉。涵洞主要由洞身、基礎(chǔ)、端和翼墻等組成。涵洞是根據(jù)連通器的原理，常用磚、石、混凝土和鋼筋混凝土等材料修筑而成。

混凝土涵洞是最常見的涵洞形式，其包括下方的混凝土基礎(chǔ)和混凝土底板，兩側(cè)為混凝土翼墻，翼墻上端設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階低處用于承放和定位混凝土預(yù)制蓋板。在涵洞施工順序中，先將基礎(chǔ)和底板施工完畢，再澆筑翼墻，最后在翼墻上方蓋上蓋板。在蓋上蓋板的施工中，通常先使用卡車將預(yù)制好的蓋板運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，汽車吊也同時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。汽車吊將卡車上的蓋板逐一吊起，放到翼墻上，對(duì)正安裝。在這一過程中，由于涵洞長(zhǎng)度較長(zhǎng)，對(duì)汽車吊吊臂的長(zhǎng)度有較高要求。另外，由于翼墻上的蓋板安裝位置兩側(cè)一般僅留出6 cm左右的間隙，汽車吊吊臂在長(zhǎng)距離的吊裝作業(yè)中，對(duì)準(zhǔn)位置放下蓋板也需要操作員較高的操作技巧，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

在工程特定的環(huán)境中，亟須一種新設(shè)備解決難題，本文介紹的涵洞蓋板桁吊就是其中的一種。

2 涵洞蓋板桁吊的構(gòu)造

涵洞蓋板桁吊設(shè)備，包括兩條平行軌道，在軌道上方各有一臺(tái)行走小車，分別為固定端小車Ⅰ和活動(dòng)端小車Ⅱ。每臺(tái)行走小車下方設(shè)置有輪子，其中一個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪，通過電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走[1]。在兩臺(tái)行走小車之間架設(shè)橫梁，活動(dòng)端小車Ⅱ與橫梁間可以相對(duì)滑動(dòng)。橫梁上標(biāo)有刻度，活動(dòng)端小車Ⅱ上也有有刻度的讀數(shù)標(biāo)記。橫梁上安裝有手拉葫蘆。涵洞蓋板吊裝時(shí)，桁吊可以跟隨涵洞施工快速進(jìn)行組裝和拆除，使用完畢時(shí)，拆裝運(yùn)輸?shù)较乱粋€(gè)施工工地重復(fù)進(jìn)行使用，且可調(diào)整橫梁的寬度，滿足任何寬度涵洞的使用需求（見圖1～4）。

3 涵洞蓋板桁吊的關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)

涵洞蓋板桁吊兩端各有一臺(tái)行走小車，每臺(tái)小車設(shè)兩個(gè)鋼輪，其中一個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪，通用的電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)使得該設(shè)備運(yùn)行可靠，保養(yǎng)方便。

橫梁對(duì)應(yīng)活動(dòng)端小車Ⅱ的一端為活動(dòng)端。活動(dòng)端小車Ⅱ上設(shè)置倒梯形承載槽，橫梁的截面為相匹配的倒梯形，并放置在承載槽內(nèi)，承載槽還連接鎖拉機(jī)構(gòu)，且鎖拉機(jī)構(gòu)使用螺栓和橫桿可將橫梁的活動(dòng)端與活動(dòng)端小車Ⅱ鎖緊。該設(shè)計(jì)充分考慮涵洞不同寬度的需求，巧妙地運(yùn)用倒梯形的卡緊能力，簡(jiǎn)單地運(yùn)用螺母調(diào)節(jié)，刻度標(biāo)識(shí)精準(zhǔn)，在實(shí)用性和便捷操作方面獨(dú)具匠心。

倒梯形承載槽可以方便橫梁的安裝，而且在安裝后，橫梁截面?zhèn)缺谂c承載槽內(nèi)側(cè)壁緊密貼靠，防止產(chǎn)生串動(dòng)。鎖拉機(jī)構(gòu)的兩根鎖緊螺栓下端固定在承載槽的兩側(cè)，螺栓上端分別通過螺紋連接拉桿的兩端，將拉桿拉緊以鎖死橫梁，防止其上下脫出。

橫梁上標(biāo)識(shí)的0刻度由固定端開始，數(shù)值向活動(dòng)端延續(xù)。刻度可幫助施工安裝人員節(jié)省測(cè)量涵洞寬度的工作時(shí)間，在門吊安裝過程中即可快速、方便、準(zhǔn)確地讀取和調(diào)節(jié)橫梁跨徑。

橫梁對(duì)應(yīng)固定端小車Ⅰ的一端為固定端。橫梁固定端通過鉸鏈與固定端小車Ⅰ連接，固定端小車Ⅰ上還設(shè)置彈簧支座與橫梁連接。彈簧支座能起到減震的作用，可輕松應(yīng)對(duì)軌道不平導(dǎo)致的4個(gè)輪子不在同一平面的問題，使該設(shè)備滿足不同縱坡的涵洞工程要求，對(duì)于臺(tái)帽平整度要求低。

橫梁通過鉸鏈能夠在一定角度內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)傾斜，彈簧支座布置成“八”字形，連接在倒梯形橫梁截面的外側(cè)，而兩根軌道因施工誤差并不一定完全水平。在此情況下，橫梁可以與固定端小車Ⅰ之間產(chǎn)生一定程度的傾斜，以免剛性連接造成損壞。

手拉葫蘆與橫梁之間通過吊架連接。吊架由兩部分銷接組成，銷接合并后箍緊橫梁截面外輪廓。這種吊架的組合式設(shè)計(jì)，能滿足各種規(guī)格的涵洞蓋板，適應(yīng)各種不同距離的吊點(diǎn)。吊架可以根據(jù)蓋板吊環(huán)的位置，任意調(diào)整其位置，然后組裝銷接，將橫梁箍緊，以適應(yīng)不同寬度蓋板的吊運(yùn)。

桁吊上設(shè)置有電控柜。電控柜包括配電系統(tǒng)和無線遙控系統(tǒng)。電控柜安裝在桁吊上方，隨整機(jī)運(yùn)動(dòng)，無線控制加持，能減少各種線的干擾交叉，增加電線的使用壽命，杜絕安全隱患。操作人員通過無線遙控操作行走小車前進(jìn)后退，方便實(shí)用。

該設(shè)備主要運(yùn)用在涵洞、通道的蓋板安裝施工中，其施工包括以下步驟：

（1）涵洞的基礎(chǔ)、底板和墻身施工完成后，在其臺(tái)帽上沿鋪裝軌道。

（2）在軌道的上方依次安裝行走小車、電機(jī)傳動(dòng)裝置、彈簧支座、橫梁、鎖拉機(jī)構(gòu)、吊架和手拉葫蘆，最后安裝電控柜，連接電纜。

（3）在工廠預(yù)制好的蓋板運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，由吊車逐塊將蓋板吊上涵洞端部的臺(tái)帽上方臺(tái)階處。

（4）當(dāng)桁吊運(yùn)行至蓋板吊運(yùn)位置，采用手拉葫蘆逐個(gè)與蓋板上的預(yù)埋吊環(huán)連接起吊，并運(yùn)送至蓋板預(yù)設(shè)位置安放。

（5）桁吊重新回到涵洞端部蓋板吊運(yùn)位置，重復(fù)步驟（4）的動(dòng)作。

4 涵洞蓋板桁吊的具體實(shí)施方式

該設(shè)備主要為自產(chǎn)自用。

（1）設(shè)計(jì)出詳細(xì)的加工圖，在設(shè)計(jì)時(shí)加入冗余和容錯(cuò)理念，既要滿足當(dāng)前使用的需要，又要為將來擴(kuò)大吊裝能力留下接口。盡量設(shè)計(jì)國標(biāo)件，能采購的配件就不加工，能組裝的部件就不焊定。

（2）加工好后，在車間進(jìn)行試拼試吊，模擬現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的問題，增加限位、急停控制。全部配件標(biāo)識(shí)清楚，小件應(yīng)有備用件。

（3）采用有廂的貨車進(jìn)行運(yùn)輸，確保不遺漏、不丟失。

（4）在涵洞墻身施工完成后，安裝本設(shè)備。安裝時(shí)采用吊車輔助，操作人員應(yīng)符合安全管理要求。

（5）吊裝涵洞蓋板時(shí)，運(yùn)輸車和吊車只需要在涵洞的一端或中間的某處，而不需要沿涵洞縱向全面開挖施工作業(yè)面。

（6）桁吊運(yùn)行至蓋板吊運(yùn)起點(diǎn)位置，用4個(gè)手拉葫蘆與蓋板上的預(yù)埋吊環(huán)連接，起升10～20 cm，運(yùn)送至蓋板預(yù)設(shè)位置安放;桁吊重新回到起點(diǎn)吊運(yùn)位置，循環(huán)作業(yè)。

（7）作業(yè)結(jié)束后，拆除至新的涵洞施工現(xiàn)場(chǎng)，或回收入庫。

5 結(jié)語

“四新”技術(shù)一直是工程領(lǐng)域發(fā)展的動(dòng)力，新設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，是推動(dòng)工程革新發(fā)展的重要手段，是解決客觀問題的有力舉措，是自動(dòng)化、智能化發(fā)展的必經(jīng)之路。近年來，工程領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，技術(shù)手段日新月異，國家大力鼓勵(lì)科研創(chuàng)新。本文所述的涵洞蓋板桁吊在預(yù)制蓋板的安裝上有著靈活方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也能減少因過度開挖工作面而產(chǎn)生的費(fèi)用，最大程度保持原有的地質(zhì)地貌，符合綠色發(fā)展理念，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]周恩憲，張坤球，韋大川，等.一種桁吊設(shè)備及其應(yīng)用[P].中國：ZL 2019 1 1420788.0，2019-12-31.