架橋機架設薄壁U型梁施工技術(shù)

　　摘要： 薄壁U型梁是一種引進(jìn)國外先進(jìn)理念設計的新型鋼筋混凝土梁型，在南京至高淳城際軌道南京南站至祿口機場(chǎng)段工程成功運用，其具有抗壓力強、減震、隔音、節約建筑材料、結構新穎、外形美觀(guān)等特點(diǎn)，但其結構壁薄，底板最薄處厚度僅為260 mm，且為開(kāi)口斷面，抗扭剛度低，因此，U型梁的架設技術(shù)要求高，施工難度大。文章主要介紹了采用架橋機工藝架設薄壁U型梁的施工技術(shù)，為類(lèi)似工程的施工提供參考。

　　關(guān)鍵詞： 架橋機;架設工藝;薄壁U型梁

　　1、工程概況

　　南京至高淳城際軌道南京南站至祿口機場(chǎng)段工程，即南京地鐵S1線(xiàn)，線(xiàn)路總體呈南北走向，土建TA02標主線(xiàn)高架起自祿口機場(chǎng)路基過(guò)渡段，止于祿口新城南站，高架線(xiàn)路全長(cháng)約5.4km，由上海隧道工程有限公司承建。

　　上部結構標準梁主要采用預制30m長(cháng)的U型簡(jiǎn)支梁(圖1)。

　　該段橋梁直線(xiàn)段線(xiàn)間距為4.7m;曲線(xiàn)段半徑為650m，線(xiàn)間距為5.1m。下部結構為單柱T型整體橋墩，預應力結構混凝土蓋梁。該工程涉及的梁型較多，其標準U型梁的總高1.9m;寬度有3種：5.06m、5.205m、5.5m;跨度有4種：30m、28m、26m、25m。最重的U型梁的混凝土體積為73.1m3，理論梁重190t。

　　由于工程部分線(xiàn)路穿越橫溪河和保稅大道，如采用常規的履帶吊或門(mén)式起重機吊裝的施工方法，施工時(shí)需要對河道和道路進(jìn)行封閉。為了減少對周邊環(huán)境及居民的影響，最終決定采用架橋機的方式，架設其中的72片單墩雙線(xiàn)U型梁，架橋機施工的線(xiàn)路總長(cháng)為1km。

　　2、DF50/200Ⅲ型架橋機

　　2.1 DF50/200Ⅲ型架橋機主要構成

　　DF50/200Ⅲ型架橋機主要包含主梁、1號支腿、2號支腿、3號支腿、起重天車(chē)、專(zhuān)用吊具等構造，此外還有液壓系統、電控及動(dòng)力系統等部件。

　�、� DF50/200Ⅲ型架橋機主梁為雙三角桁架梁結構，主梁長(cháng)70.2m、2.8m、寬1.47m、重約117t;2根主梁橫向中心距為9m;主梁頂面鋪設供起重天車(chē)行走的軌道，前端設有桁架連接梁，尾端設有門(mén)式連接架;每節之間用銷(xiāo)軸連接，單節最大長(cháng)度為10m，重約6.5t。

　�、诩軜驒C架梁時(shí)的前支腿(1號支腿)為剛架結構，上部采用橫梁與主梁連接，支腿立柱可伸縮調節，下節伸縮柱下端設箱型梁結構，以適應末跨架設及坡道施工。

　�、�2號支腿為架橋機中支腿，自上至下依次為吊掛組件、托輥輪箱、轉盤(pán)、伸縮調節機構、橫梁、支承剛架及其橫移機構等。利用伸縮調節機構可調節支承高度;利用支承剛架結構支承在U型梁底板部位，同時(shí)支承剛架可沿橫梁橫移，以滿(mǎn)足曲線(xiàn)梁施工需要。

　�、�3號支腿為DF50/200Ⅲ型架橋機后支腿，由吊掛機構、伸縮機構及支承機構等構成。架梁時(shí)3號支腿支承在橋墩隱形蓋梁上，作為后支點(diǎn)。

　�、萜鹬靥燔�(chē)由2套額定起重量120t的機組組成，各自獨立，2臺天車(chē)可同步進(jìn)行起吊或走行，也可單臺工作，以滿(mǎn)足各種工況使用的要求。起重天車(chē)大梁兩端連接縱移小車(chē)，小車(chē)由減速機驅動(dòng)，減速機電機變頻啟動(dòng)，實(shí)現無(wú)沖擊平穩啟動(dòng);起重天車(chē)大梁頂面設橫移小車(chē)，橫移范圍為±3m;起重天車(chē)在架橋機主梁頂方鋼軌道上自行。

　�、轉F50/200Ⅲ型架橋機共有2套專(zhuān)用吊具，前后起重天車(chē)各1套，通過(guò)吊具均衡機構實(shí)現對預制梁的“4點(diǎn)起吊、3點(diǎn)平衡”起升系統，以確保4個(gè)吊點(diǎn)間均衡受力，使預制梁不受任何不平衡荷載所產(chǎn)生的扭矩。

　�、�3套液壓系統分別提供1號、3號支腿的升降，以及2號支腿的升降和橫移。

　�、嗖捎貌裼桶l(fā)電機組給架橋機和運梁車(chē)供電，主控電源由主接觸器、主過(guò)流繼電器、天車(chē)及各行走機構過(guò)流繼電器組成;整機縱移由中支腿上2組(4臺)電機和運梁車(chē)8臺電機來(lái)執行;天車(chē)由2臺縱移電機和2臺橫移電機驅動(dòng)，并設有天車(chē)超程及過(guò)流保護裝置;每臺運梁車(chē)由8臺電機驅動(dòng)，變頻調速。

　　圖2為架橋機主要部件構造圖。

　　2.2 架橋機技術(shù)參數

　　DF50/200Ⅲ型架橋機主要技術(shù)參數見(jiàn)表1。

　　3、架橋機架設工藝

　　3.1 提梁

　　由于該工程U型梁重達190t，提梁采用2臺MG100-45門(mén)式起重機雙機抬吊。

　　3.1.1 提梁流程

　�、佥喬ナ竭\梁車(chē)通過(guò)運梁便道將U型梁從梁場(chǎng)運至提梁站門(mén)式起重機下的卸梁區;

　�、诮獬齍型梁與運梁車(chē)的鎖定;將門(mén)式起重機吊具的吊桿放進(jìn)U型梁的吊梁孔;安裝固定螺母;

　�、�2臺門(mén)式起重機天車(chē)同步提梁，將U型梁吊至橋上的輪軌式運梁車(chē)上;

　�、芙獬�天車(chē)吊具，輪軌式運梁車(chē)將U型梁運至架橋機處架設。

　　3.1.2 注意事項

　�、贋楸苊釻型梁在吊裝過(guò)程中受扭、碰撞，2臺起重機在吊裝過(guò)程中必須保持同步。

　�、谄鹬貦C小車(chē)和大車(chē)采用可無(wú)級調速的變頻電機驅動(dòng)，在落梁就位安裝時(shí)可做到微動(dòng)調節，避免梁體碰撞。

　�、蹫楸苊饬后w受扭，在其中1臺天車(chē)的吊具上架設平衡梁，通過(guò)銷(xiāo)軸與吊具梁連接(見(jiàn)圖3)，從而實(shí)現4點(diǎn)起吊，3點(diǎn)支撐，使U型梁始終處于靜定支撐狀態(tài)。

　　3.2 橋上運梁

　　圖4為輪軌式運梁車(chē)橋上運梁圖。

　　提梁站將U型梁裝載至橋上的輪軌式運梁車(chē)上后，輪軌式運梁車(chē)攜梁通過(guò)預先鋪設好的運梁軌道將U型梁運至架橋機下給架橋機喂梁。

　　3.3 30m標準跨架梁流程

　　標準跨架梁流程為：

　　運梁車(chē)喂梁;前天車(chē)提梁，與后運梁車(chē)同步行走;后天車(chē)提梁，前后天車(chē)同步提梁行走;天車(chē)行走到位，橫移、落梁。

　　待U型梁安裝完畢后，進(jìn)行2號支腿部位橋墩蓋梁橫向預應力束終張拉。

　　3.4 落梁工藝

　　工程采取目前國內高速鐵路橋梁架設的通用落梁方法：將支座墊石的設計標高降低20～30mm，在落梁時(shí)采用液壓千斤頂作為臨時(shí)支點(diǎn)，U型梁首先支承在4個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)上，其中一端的2個(gè)液壓千斤頂采用1臺泵站控制，由1根主管路通過(guò)三通閥連通起來(lái)，形成理論上的1點(diǎn)支承布置，另一端的2個(gè)液壓千斤頂分別由2臺液壓泵站控制，形成2點(diǎn)支承，從而實(shí)現U型梁整體的4點(diǎn)支承3點(diǎn)平衡(見(jiàn)圖5)。

　　落梁時(shí)通過(guò)臨時(shí)支點(diǎn)千斤頂調整至設計標高，采用快硬早強自流平灌漿材料在支承墊石與支座底面之間填實(shí)，當灌漿材料強度達到設計允許的強度后，臨時(shí)支座千斤頂卸荷，U型梁重量支承轉換至正式支座上，架橋機即可向前縱移過(guò)孔。

　　3.5 支座安裝、灌漿及操作平臺設置

　�、僦ё�預埋鋼板在預制U型梁時(shí)進(jìn)行預埋，并預留錨固支座螺栓孔位;預制U型梁運至起梁點(diǎn)后將支座固定在預制U型梁上;待U型梁就位于落梁千斤頂上并調整后，安裝注漿模板并注漿;支座注漿強度達到后，解除落梁千斤頂并移出，支座安裝完畢。

　�、谥ё�錨栓孔灌漿材料采用CISO RES無(wú)收縮砂漿，該砂漿具有實(shí)體膨脹、流動(dòng)性佳、無(wú)泌水、早期及晚期強度高等特點(diǎn)。灌漿料通過(guò)漏斗軟管伸入模板灌漿，直至漿體從支座底板四周流出，將導管拔出，漿體上表面要緊貼或略高于支座下表面。

　�、塾捎赨型梁橋墩上沒(méi)有操作平臺，在架橋機2號支腿部位操作人員也無(wú)法從橋面下到橋墩蓋梁處進(jìn)行調梁及灌漿作業(yè)，U型梁吊具也無(wú)法拆除，因此，設置臨時(shí)吊掛平臺。該吊掛平臺可沿U型梁外側腹板縱移，中間部分可旋轉打開(kāi)以便通過(guò)圓柱形橋墩。對于無(wú)法通過(guò)的門(mén)式墩，可利用吊車(chē)將平臺解除，然后在門(mén)式墩前方重新安裝。

　　3.6 架橋機過(guò)孔步驟

　�、偾耙黄琔型梁架設完畢后，解除天車(chē)吊具，天車(chē)吊運橫梁到前運梁車(chē)上方，與架橋機及運梁車(chē)連接;

　�、�2輛天車(chē)行至前運梁車(chē)附近;2號支腿油缸收回懸空，解除2號支腿與主梁間連接，轉換為吊掛狀態(tài);

　�、�2號支腿吊掛至橋墩指定位置，油缸伸出頂緊橋面，1號、3號支腿油缸收回使其脫空;

　�、苷麢C由運梁車(chē)驅動(dòng)前移30m到位，1號支腿油缸伸出頂緊橋墩，用U形螺栓將2號支腿與主梁鎖定;

　�、�3號支腿油缸伸出與U型梁頂緊，馱運支架由天車(chē)吊至指定位置并固定，架橋機恢復至架梁狀態(tài)，運梁車(chē)返回取梁。此時(shí)對2號支腿部位橋墩蓋梁預應力束進(jìn)行初張拉。

　　4、架橋機架設工藝的優(yōu)點(diǎn)

　　筆者分別從工期、造價(jià)和維護保養成本、施工條件以及施工效益四個(gè)維度，對上文所述三種施工技術(shù)展開(kāi)分析，發(fā)現薄壁U型梁施工技術(shù)工期最短，成本最低，對場(chǎng)地、天氣的要求最低，施工效益最好。具體情況詳見(jiàn)表2。

　　5、結語(yǔ)

　　該工程采用了架橋機架設薄壁U型梁的工藝，正常情況下每天可完成1跨(2片)的架設，因天氣及機械等原因，最終在60d內完成了所有36跨(72片)梁的架設。采用該工藝，可大大降低因起重機械基礎的不均勻沉降或其他人為因素而導致的梁體受扭，提高了施工質(zhì)量。除起梁點(diǎn)外不需要過(guò)多的施工便道和基礎處理，架設過(guò)程大部分處于已架設的U梁上，因而受外部環(huán)境的影響較小，提高了施工效率;總之，架橋機架梁工藝在工程質(zhì)量、安全、施工成本等方面具有明顯的優(yōu)勢。

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