铁路桥梁工程的架设及设备配置方法_袁志刚.pdf

CM&M 2023.01273确定了架设方式，就意味着确定了施工设备的数量。由于施工工期是固定的，且每一台施工设备的生产效率是稳定的，当桥梁的长度或数量越大时，那么施工设备的数量必然会随之增大。桥梁架设设备的运行成本在整个项目施工成本中占据的比例比较大。结合相关数据来看，架桥机的采购成本占FPLM 方法成本的 60%以上，造桥机的采购成本占 MSS 方法成本的 45%左右。虽然架桥设备的采购成本并不可以等同于机械使用成本，但这种设备属于专用性设备，需要在施工前就进行采购，一次性资金投入的规模非常大，站在企业资金周转的角度来进行分析，施工设备选择的合理性至关重要。站在工程造价层面来进行分析，设备的选择会对工程造价造成直接性的影响。通常情况下，直接费是由材料费、人工费、机械费组成，由于桥梁的长度、类型并未发生变化，意味着施工材料波动性不会太大，但人工费则会由设备进行确定。1 工程概况某高速铁路桥梁建设工程的施工工期较短，项目内的桥梁架设使用的是大吨位架桥机进行施工，为了保证项目如期竣工，施工现场配备了诸多的机械设备，包括导梁架桥机、运梁台车、运架梁一体机、轮胎式下导梁架桥机等相关设备，这些设备都属于是行业内较为先进的施工设备。2 铁路桥梁架设方法2.1 两种施工方法对比通常情况下，架桥机属于是一种配合预制梁体架设的设备。造桥机是借助钢桁梁支撑箱梁体外模，直接在桥位的箱梁部位浇筑混凝土的一种施工设备，所以造桥机施工方法也被业内人士称之为移动模架法。近些年来，高速铁路建设项目普遍呈现出施工工期紧凑、桥梁数量众多的施工特点，促使施工单位开始关注造桥机施工方法。以韩国汉城至釜山的高速铁路建设项目来看，该项目就属于典型的工期短、桥梁数量众多的建设项目。为了保证项目施工工期缩短，施工单位在施工现场配备了 20 余套造桥机。结合实际情况来看，这两种施工方法都存在各自的优劣势，详细情况见表 11。2.2 设备选型要求造桥机法和架桥机法都存在自身的优缺点，面对一个工程建设项目时，施工方法的选择应该结合实际情况而定。在该工程项目中，桥梁架设方法的选择会在很大程度上影响该项目的整体施工成本，具体原因如下：铁路桥梁工程的架设及设备配置方法袁志刚摘要：当前，我国的交通网络不断地扩宽，铁路桥梁工程获得了良好的发展。高速铁路桥梁架设方法不断的优化，各种装置的配置不断地更新，可以有效提升桥梁架设的水平，确保高速铁路桥梁建设逐渐倾向于科学化、合理化的方向发展，同时还能够满足高速铁路建设工程的整体性。关键词：高速铁路；桥梁架设；设备配置（中铁十九局集团第六工程有限公司，重庆 404300）表 1 两种施工方法优劣势对比造桥机法架桥机法施工周期比较长（一般1316天/跨)施工周期偏短(一般 2 3 天/跨)直接在施工现场进行标准化作业只能够在梁场内进行标准化作业需要模架制梁设备作为辅助需要进行验算以后进行作业梁跨结构工程量小，节省材料占地少需要梁场、存梁台位，占地多，临时工程多对其他施工工序造成的干扰非常小对其他施工工序造成的干扰比较大274工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工设备的选择会对临时性费用的价值造成影响。假若使用架桥机，那么则需要在施工现场预留预制场地；但造桥机则不需要设置预制场地，其可以直接利用临时场地或是临时便道进行施工，相对而言，造桥机的施工成本更低。3 架桥机结构与功用该项目所使用的架桥机是由机械臂、吊梁车、1 号柱、2 号柱、3 号柱、司机室、起吊组件、电器系统、液压系统组成。机械臂属于是箱型双梁结构。1 号柱作为桥架机的前部支撑，在实际架桥作业过程中应对机械臂进行连接，在移动过程中与机械臂通过滚动的方式进行运动。2 号柱作为架桥机的中部支撑，是设备移动过程中的辅助支撑，在稳定支撑过程中与机械臂呈现出固定化连接状态。3 号柱属于是桥架及的后部支撑，始终与机械臂保持固定连接状态。机械臂是整个架桥机设备的主要承载组件，该组件属于是箱型双梁结构，箱型梁的高度设计为 3.6m，宽 1.5m，全长设计的是 57.45m，机械臂每一侧可以细分为 6 节，其中最长的一节长度为 10.5m，质量达到了 23t，各阶段使用螺栓连接在一起。双梁机械臂上都设置有吊梁小车移动的轨道，总计 4条轨道，前半部分的轨道位于 1 号柱的托轮、挂轮，中间部位的轨道位于 2 号柱前后以及纵向定位插口，尾部的移动轨道为 3 号柱的升降套筒部位。此外，机械臂前半部分与后半部分均设置有辅助性吊运移动轨道。每一个架桥机均配置两个规格相同的吊梁小车。每个吊梁小车是由行走台车、大车架、横向移动车子、横向移动单元、升降单元以及吊梁扁担组成。一根长度为 8.9m 的吊梁扁担直接横穿在双梁机械臂的下方，直接与升降卷扬机、机械臂侧面的钢丝绳进行连接。吊梁小车各个单元之间是利用螺栓、销轴连接成为一个整体，拆卸比较便捷，各个组件可以直接使用普通汽车进行运输。每一个吊梁小车都配备两个单独的升降单元，使用机械均衡理论，促使两个吊点均匀受力，可以有效保证箱梁在升降单元作业的过程中不会出现损坏。1 号柱是桥架及的前半部分的支撑构造物，其直接坐落在墩台的垫石上，由托轮、挂轮、转盘、枕梁、横向移动单元、伸缩柱等组成。在实际架梁过程中，1 号柱与机械臂应纵向定位，1 号柱与 3 号柱承受架桥机与梁体的荷载。在纵向移动过程中，1 号柱与机械臂之间为相对运动状态。1号柱在正常架桥的过程中在支撑在桥墩上，但是由于 1 号柱的伸缩量比较大，所以不需要拆卸就可直接实现两种支撑方式。2 号柱安装在架桥机的中间部位，可以作为架桥移动过程中的辅助性支撑。其由安装架、定位单元、伸缩柱、枕梁以及移动单元组成。2 号柱可以沿着机械臂纵向方向自动进行悬挂，不但可以直接支撑在桥面中，也可以收转在箱梁的空裆中。3 号柱是架桥机的后半部分支撑，由卷扬升降单元、油缸升降单元、升降柱、转盘、横梁、移动单元、支撑以及承重梁组成。在架梁过程中，3 号柱、1 号柱来支撑架桥机与梁体传来的荷载，在纵向移动过程中，3 号柱在纵向移动轨道中进行移动，缓慢推动架桥机向前移动。升降柱装置在箱型套内，在升降单元驱动下，可以实现比较大的升降量。1 号柱与 2 号柱，2 号柱与 3 号柱之间均装置有一个活动室的辅助吊，前半部分的辅助吊质量设计为 5t，后半部分的辅助吊质量设计为 10t，辅助吊移动轨道用工字钢制成，装置在机械臂横联下部。架桥机总计配备了 3 套液压系统，分别位于 1 号柱、2号柱、3 号柱。液压系统由执行单元、管路、液压泵站组成，电器单元控制泵站进行作业，促使执行单元完成换向动作，每一个泵站内均配置加热设备，保证架桥机可在寒冷环境下正常作业 2。4 架桥机主要外围设备配置及要求4.1 轮胎式运梁车架桥机使用 TE600 型运梁小车完成运粮作业，设计要求运梁小车可以完成对 20m、24m 箱梁的运输工作，运梁小车的长度应该小于箱梁长度 20m。在运输过程中，托架的高度设计为 7.37m，所能够承载的最大荷载为 680t，路基最大压强 0.43MPa。运梁小车 32 个移动轮与主梁进行连接，液压悬挂系统为移动轮提供保障，确保移动轮受载均匀，即便是在不平整路面移动，移动轮也可以保持平稳移动。主梁上侧安装有前端移动台车、后端移动台车，当运梁小车移动至限定部位后，移动台车在链条结构的驱动下，移动至运梁小车吊运部位，同时配合架桥机完成梁体吊运作业。转向单元用于保证运梁小车完成全轮转向功能。运梁小车设计的是四点承载方式，支点结构采用的是橡胶板，橡胶板直接安装在横梁的上侧。运梁机承受的荷载必须要符合设计要求，轮组采用橡胶轮，以扩大运梁机组与箱梁顶部的接触面。桥梁接缝使用钢板进行填塞，以使运梁小车顺利通行。4.2 200kW拖车电站拖车电站可以为架桥机提供充足的电源，拖车电站属于双轴六轮式，附带转向功能，发动机使用的是康明斯柴油机。发电机使用的是西门子研发的高性能发电机，用于保证架桥机在作业的过程中拥有源源不断的电源，供电的最大距离不超过 150m。CM&M 2023.012754.3 3号柱纵移轨道架桥机在纵向移动过程中，3 号柱的移动轮在轨道中移动，机械臂沿着 1 号柱的托轮缓慢向前移动。轨距设计为1m，轨道的长度设计为 28m，总计设置两排轨道，每排轨道细分为 4 段，便于轨道的安装与拆卸。4.4 梁场主要设备结合设计图纸的要求，施工工期、施工进度要求，施工单位要严格按照经济性原则合理地配置施工构建，保证施工现场拥有足够的机械设备，且保证施工设备可正常运行。梁场的机械设备主要包括动力机械设备、土石方机械设备、吊装设备等。5 施工注意事项5.1 梁体吊点与支点设置不管出于何种工作状况下，梁体吊点与支点与梁体端部之间的距离都应该符合以下要求：吊点安装在腹板的内测，吊点的数量至少为 460 处；支点设置在腹板的下侧，支点与梁体端部之间的距离不得超过 1.5m；运输支点设置在腹板的下侧，支点与梁体端部之间的距离不得超过 3m。5.2 运梁、吊梁作业施工人员在进行运梁、吊梁作业时，要确保每一个吊点、支点受到的荷载分布均匀，任何工作状况下，梁体的支点全部都应该处于相同平面内，分布位置偏差应控制在2mm 以内。存梁台座四边得排水设计需符合设计及规范要求，避免出现基地沉降现象。施工人员要定期检查运梁机液压单元、移动单元、电动单元等重要构件，确保各构件性能优良，避免运行过程中出现设备故障。施工人员要对制梁台位、移动轨道、存梁台位进行测量复核，整理出完整的复查记录，加大管控力度，避免出现偏差。当一个流程作业完成以后，检查承重基础的沉降状况，假若发现沉降量超过标准数值，则需要对其进行处理以后方可继续施工。5.3 箱梁架设架桥作业委派专业施工班组进行施工，施工班组指定一名技术员对施工班组进行监工，施工班组内的施工人员分工必须明确。施工现场的机械管理人员、监管人员需要编制出完善的岗位监管制度，安全文明施工管理制度，严格的落实每一项管理机制。架桥机启动之前，现场指挥人员应该组织技术负责人对架桥机移动线路、高架线等障碍进行检查，确保架桥机运行过程中不会受到外部影响。架桥机的桥头对位作业之前，需要结合“程检表”对路基、桥台等关键性部位的施工质量进行检查，检查合格后才能进入下一道施工工序。架桥机移动至路基区域前，保证路基的施工质量满足设计要求，路基的断面宽度、护坡、级配碎石施工质量符合设计要求，路基表面足够平整，路基压实度满足设计图纸要求。保证运梁小车移动路线及结构拥有足够的支撑力，在新建路基区域移动过程中，将运梁车接地比控制在路基最大承载范围以内。运梁路线中的回填路段的质量按照路基施工质量进行施工，该路段的纵向坡度控制在 3以内，横向坡度控制在4%以内，施工人员将运梁小车移动范围内的障碍物清理干净，保证云梁小车顺利通行。运梁小车起步保持平稳、缓慢，移动过程中严禁出现紧急制动现象。当运梁小车处于重载状态时，运梁小车移动的速度控制在 35km/h 之间，曲线段或是坡道路段的移动速度保持在 2.7km/h 以内。箱梁在移动、吊装、存放时，严格按照前期设计流程进行作业。当架桥机运输至施工现场后，设备管理人员立即向施工项目部汇报架桥机的性能、运行状况，并组织施工技术人员现场对桥墩、桥台的施工质量进行检查，检查合格后才能开始架梁。使用龙门吊架梁过程中，确保施工人员的每一步施工行为满足规范要求，严禁简化作业流程。在运梁过程中，委派专业人员全程进行监管，两台龙门吊的移动线路、提升速度保持一致，运梁时委派专人统一进行指挥。在架设梁体前要做好准备工作：检查桥墩、桥台的结合尺寸、检查预留螺栓的安装位置、预埋螺栓的长度偏差、墩台的标高。在安装支座时，结合现场实际情况合理地选择支座的类型。6 结语综上所述，在铁路桥梁架设与设备配置过程中，施工单位应该结合机械设备的操作要求以及施工成本、施工周期等多方面因素进行全面的分析，合理地选择施工设备。在实际施工过程中，应该编制架桥机与造桥机最佳使用计划，确保铁路桥梁工程如期保质竣工。参考文献 1 张恒.高速铁路桥梁架设方法与设备配置分析 J.设备管理与 维修,2020(12):21-23.2 丁荣昌.高速铁路桥梁架设方法与设备配置分析 J.铁道工程 学报,2001(4):128-131.