高鐵上的架橋“巨獸”

陳飛

目前，中國(guó)擁有世界上最大規(guī)模的高速鐵路網(wǎng)，運(yùn)營(yíng)總里程約2萬公里，超越世界上其他國(guó)家的總和。

在高鐵越來越成為生活的一部分的時(shí)候，人們對(duì)中國(guó)高鐵鋪路架橋的過程難免有幾分好奇。難怪最近有一段網(wǎng)絡(luò)視頻一經(jīng)流出，就引起很多人的驚呼。就連美國(guó)的《大眾機(jī)械》、《探索》等老牌科技雜志網(wǎng)站也轉(zhuǎn)載了這段視頻，并加以介紹。

視頻中，一臺(tái)造型“呆萌”的巨大機(jī)器，在山谷間像毛毛蟲一般緩緩從隧道中駛出，這一龐然大物有好幾輛公交車首尾相連那么長(zhǎng)，底盤上密密麻麻的輪子像是毛毛蟲的偽足。它在剛鋪好一半的“斷頭”橋面上停下來，在“斷頭”最末端的橋墩上放下兩側(cè)三角形的“后腿”，“身體”則在“前腿”的帶動(dòng)下在懸空中滑向下一個(gè)的橋墩。在前腿到達(dá)下一個(gè)橋墩并支撐在其上之后，“身體”上掛載的巨大混凝土橋梁被穩(wěn)穩(wěn)地架在兩個(gè)橋墩之間。隨后，這只巨大的“毛毛蟲”收起支腿，反向滑動(dòng)，功成身退。就這樣，一孔橋在巨大的山谷之間就架設(shè)好了。

這段視頻拍攝的是中鐵十一局第六工程有限公司架設(shè)渝萬鐵路花屋雙線大橋6號(hào)、7號(hào)墩的過程。被視頻的英文標(biāo)題稱為“Monster”（巨獸）的機(jī)器，是石家莊鐵道大學(xué)國(guó)防交通研究所研發(fā)的SLJ900/32流動(dòng)式架橋機(jī)。

負(fù)責(zé)這臺(tái)架橋機(jī)研發(fā)的該所前工程師劉嘉武向《中國(guó)新聞周刊》介紹說，這臺(tái)引起國(guó)內(nèi)外網(wǎng)友驚嘆的架橋機(jī)全長(zhǎng)93米，自重達(dá)580噸，有64個(gè)輪子，是一具名副其實(shí)的鋼鐵巨獸。2010年11月，項(xiàng)目完成技術(shù)設(shè)計(jì)；第一臺(tái)設(shè)備于2012年9月5日在沈丹線開始正式作業(yè)。其技術(shù)水平居于世界領(lǐng)先地位。

擺脫“邊鋪邊架”

SLJ900/32架橋機(jī)的視頻在網(wǎng)上走紅之后，劉亞濱也跟著“紅”了一把。“我去國(guó)外，老有人拿著這個(gè)視頻問我，‘這個(gè)是你們做的吧？挺厲害！我一看，不是呀！心里想，這有什么厲害的，我們的架橋機(jī)比這好多了?！?/p>

劉亞濱是北京萬橋興業(yè)機(jī)械有限公司的CEO兼高級(jí)工程師。1993年，時(shí)任鐵道科學(xué)研究院國(guó)際部副主任的劉亞濱在一次考察中，首次接觸到意大利尼古拉（Paolo De Nicola）公司生產(chǎn)的架橋機(jī)械。那時(shí)，中國(guó)高鐵建設(shè)還在醞釀中。1996年，鐵道部開展了《高速鐵路預(yù)制梁架設(shè)設(shè)備技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)方案研究》項(xiàng)目，秦沈客運(yùn)專線的勘察設(shè)計(jì)工作也已開始。從那時(shí)起，中國(guó)人就著手論證自己生產(chǎn)制造大噸位架橋設(shè)備的可能性。

1998年秋天，劉亞濱接到原鐵道部科技司工程師辛學(xué)忠的電話，要求他去為秦沈線項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)和專家介紹“整孔箱梁架橋枝術(shù)”。

秦沈線設(shè)計(jì)建造之前，鐵路建設(shè)中遇到橋梁時(shí)，較為普遍的施工方式是“邊鋪邊架”，也就是先鋪設(shè)一段軌道，再進(jìn)行后面的架橋作業(yè)。當(dāng)時(shí)，普通鐵路中的橋梁路段相對(duì)較少，這種傳統(tǒng)施工方式依靠密集的人工作業(yè)來完成，不需要大噸位架橋設(shè)備，因而有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)?！拔覄偘堰@個(gè)技術(shù)介紹到國(guó)內(nèi)的時(shí)候，很多人都覺得，中國(guó)鋪鐵路靠的是人多，誰去買這種幾千萬元的架橋設(shè)備啊！根本不符合中國(guó)國(guó)情?！?/p>

但是，高鐵的技術(shù)含量高、施工要求高，傳統(tǒng)施工方式和“人海戰(zhàn)術(shù)”不適合高鐵建設(shè)。在那次會(huì)議上，劉亞濱逐一回答了原鐵道部設(shè)計(jì)、建設(shè)單位領(lǐng)導(dǎo)和專家們提出的問題，詳細(xì)介紹了橋梁“先架后鋪”技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已經(jīng)是很成熟的技術(shù)，只不過新的橋梁設(shè)計(jì)和施工方法需要更大噸位的新設(shè)備。會(huì)議經(jīng)過討論，決定調(diào)整秦沈線的設(shè)計(jì)方案。整條線路施工中有四個(gè)標(biāo)段采用大型整孔箱梁施工技術(shù)。而正是秦沈線的這一設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，為后來中國(guó)大規(guī)模的高鐵建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

走向世界領(lǐng)先

普通快速鐵路使用的32米T型梁的重量在150噸左右，而在設(shè)計(jì)時(shí)速250公里以上的高速鐵路的橋梁中，90%都采用了長(zhǎng)32米、重量900噸的箱型梁——其重量大概是普通T型梁的6倍。因而對(duì)機(jī)器載重的要求一下就提高了很多。

與普通鐵路相比，高速鐵路在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是橋梁多，且多旱橋。這是為了節(jié)約土地占用和防止路基不均勻沉降的考慮。在高鐵京滬線接近完工之后，中國(guó)高鐵線路逐漸開始向多山地區(qū)延伸，這就遇到了新的問題。在山區(qū)高鐵建設(shè)中，穿隧道架橋的需求多了起來。在山區(qū)條件下，普通架橋機(jī)體積大，拆裝不便，也難以運(yùn)輸箱梁通過隧道。因而在平原地區(qū)分別使用運(yùn)梁車和架橋機(jī)的“運(yùn)架分離”式的作業(yè)不再適用，架橋機(jī)就面臨著要解決的新問題。

“箱梁與隧道的尺寸很接近，梁的寬度與隧道最寬的地方，一邊只有30公分左右的間隙。而且要保證這個(gè)間隙，梁不能離地面很高，最好在五六十公分的高度。一般的運(yùn)梁車太高了，大概有兩三米，進(jìn)不去隧道?！眲⒓挝湔f。如果要讓普通運(yùn)梁車將箱梁運(yùn)入隧道，要么拓寬隧道，成本很高；要么就等箱梁運(yùn)過去之后，再完成隧道內(nèi)部的施工，這就延長(zhǎng)了工期。

其實(shí)，建造秦沈客運(yùn)專線時(shí)就遇到了這個(gè)問題。那時(shí)的解決方案是從意大利進(jìn)口了一臺(tái)“運(yùn)架一體機(jī)”。從那時(shí)起，這種運(yùn)架一體機(jī)的廣闊前景就被人們所看到。如何研發(fā)國(guó)產(chǎn)一體式架橋機(jī)，引起了嗅覺靈敏的業(yè)內(nèi)專家的注意。

經(jīng)過多年的不斷演進(jìn)，目前，萬橋公司的變位平臺(tái)一體架橋機(jī)可以說是意大利產(chǎn)品的升級(jí)版。這種一體架橋機(jī)于2010年開始投入使用，目前不僅廣泛運(yùn)用在國(guó)內(nèi)各條高鐵線路的建設(shè)中，而且已經(jīng)出口到韓國(guó)。

時(shí)至今日，國(guó)產(chǎn)大噸位架橋機(jī)已經(jīng)解決了大部分實(shí)際使用中遇到的困難工況：隧道口零距離架橋、兩隧道間單孔梁、高原長(zhǎng)大坡道橋梁、小曲線橋架設(shè)。隨著一個(gè)個(gè)難題的解決，中國(guó)的架橋機(jī)技術(shù)水平不知不覺間已達(dá)到世界領(lǐng)先地位。

到全世界建大橋

當(dāng)前，越來越多手握先進(jìn)的橋梁建設(shè)技術(shù)的中國(guó)企業(yè)踏上了國(guó)際征途，分別參與建造了馬來西亞檳城二橋、巴拿馬運(yùn)河三橋、韓國(guó)仁川二橋、舊金山-奧克蘭海灣大橋等等。與此同時(shí)，中國(guó)在高鐵建設(shè)中“磨練”出來的大型架橋機(jī)，在國(guó)外的橋梁建設(shè)中也找到了用武之地。

全長(zhǎng)36 公里的杭州灣大橋，兩側(cè)引橋部分使用了50米長(zhǎng)的雙幅箱梁，單孔箱梁自重1430噸。配備了1600噸級(jí)的輪胎式提梁機(jī)、運(yùn)梁車及架橋機(jī)進(jìn)行裝梁、運(yùn)梁和架梁。這種超大型設(shè)備的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在世界上幾乎是絕無僅有的。而正是這樣的施工經(jīng)驗(yàn)，讓中國(guó)架橋機(jī)走出國(guó)門成為可能。

正在興建中的科威特海灣大橋全長(zhǎng)34公里，建成后將是世界第四的跨海大橋。它的兩側(cè)引橋也為雙幅箱形梁，規(guī)格有35米、40米、45米、60米四種。其中60米的箱梁?jiǎn)慰字剡_(dá)1800噸——這一重量創(chuàng)造了一項(xiàng)世界紀(jì)錄。引橋工程需架梁共計(jì)1044 孔，工程量相當(dāng)巨大。科威特海灣大橋架設(shè)所需的總價(jià)2.4億元的裝備，由中國(guó)鄭州新大方重工科技有限公司提供。

除了超大噸位的建造經(jīng)驗(yàn)，專利項(xiàng)目的數(shù)量也證明了中國(guó)架橋技術(shù)的領(lǐng)先水平。到2014年10月為止，中國(guó)以大噸位架橋機(jī)整機(jī)及架橋工藝申請(qǐng)發(fā)明專利并獲授權(quán)的項(xiàng)目共計(jì)22 項(xiàng)，居世界首位。

在中國(guó)最拿得出手的高鐵領(lǐng)域，萬橋公司向韓國(guó)出口了4臺(tái)變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)。目前，這個(gè)項(xiàng)目中的五個(gè)標(biāo)段都在使用中國(guó)出口的設(shè)備。常年在國(guó)外進(jìn)行項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)的劉亞濱說：“現(xiàn)在，很多時(shí)候我們?cè)趪?guó)外的項(xiàng)目其實(shí)都是跟中國(guó)公司在競(jìng)爭(zhēng)，外國(guó)公司就那么一兩家。說到底，還是因?yàn)楝F(xiàn)在這種大型工程的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)以中國(guó)為最多。”