新式架梁機在地鐵車輛段建筑中的創新應用

鐘萬才 李作紅 王 生 李志強

中鐵建工集團第五建設有限公司 廣東 廣州 511400

裝配式建筑建設領域中，一般為小型和輕型構件，使用傳統塔式起重機、汽車起重機等常規通用機械即可進行施工安裝，其工藝成熟，施工效率高。但在地鐵配套的場站建筑中，如地鐵車輛段以及停車場建筑，其裝配化預制構件呈重型狀態，多設計為小箱梁重型構件，傳統起重機械不適用或不經濟。

新型架設起重設備的出現，成為這一領域的技術突破，也為地鐵場站配套建筑的裝配化實施應用提供了強有力的機械設備支持[1-2]。

1 背景概況

廣州地鐵赤沙車輛段總建筑面積約為36.2萬 m2，結構形式為底板、柱、側墻現澆＋蓋板裝配，雙層結構，地下、地上層高分別為12、9 m，基坑面積為13.67萬 m2，寬約240 m，長約750 m，單層蓋板面積約17.1萬 m2。

該工程是全國首個采用裝配式施工的地鐵車輛段項目。需要裝配的主要有縱梁、橫梁及小箱梁等預制PC構件。裝配式結構如圖1所示。

圖1 裝配式結構示意

工程共2層，除柱結構外，梁板結構均采用小箱梁PC構件進行裝配施工，所需的小箱梁構件均在梁場現澆預制。小箱梁預制構件總片數8 802片，截面類型分為中縱梁、邊縱梁、箱梁，最大梁長18.37 m，最大梁質量為111.7 t。

2 設備選型分析

傳統裝配式PC構件安裝一般采用汽車起重機、履帶起重機、塔式起重機等機械。國內汽車起重機起吊質量在20～30 t，塔式起重機起吊質量在5～10 t，履帶起重機起吊質量則在30～100 t范圍內。國內常規起重機械難以滿足小箱梁預制構件的需求。

國內特殊重型起重機械、大噸位起重機械，如三一SCC40000A，最大起重量4 000 t，普通起重量200 t，在吊裝安裝質量上可基本滿足需求。然而特殊重型起重機市場供應少，租賃及費用高昂。另背景工程的場地利用率低，工況條件受限，無法提供多余場地供特殊重型機械拼裝及站位。針對上述吊裝安裝吊重及工況條件限制問題，結合背景工程結構特征，決定采用國內新研制出的專用于箱梁架設的JL120型架梁機械進行吊裝安裝。

3 架梁機設計

JL120型架梁機是根據背景工程的構件特征、工況條件等設計的專用架梁機。與輪胎式運梁車配合使用，滿足5～18 m長度的各種縱、橫箱梁架設，且對周邊復雜的環境有很好的適應性，能采用邊架設邊澆筑的方式作業。

JL120型架梁機主要由主梁、前輔助支腿、前支腿、中支腿、后支腿、起重小車等部件組成。主梁為桁架式雙主梁結構，4條支腿都能夠通過升降油缸調節高度，車架和輪組均具有90°轉向的功能，前支腿和中支腿能夠通過沿主梁方向縱向移動來調整整機跨度，起重小車能夠沿主梁縱向移動，小車自身有±3 m橫移調整距離，吊具具有360°回轉功能。架梁機設備模型如圖2所示。

圖2 架梁機設備示意

4 整體架設原理

架梁機前輔助、前支腿站位在下層，中、后支腿站位在上層已澆筑箱梁上，運梁車運梁至架梁機下方，架梁機小車取梁，并架設至指定位置。架梁機能通過支腿轉換的方式通過橫向以及縱向高低不平的臺階及鏤空帶等，并且能夠通過整機頂升的方式抬高主梁架設不同層高的箱梁。

新型架梁機整體架設順序及流程，一般按先縱梁再橫梁進行，具體為：架梁機自身拼裝安裝，同時澆筑相鄰橫向6跨框架支承柱→架梁機橫移就位、立于待架設箱梁上空→按照架梁機提梁運梁步驟，依次架設相鄰橫向6跨間的縱主梁→架梁機縱移一跨，立于下一跨待架設箱梁上空→按照第3步架梁步驟架設相鄰跨段縱主梁→架梁機往回縱移至起始跨→轉換架設橫主梁及橫次梁，按照架梁機提梁運梁步驟，依次架設跨間的橫梁→一個架梁循環完成，架梁機調整，開始下一循環架設。

5 架設工藝

新型架梁機架設關鍵工藝主要為縱梁架設、橫梁架設、設備縱移及特殊工況架設（橫向過臺階或鏤空帶、過塔吊、整機抬高）。

5.1 縱梁架設工藝

縱梁架設主要分為運梁車喂梁、架梁機小車取梁、運梁、架梁，架設工藝與常規架橋機類似。主要流程為：架梁機4條支腿支撐到位，整機高度調整到主梁下表面距離上層梁面高度6.5 m；拔出支腿托掛輪的水平插銷，其余插銷插上→運梁車運梁至中支腿前方→起重小車縱移至運梁車上方取梁→起重小車攜梁縱移至縱梁架設位→起重小車縱、橫移微調，落梁到位。

5.2 橫梁架梁工藝

橫梁架設流程與縱梁架設類似，不同之處在于，縱梁架設完成后轉換為橫梁架設。工藝中增加相應的轉換工藝。主要流程為：縱梁架設后，轉換橫梁架設→運梁車運梁至中支腿正下方→起重小車縱移至運梁車上方取梁→起重小車縱移至架設位，吊具旋轉90°，并取梁→起重小車橫移調節，落梁到位。

5.3 整機縱移工藝

架梁機整體縱移一般在空載的情況下進行。與常規架橋機縱移不同，新型架梁機縱移以地面或者結構樓板為基面，以輪胎支腿方式橫向和縱向移動。主要流程為：

1）整機橫移至前輔助支腿能通過立柱區域，整機支腿輪組轉向90°，前支腿與前輔助支腿間距調整到5.1 m，將前輔助支腿的桁架橫梁緊固螺栓松開，并通過電動葫蘆往上提升，越過立柱。

2）前支腿與主梁的垂直插銷插上，前支腿拖掛輪插銷插上，在前支腿和中支腿驅動整機縱移，使前輔助支腿穿過立柱。

3）整機支腿輪組轉向90°，整機橫移至前支腿能穿過立柱時，整機支腿輪組轉向90°，將前支腿橫梁緊固螺栓松開，并通過電動葫蘆往上提升越過立柱。

4）前、中支腿驅動整機縱移，使前支腿穿過立柱。

5.4 特殊工況工藝

背景工程中，存在較多特殊工況，如底板面高低不平或鏤空，會給架梁機整機縱向橫向移動帶來困擾，需克服過臺階或鏤空帶，工程中存在塔式起重機阻礙等問題，以及架梁機支腿需往結構層移動等特殊需求。

5.4.1 架梁機過臺階工藝

1）架梁機架梁橫移至前輔助支腿與前支腿靠近臺階（鏤空帶）500 mm處。

2）起重小車移至距離中支腿4 m處，懸空前輔助支腿的2條支腿。

3）整機橫移5 500 mm，至前輔助支腿單條支腿越上臺階，并使其支撐在臺階上。

4）懸空前支腿單個支腿，整機橫移5 500 mm，使該支腿越上臺階，并使其支撐在臺階上。

5）懸空前支腿另外1條支腿，整機橫移6 000 mm，使該支腿越上臺階，并使其支撐在臺階上。

6）懸空前輔助支腿的2條支腿，整機橫移，使支腿越過臺階，至此，整機橫向通過臺階。

5.4.2 架梁機過塔吊工藝

1）架梁機架梁至靠近塔吊處，此時架梁機偏載3 m將靠近塔吊的箱梁架設完成，架梁機機臂距離塔吊415 mm。

2）塔吊大臂在與架梁機機臂一致的方向將塔吊高度降至最低點。

3）架梁機后撤退出塔吊大臂的旋轉范圍，將主梁頂升至最高點，此時設備機臂下表面距離結構面的高度為9 778 mm。

4）塔吊旋轉90°，使塔吊大臂方向與架梁機主梁方向呈垂直狀態。

5）架梁機橫移至塔吊正上方，按照前述正常架梁步驟，將塔吊前方的縱、橫梁架設完成。

6）架梁機橫移，并在塔吊另外一側，橫移出塔吊大臂旋轉范圍。

7）塔吊升高至正常位，架梁機橫移至塔吊下方開始另外一側的箱梁架設。

5.4.3 架梁機整機抬高工藝

1）將4條支腿位置調整，將前輔助支腿和前支腿內外伸縮柱插銷插上。

2）拔出中支腿、后支腿內外柱之間的插銷，利用中支腿和后支腿的升降油缸頂升600 mm。

3）將中支腿和后支腿內外柱之間的插銷插上，拔出前輔助支腿和前支腿內外柱之間的插銷，利用前輔助支腿和前支腿的升降油缸頂升600 mm。

4）依次交替進行，直至主梁高度達到要求高度后，通過各個支腿的單獨動作，將所有支腿的內外柱插銷插上。

5.4.4 架梁機上基坑內結構層工藝

1）架梁機4個支腿輪組依次轉向90°。

2）中支腿懸空，沿主梁縱移至基坑內距離后支腿20 m處，并支撐在已澆箱梁上。

3）整機縱移，使前輔助支腿靠近臺階500 mm。

4）起重小車移至中支腿前4 m處，懸空前輔助支腿，整機前移4.7 m，使前輔助支腿支撐在臺階上。

5）整機輪組轉向90°，整機橫移至前支腿能通過立柱處，前支腿懸空沿主梁前移3.6 m至臺階上支撐。

6）起重小車移至距離前支腿4 m處，中支腿懸空沿主梁往后移至距離后支腿8.7 m處，此時在中支腿輪組下方墊上一塊3 cm厚的鋼板。

7）后支腿懸空，整機縱移10 m，使后支腿支撐在基坑內的已澆筑箱梁上。

6 架設站位

架梁機的站位制約著其取梁運梁架梁。站位主要分為以下幾種情形：前支腿和前輔助支腿同時站位于基坑層側壁，前支腿站位于基坑層側壁、前輔助支腿站位于結構層上，后支腿和后輔助腿同時站位于基坑地面上，后支腿站位于基坑地面上、后輔助支腿站位于結構上。根據不同的工況條件確定架梁機的站位形式，如在架設靠近基坑邊緣的小箱梁構件時，架梁機應保持前支腿和前輔助腿同時站位于基坑層側壁姿態，以便小箱梁構件能方便供給，架梁機也能有效取梁、運梁。

架梁機的站位也取決于支腿獨立支撐的數量。在工作狀態下，架梁機的支腿應至少保證有6條支腿獨立支撐，其中4條主支腿必須處于獨立支撐狀態；在空載縱移或橫移狀態下，應至少保證有4條支腿獨立支撐，其中必須有5條主支腿。

在特殊工況整機移動時，架梁機站位和支腿獨立支撐的數量，可根據前后主支腿和輔助支腿的配合伸縮情況確定，如架梁機整機縱向移動時，一側的主支腿和輔助支腿應至少保證3條處于獨立支撐狀態。

7 結語

新式架梁機在裝配式地鐵車輛段建筑中的創新應用，不僅豐富了裝配化起重吊裝機械的選擇，亦展現了類似裝配建筑的建設實施的可行性。本文詳細闡述了新型架梁機在地鐵車輛段工程中的架設工藝、特殊工況施工工藝，可廣泛地在類似具有重型PC構件、大跨度構件的裝配式建筑以及多層裝配式廠房等建筑施工中進行推廣，也可為新型架梁設備的進一步性能提升提供理論和技術參考。