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架橋機(jī)架設(shè)薄壁U型梁施工技術(shù)
摘要： 薄壁U型梁是一種引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)理念設(shè)計(jì)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(jī)場(chǎng)段工程成功運(yùn)用，其具有抗壓力強(qiáng)、減震、隔音、節(jié)約建筑材料、結(jié)構(gòu)新穎、外形美觀等特點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)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(shè)技術(shù)要求高，施工難度大。文章主要介紹了采用架橋機(jī)工藝架設(shè)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(jī);架設(shè)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(jī)場(chǎng)段工程，即南京地鐵S1線，線路總體呈南北走向，土建TA02標(biāo)主線高架起自祿口機(jī)場(chǎng)路基過(guò)渡段，止于祿口新城南站，高架線路全長(zhǎng)約5.4km，由上海隧道工程有限公司承建。
上部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)梁主要采用預(yù)制30m長(zhǎng)的U型簡(jiǎn)支梁(圖1)。
該段橋梁直線段線間距為4.7m;曲線段半徑為650m，線間距為5.1m。下部結(jié)構(gòu)為單柱T型整體橋墩，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)混凝土蓋梁。該工程涉及的梁型較多，其標(biāo)準(zhǔn)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。
由于工程部分線路穿越橫溪河和保稅大道，如采用常規(guī)的履帶吊或門(mén)式起重機(jī)吊裝的施工方法，施工時(shí)需要對(duì)河道和道路進(jìn)行封閉。為了減少對(duì)周邊環(huán)境及居民的影響，最終決定采用架橋機(jī)的方式，架設(shè)其中的72片單墩雙線U型梁，架橋機(jī)施工的線路總長(zhǎng)為1km。
2、DF50/200Ⅲ型架橋機(jī)
2.1 DF50/200Ⅲ型架橋機(jī)主要構(gòu)成
DF50/200Ⅲ型架橋機(jī)主要包含主梁、1號(hào)支腿、2號(hào)支腿、3號(hào)支腿、起重天車(chē)、專(zhuān)用吊具等構(gòu)造，此外還有液壓系統(tǒng)、電控及動(dòng)力系統(tǒng)等部件。
① DF50/200Ⅲ型架橋機(jī)主梁為雙三角桁架梁結(jié)構(gòu)，主梁長(zhǎng)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(shè)供起重天車(chē)行走的軌道，前端設(shè)有桁架連接梁，尾端設(shè)有門(mén)式連接架;每節(jié)之間用銷(xiāo)軸連接，單節(jié)最大長(zhǎng)度為10m，重約6.5t。
②架橋機(jī)架梁時(shí)的前支腿(1號(hào)支腿)為剛架結(jié)構(gòu)，上部采用橫梁與主梁連接，支腿立柱可伸縮調(diào)節(jié)，下節(jié)伸縮柱下端設(shè)箱型梁結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)末跨架設(shè)及坡道施工。
③2號(hào)支腿為架橋機(jī)中支腿，自上至下依次為吊掛組件、托輥輪箱、轉(zhuǎn)盤(pán)、伸縮調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、橫梁、支承剛架及其橫移機(jī)構(gòu)等。利用伸縮調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)支承高度;利用支承剛架結(jié)構(gòu)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)足曲線梁施工需要。
④3號(hào)支腿為DF50/200Ⅲ型架橋機(jī)后支腿，由吊掛機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)及支承機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。架梁時(shí)3號(hào)支腿支承在橋墩隱形蓋梁上，作為后支點(diǎn)。
⑤起重天車(chē)由2套額定起重量120t的機(jī)組組成，各自獨(dú)立，2臺(tái)天車(chē)可同步進(jìn)行起吊或走行，也可單臺(tái)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(jī)驅(qū)動(dòng)，減速機(jī)電機(jī)變頻啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊平穩(wěn)啟動(dòng);起重天車(chē)大梁頂面設(shè)橫移小車(chē)，橫移范圍為±3m;起重天車(chē)在架橋機(jī)主梁頂方鋼軌道上自行。
⑥D(zhuǎn)F50/200Ⅲ型架橋機(jī)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(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制梁的“4點(diǎn)起吊、3點(diǎn)平衡”起升系統(tǒng)，以確保4個(gè)吊點(diǎn)間均衡受力，使預(yù)制梁不受任何不平衡荷載所產(chǎn)生的扭矩。
⑦3套液壓系統(tǒng)分別提供1號(hào)、3號(hào)支腿的升降，以及2號(hào)支腿的升降和橫移。
⑧采用柴油發(fā)電機(jī)組給架橋機(jī)和運(yùn)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(jī)構(gòu)過(guò)流繼電器組成;整機(jī)縱移由中支腿上2組(4臺(tái))電機(jī)和運(yùn)梁車(chē)8臺(tái)電機(jī)來(lái)執(zhí)行;天車(chē)由2臺(tái)縱移電機(jī)和2臺(tái)橫移電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并設(shè)有天車(chē)超程及過(guò)流保護(hù)裝置;每臺(tái)運(yùn)梁車(chē)由8臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻調(diào)速。
圖2為架橋機(jī)主要部件構(gòu)造圖。
2.2 架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)
DF50/200Ⅲ型架橋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。
3、架橋機(jī)架設(shè)工藝
3.1 提梁
由于該工程U型梁重達(dá)190t，提梁采用2臺(tái)MG100-45門(mén)式起重機(jī)雙機(jī)抬吊。
3.1.1 提梁流程
①輪胎式運(yùn)梁車(chē)通過(guò)運(yùn)梁便道將U型梁從梁場(chǎng)運(yùn)至提梁站門(mén)式起重機(jī)下的卸梁區(qū);
②解除U型梁與運(yùn)梁車(chē)的鎖定;將門(mén)式起重機(jī)吊具的吊桿放進(jìn)U型梁的吊梁孔;安裝固定螺母;
③2臺(tái)門(mén)式起重機(jī)天車(chē)同步提梁，將U型梁吊至橋上的輪軌式運(yùn)梁車(chē)上;
④解除天車(chē)吊具，輪軌式運(yùn)梁車(chē)將U型梁運(yùn)至架橋機(jī)處架設(shè)。
3.1.2 注意事項(xiàng)
①為避免U型梁在吊裝過(guò)程中受扭、碰撞，2臺(tái)起重機(jī)在吊裝過(guò)程中必須保持同步。
②起重機(jī)小車(chē)和大車(chē)采用可無(wú)級(jí)調(diào)速的變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在落梁就位安裝時(shí)可做到微動(dòng)調(diào)節(jié)，避免梁體碰撞。
③為避免梁體受扭，在其中1臺(tái)天車(chē)的吊具上架設(shè)平衡梁，通過(guò)銷(xiāo)軸與吊具梁連接(見(jiàn)圖3)，從而實(shí)現(xiàn)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(yùn)梁
圖4為輪軌式運(yùn)梁車(chē)橋上運(yùn)梁圖。
提梁站將U型梁裝載至橋上的輪軌式運(yùn)梁車(chē)上后，輪軌式運(yùn)梁車(chē)攜梁通過(guò)預(yù)先鋪設(shè)好的運(yùn)梁軌道將U型梁運(yùn)至架橋機(jī)下給架橋機(jī)喂梁。
3.3 30m標(biāo)準(zhǔn)跨架梁流程
標(biāo)準(zhǔn)跨架梁流程為：
運(yùn)梁車(chē)喂梁;前天車(chē)提梁，與后運(yùn)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(hào)支腿部位橋墩蓋梁橫向預(yù)應(yīng)力束終張拉。
3.4 落梁工藝
工程采取目前國(guó)內(nèi)高速鐵路橋梁架設(shè)的通用落梁方法：將支座墊石的設(shè)計(jì)標(biāo)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(tái)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(tái)液壓泵站控制，形成2點(diǎn)支承，從而實(shí)現(xiàn)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(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高，采用快硬早強(qiáng)自流平灌漿材料在支承墊石與支座底面之間填實(shí)，當(dāng)灌漿材料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)允許的強(qiáng)度后，臨時(shí)支座千斤頂卸荷，U型梁重量支承轉(zhuǎn)換至正式支座上，架橋機(jī)即可向前縱移過(guò)孔。
3.5 支座安裝、灌漿及操作平臺(tái)設(shè)置
①支座預(yù)埋鋼板在預(yù)制U型梁時(shí)進(jìn)行預(yù)埋，并預(yù)留錨固支座螺栓孔位;預(yù)制U型梁運(yùn)至起梁點(diǎn)后將支座固定在預(yù)制U型梁上;待U型梁就位于落梁千斤頂上并調(diào)整后，安裝注漿模板并注漿;支座注漿強(qiáng)度達(dá)到后，解除落梁千斤頂并移出，支座安裝完畢。
②支座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(qiáng)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(dǎo)管拔出，漿體上表面要緊貼或略高于支座下表面。
③由于U型梁橋墩上沒(méi)有操作平臺(tái)，在架橋機(jī)2號(hào)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(diào)梁及灌漿作業(yè)，U型梁吊具也無(wú)法拆除，因此，設(shè)置臨時(shí)吊掛平臺(tái)。該吊掛平臺(tái)可沿U型梁外側(cè)腹板縱移，中間部分可旋轉(zhuǎn)打開(kāi)以便通過(guò)圓柱形橋墩。對(duì)于無(wú)法通過(guò)的門(mén)式墩，可利用吊車(chē)將平臺(tái)解除，然后在門(mén)式墩前方重新安裝。
3.6 架橋機(jī)過(guò)孔步驟
①前一片U型梁架設(shè)完畢后，解除天車(chē)吊具，天車(chē)吊運(yùn)橫梁到前運(yùn)梁車(chē)上方，與架橋機(jī)及運(yùn)梁車(chē)連接;
②2輛天車(chē)行至前運(yùn)梁車(chē)附近;2號(hào)支腿油缸收回懸空，解除2號(hào)支腿與主梁間連接，轉(zhuǎn)換為吊掛狀態(tài);
③2號(hào)支腿吊掛至橋墩指定位置，油缸伸出頂緊橋面，1號(hào)、3號(hào)支腿油缸收回使其脫空;
④整機(jī)由運(yùn)梁車(chē)驅(qū)動(dòng)前移30m到位，1號(hào)支腿油缸伸出頂緊橋墩，用U形螺栓將2號(hào)支腿與主梁鎖定;
⑤3號(hào)支腿油缸伸出與U型梁頂緊，馱運(yùn)支架由天車(chē)吊至指定位置并固定，架橋機(jī)恢復(fù)至架梁狀態(tài)，運(yùn)梁車(chē)返回取梁。此時(shí)對(duì)2號(hào)支腿部位橋墩蓋梁預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行初張拉。
4、架橋機(jī)架設(shè)工藝的優(yōu)點(diǎn)
筆者分別從工期、造價(jià)和維護(hù)保養(yǎng)成本、施工條件以及施工效益四個(gè)維度，對(duì)上文所述三種施工技術(shù)展開(kāi)分析，發(fā)現(xiàn)薄壁U型梁施工技術(shù)工期最短，成本最低，對(duì)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(jié)語(yǔ)
該工程采用了架橋機(jī)架設(shè)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(shè)，因天氣及機(jī)械等原因，最終在60d內(nèi)完成了所有36跨(72片)梁的架設(shè)。采用該工藝，可大大降低因起重機(jī)械基礎(chǔ)的不均勻沉降或其他人為因素而導(dǎo)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(chǔ)處理，架設(shè)過(guò)程大部分處于已架設(shè)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(jī)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(shì)。
參考文獻(xiàn)：
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