HZQ900型架橋機(jī)在哈大客運(yùn)專線穿越8 m限高的轉(zhuǎn)場施工技術(shù)

歐云峰,王 亮

(1.中交第二航務(wù)工程局,武漢 412007；2.鄭州市華中建機(jī)有限公司,鄭州 450041)

1 概述

由于我國幅員遼闊,地形、地勢差異較大,客運(yùn)專線(高速鐵路)中的橋梁所經(jīng)行地區(qū)情況千差萬別。為提高橋梁的施工質(zhì)量和效率,并使資源配置最優(yōu),目前我國普遍采用現(xiàn)場集中制梁,而且梁廠選址一般在施工區(qū)段中部,提高了運(yùn)架設(shè)備經(jīng)行橋梁架設(shè)作業(yè)時(shí)的效率。因梁廠在施工區(qū)段中部,橋梁架設(shè)在一個(gè)方向施工結(jié)束后,需要架橋機(jī)調(diào)頭、返回梁場。在哈大客運(yùn)專線就出現(xiàn)客運(yùn)專線與哈爾濱市四環(huán)路相交匯(即公路跨鐵路橋)的情況,而且它們之間凈空高僅有8 m,架橋機(jī)的通過空間高度要求13.5 m；如何方便快捷地讓架梁設(shè)備通過公路跨鐵路橋,這成為中交二航局哈大項(xiàng)目部需要解決的一個(gè)難題。

2 HZQ900型架橋機(jī)的主要特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式及低位轉(zhuǎn)場作業(yè)的難點(diǎn)分析

2.1 HZQ900型架橋機(jī)的主要特點(diǎn)

HZQ900型架橋機(jī)是鄭州市華中建機(jī)有限公司針對客運(yùn)專線(高速鐵路)900 t混凝土箱梁的架設(shè)而研制開發(fā)的具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的導(dǎo)梁式大型橋梁施工設(shè)備,該設(shè)備能滿足不同跨度梁(32、24、20 m等)的架設(shè)和曲線橋梁(曲線半徑R≥600 m)的施工要求；其配備有低位馱運(yùn)轉(zhuǎn)場支撐架,所以經(jīng)過簡單折疊拆卸后在運(yùn)梁車的輔助馱運(yùn)下能方便通過提籃拱、疊橋、隧道等限界建筑。

2.2 HZQ900型架橋機(jī)的主要結(jié)構(gòu)形式

HZQ900型架橋機(jī)主要由主縱梁、前懸臂、后支腿、前支腿、輔助支腿、起重天車、輔助小車、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、下導(dǎo)梁、轉(zhuǎn)場支架、電器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、梯道欄桿等組成(圖1)。以下就低位轉(zhuǎn)場用到的部件進(jìn)行簡要介紹。

圖1 HZQ900型架橋機(jī)

2.2.1 后支腿

后支腿的主要功能：①作為架橋機(jī)架梁時(shí)的后支點(diǎn),支撐在混凝土箱梁橋面；②過孔走行時(shí)的后支點(diǎn),由走行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)架橋機(jī)縱移過孔。后支腿為“O”形箱梁結(jié)構(gòu),由后支腿第一段、第二段、第三段、第四段及后走行機(jī)構(gòu)組成,各段之間采用高強(qiáng)螺栓連接,其中第一段質(zhì)量達(dá)30 t。

2.2.2 前支腿

前支腿是架橋機(jī)的前端支點(diǎn),支撐在架橋機(jī)施工的前方橋墩上,變跨作業(yè)時(shí)通過與主梁的變位孔群實(shí)現(xiàn)變跨。末跨梁架設(shè)時(shí),前支腿的折疊段折疊收起,由伸縮立柱支撐在橋臺(tái)、連續(xù)梁或提籃拱橋端部橋面。前支腿整體為門架結(jié)構(gòu),主要由上走行機(jī)構(gòu)、上橫梁、中橫梁、外導(dǎo)套、內(nèi)導(dǎo)柱、伸縮油缸、螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)組成。

上橫梁和外導(dǎo)套之間設(shè)有折疊鉸座,利用手拉電動(dòng)葫蘆將前支腿整體向前翻轉(zhuǎn)成水平狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)整體低位馱運(yùn)。

2.2.3 輔助支腿

輔助支腿在架橋機(jī)過孔時(shí)是整機(jī)的前端支點(diǎn),力作用在下導(dǎo)梁上。主要由上、下走行機(jī)構(gòu)、上橫梁、外導(dǎo)套、內(nèi)導(dǎo)柱、伸縮油缸組成。它的低位馱運(yùn)方式同前支腿。

2.2.4 馱運(yùn)支架

馱運(yùn)支架由1套后門式支架和2套伸縮機(jī)構(gòu)組成,該轉(zhuǎn)場設(shè)備既能實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)高位轉(zhuǎn)場又能實(shí)現(xiàn)低位轉(zhuǎn)場功能。

門式支架為簡單的門式框架結(jié)構(gòu),由上橫梁、上下立柱及折疊鉸座組成。其主要功能是架橋機(jī)轉(zhuǎn)場伸縮機(jī)構(gòu)需要進(jìn)入架橋機(jī)安裝時(shí),門式支架作為后支點(diǎn)代替后支腿,即可讓運(yùn)梁車能開入架橋機(jī)腹部。

伸縮機(jī)構(gòu)主要由頂橫梁、底橫梁、伸縮立柱組成,其中伸縮立柱由內(nèi)、中、外三套管組成,其上有等間距的銷軸孔,可以使架橋機(jī)逐級降到低位。

2.3 低位轉(zhuǎn)場作業(yè)的難點(diǎn)分析

由于HZQ900型架橋機(jī)自身質(zhì)量達(dá)600 t,如此龐大的機(jī)體在運(yùn)輸、高空吊裝、調(diào)頭過程中的組織和作業(yè),與工作人員人身安全和工程成敗息息相關(guān),這就要求架橋機(jī)馱運(yùn)轉(zhuǎn)場必須安全高效。如果對架橋機(jī)采取分解拆除通過,將要花費(fèi)大量的人力、財(cái)力,還要嚴(yán)重影響哈大工程的整體工期。

為此,項(xiàng)目部專門工作組和設(shè)備生產(chǎn)廠家制定了HZQ900型架橋機(jī)低位穿越哈爾濱市四環(huán)路的詳細(xì)方案,采取低位馱運(yùn)、加固設(shè)備等方式,確保架橋機(jī)能安全、快速通過限高。首先,對于架橋機(jī)主梁以下的大型(尺寸大、質(zhì)量大)結(jié)構(gòu)能通過折疊降低高度就不拆除,所以選定拆除O形腿第一段及走行,折疊O形腿第二段、第三段,折疊前支腿、輔助支腿；其次,對于架橋機(jī)主梁上部復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)及電器控制部分如卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)組、電器控制室等都不能拆,因?yàn)樗鼈兊幕謴?fù)都比較花費(fèi)時(shí)間,所以選定搬移O形腿第四段、中橫梁門架。下面重點(diǎn)介紹HZQ900型架橋機(jī)超低位轉(zhuǎn)場運(yùn)輸?shù)墓r和設(shè)備運(yùn)輸?shù)陌踩夹g(shù)設(shè)計(jì),以便總結(jié)推廣。

3 穿越8 m限高的轉(zhuǎn)場施工步驟

步驟一：

末跨架設(shè)完畢,先借助輔助支腿下走行、起吊小車等機(jī)構(gòu)將下導(dǎo)梁從前方退出到后支腿位置；然后用后起重天車、運(yùn)梁車上的馱梁小車將下導(dǎo)梁放置在運(yùn)梁車上,再將其運(yùn)至梁場(圖2)。

圖2 低位轉(zhuǎn)場步驟一

步驟二：

在架橋機(jī)下指定位置安裝門式支架,安裝完畢后,收回后支腿頂升油缸,使門式支架承力；并將后支腿第一段連同后走行機(jī)構(gòu)拆除；在架橋機(jī)起重天車的吊具上安裝一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的臨時(shí)吊鉤,然后將后支腿第一段旋轉(zhuǎn)90°后放置在運(yùn)梁車上(圖3)。

圖3 低位轉(zhuǎn)場步驟二

步驟三：

在架橋機(jī)起重天車的車架上安裝一臨時(shí)支頂油缸,然后分別將后支腿第四段、中橫梁門式支架頂起并搬移放置在主梁上；運(yùn)梁車返回梁場將安裝好的伸縮機(jī)構(gòu)運(yùn)載著(縱向)開入架橋機(jī)內(nèi)部,并將1號(hào)、2號(hào)伸縮機(jī)構(gòu)伸出并與運(yùn)梁車用高強(qiáng)螺栓連接(圖4)。

圖4 低位轉(zhuǎn)場步驟三

步驟四：

(1)將伸縮機(jī)構(gòu)與運(yùn)梁車、架橋機(jī)用高強(qiáng)螺栓連接,使伸縮機(jī)構(gòu)承力；

(2)利用2×10 t電動(dòng)手拉葫蘆將后支腿第二段折疊到其法蘭板與第三段腹板垂直位置；

(3)利用10 t電動(dòng)手拉葫蘆,借助輔助天車將輔助支腿折疊收起；

(4)利用2×10 t電動(dòng)手拉葫蘆,借助前懸臂將前支腿折疊收起,并保證其最低點(diǎn)離地面有200 mm間隙；

(5)拆除門式支架下立柱(圖5)。

圖5 低位轉(zhuǎn)場步驟四

步驟五：

(1)利用1號(hào)、2號(hào)伸縮機(jī)構(gòu)的導(dǎo)套導(dǎo)柱及液壓系統(tǒng)將架橋機(jī)整體下降4.4 m；

(2)拆除門式支架的上立柱,然后再將架橋機(jī)整體降落300 mm,保證架橋機(jī)整體加上運(yùn)梁車高度在8 m以內(nèi)；

(3)開始低位馱運(yùn)(圖6)。

圖6 低位轉(zhuǎn)場步驟五

4 穿越8 m限高的轉(zhuǎn)場中的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

(1)起重天車改造

在起重天車的吊具上安裝可旋轉(zhuǎn)的吊鉤,以方便轉(zhuǎn)運(yùn)后支腿的第一段并使其轉(zhuǎn)動(dòng)90°后放置在運(yùn)梁車上；在起重天車的車架上安裝頂升油缸,以方便搬運(yùn)后支腿第四段及中橫梁,這樣做有利于整機(jī)高度的降低。

(2)伸縮機(jī)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新

目前,與架橋機(jī)配套的馱運(yùn)轉(zhuǎn)場設(shè)備也有好幾種形式,但大都只能實(shí)現(xiàn)高位馱運(yùn),唯有像伸縮機(jī)構(gòu)的三套管結(jié)構(gòu)形式能使架橋機(jī)直降幾米后落在運(yùn)梁車上,并且伸縮機(jī)構(gòu)還不超出架橋機(jī)高度。伸縮機(jī)構(gòu)的頂橫梁與主梁的連接采用八字斜口法蘭連接方式,使運(yùn)梁車馱運(yùn)伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)入架橋機(jī)腹部就能與架橋機(jī)對接,而不用借助吊車。另外還將法蘭上的孔群設(shè)計(jì)成長條孔狀,使對位更加方便。伸縮機(jī)構(gòu)的底橫梁與運(yùn)梁車之間采用8個(gè)丁字鉸座卡緊鎖定,以保證高位馱運(yùn)時(shí)整體的安全穩(wěn)定。

5 結(jié)語

HZQ900型架橋機(jī)在哈大客運(yùn)專線哈爾濱市區(qū)段完成了530孔箱梁的架設(shè)任務(wù),成功實(shí)現(xiàn)了架橋機(jī)3次高位馱運(yùn)轉(zhuǎn)場和架橋機(jī)一次低位穿越凈空8 m的哈爾濱市四環(huán)路公路跨鐵路橋的施工轉(zhuǎn)場作業(yè),為以后類似客運(yùn)專線(高速鐵路)進(jìn)入大中城市市區(qū)出現(xiàn)的架橋設(shè)備通過限界作業(yè)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐證明,HZQ900型架橋機(jī)是一種安全可靠、成本低、方便快捷、性能全面、適應(yīng)性強(qiáng)的大型橋梁施工設(shè)備,特別是在需要頻繁轉(zhuǎn)移場地的作業(yè)工況及過隧道、疊橋、提籃拱等限界能發(fā)揮巨大的作用,經(jīng)過熟練操作后,3 d內(nèi)就能完成轉(zhuǎn)場調(diào)頭工作。

[1]GB/T3811—2008,起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]TBJ2—96,鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]鐵建設(shè)[2005]140號(hào),建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].

[4]GB50017—2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[5]GB3766—83,液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S]．

[6]王金諾，于蘭峰.起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)[M].中國鐵道出版社，2002.