高速鐵路箱梁提運(yùn)架設(shè)備改進(jìn)工裝的研制與應(yīng)用

■ 閤鵬 魏文柱 樂鋒

1 概述

高速鐵路的橋梁多由900 t箱梁組成，施工中采用的主要設(shè)備為900 t移梁機(jī)、450 t提梁機(jī)、900 t運(yùn)梁車、900 t架橋機(jī)及900 t運(yùn)架一體式架橋機(jī)。從降低安全風(fēng)險(xiǎn)、簡化施工、提高工效、降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，研究出適用于高速鐵路箱梁提運(yùn)架設(shè)備改造工裝，取得一定技術(shù)成果，并獲得相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該工裝較好地解決施工中的關(guān)鍵難題，優(yōu)化施工步驟且安全、環(huán)保，符合國家倡導(dǎo)綠色工程的理念，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 研制過程與應(yīng)用原理

2.1 扁擔(dān)梁

SPJ900型架橋機(jī)遇到遠(yuǎn)距離（＞1 km）轉(zhuǎn)場時(shí)，只能通過鋪設(shè)主機(jī)走形鋼軌，利用架橋機(jī)自身走形動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或解體再拼裝。這2種方式工作效率較低，對(duì)設(shè)備損害較大，當(dāng)采用移梁機(jī)送梁—提梁機(jī)提梁上橋—運(yùn)梁車運(yùn)梁—架橋機(jī)架梁方式時(shí)，架橋機(jī)只能在橋面上進(jìn)行拼裝或解體，要搭設(shè)支撐架及花費(fèi)較多的吊車臺(tái)班費(fèi)，安全風(fēng)險(xiǎn)較大[1]。在架橋機(jī)轉(zhuǎn)場或橋下調(diào)頭時(shí)，通過運(yùn)梁車安裝扁擔(dān)梁，實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)作業(yè)，提高施工速度，降低安全隱患。針對(duì)SPJ900型架橋機(jī)靠自身動(dòng)力行走長距離鋼軌時(shí)轉(zhuǎn)場進(jìn)度慢、安全性差，架橋機(jī)調(diào)頭時(shí)靠鋼軌走行進(jìn)度慢、對(duì)調(diào)頭場地硬化要求高等問題，研發(fā)一種用于整體安裝或整體馱運(yùn)架橋機(jī)的扁擔(dān)梁（見圖1）。該扁擔(dān)梁是由主梁、牛腿、花籃螺栓構(gòu)成的箱形結(jié)構(gòu)，長度與架橋機(jī)導(dǎo)梁寬度相等，架橋機(jī)上橋時(shí)，通過2個(gè)扁擔(dān)梁與提梁機(jī)配合即可實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)整體上橋，無需拆解。轉(zhuǎn)場時(shí)，在運(yùn)梁車上安裝2個(gè)扁擔(dān)梁，通過運(yùn)梁車起升動(dòng)作整體托起架橋機(jī)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)轉(zhuǎn)場。

2.2 前支腿

圖1 扁擔(dān)梁

SPJ900型架橋機(jī)過路基、連續(xù)梁或轉(zhuǎn)場時(shí)需采用吊車拆除前支腿下部結(jié)構(gòu)，人工用手拉葫蘆翻轉(zhuǎn)前支腿工藝復(fù)雜、安全性差、進(jìn)度慢。研發(fā)一種可折疊的架橋機(jī)前支腿（見圖2），使得SPJ900型架橋機(jī)在過路基、連續(xù)梁或轉(zhuǎn)場時(shí)不再拆卸架橋機(jī)前支腿下部架構(gòu)，采用油缸直接向上折疊前支腿即可，提高施工速度、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約成本。架橋機(jī)前支腿包括橫梁、上橫桿、上立柱、下立柱、下伸縮立柱，在架橋機(jī)轉(zhuǎn)場、過路基或連續(xù)梁時(shí)，需要拆卸前支腿下部結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵改進(jìn)是在前支腿上立柱與下立柱之間安裝液壓翻轉(zhuǎn)油缸，實(shí)現(xiàn)前支腿下部結(jié)構(gòu)整體翻轉(zhuǎn)。在架橋機(jī)首末跨架設(shè)或遇到連續(xù)梁等結(jié)構(gòu)物時(shí)，只需拆除上立柱與下立柱之間的螺栓，不需拆除前支腿，通過液壓泵站驅(qū)動(dòng)油缸收縮，使前支腿下部結(jié)構(gòu)整體向上折疊，工藝簡單，安全高效[2]。

2.3 運(yùn)架一體機(jī)整體吊裝座

梁場位于橋側(cè)時(shí)，WE-SC900H型運(yùn)架一體機(jī)吊運(yùn)梁機(jī)需在橋面拼裝、拆卸，在沒有移梁平臺(tái)的情況下，WE-SC900H型運(yùn)架一體機(jī)吊運(yùn)梁機(jī)無法實(shí)現(xiàn)橋面取梁[3]。研發(fā)運(yùn)架一體機(jī)整體吊裝座（見圖3），運(yùn)架一體機(jī)轉(zhuǎn)場時(shí)，在橋下完成拼裝。通過該吊裝座，實(shí)現(xiàn)MG450型提梁機(jī)吊裝運(yùn)架一體機(jī)上橋、橋面取梁，節(jié)約移梁平臺(tái)成本，避免移梁平臺(tái)轉(zhuǎn)場時(shí)高度不同造成的施工麻煩，降低設(shè)備拼裝成本。該專利涉及一種整體吊裝運(yùn)架一體機(jī)吊運(yùn)梁機(jī)的耳座，耳座包括與吊運(yùn)梁機(jī)主梁通過螺栓連接的連接板、與連接板一側(cè)通過鋼板焊接的空心體，空心體上設(shè)有預(yù)留孔，軸線與連接板平行。在吊運(yùn)梁機(jī)主梁兩側(cè)對(duì)稱安裝2組耳座，用于安裝提梁機(jī)吊具，通過提梁機(jī)輔助整體吊裝吊運(yùn)梁機(jī)，實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)梁機(jī)上下橋、吊運(yùn)梁機(jī)橋面取梁[4-7]。

2.4 多功能吊具

高速鐵路有3．40、3．66、3．80 m三種吊裝孔橫向跨度的梁型，每次變梁型時(shí)吊裝設(shè)備需重新加工、更換吊具。研發(fā)一種可調(diào)節(jié)吊桿間距的吊具（見圖4），實(shí)現(xiàn)高速鐵路三種吊裝孔跨度的起重吊裝，實(shí)現(xiàn)全部高度鐵路梁型的吊裝，節(jié)約更換吊具工時(shí)及成本?？烧{(diào)節(jié)吊桿間距的吊具包括矩形限位板，限位板的四角圓形區(qū)域均設(shè)有圓形孔道，在圓形孔道與其橫向的端面間設(shè)有槽形孔道，內(nèi)側(cè)圓形孔道橫向間距3．40 m，槽形孔道內(nèi)側(cè)間距3．66 m、外側(cè)間距3．80 m。通過變換吊桿在孔道的位置實(shí)現(xiàn)小型、中型、大型箱梁的吊裝，一種吊具吊運(yùn)多種梁型，不需根據(jù)梁型更換吊具。

2.5 運(yùn)梁車整體吊裝吊具

梁場位于橋側(cè)時(shí)，KSC900型和DCY900型運(yùn)梁車需在橋面拼裝、拆卸，運(yùn)梁車調(diào)頭時(shí)需拆卸后重新拼裝。通過研發(fā)運(yùn)梁車整體吊裝吊具（見圖5），運(yùn)梁車轉(zhuǎn)場到新項(xiàng)目后，在橋下安裝。通過該裝置，實(shí)現(xiàn)MG450型提梁機(jī)吊裝運(yùn)梁車上橋，調(diào)頭時(shí)通過MG450型提梁機(jī)將運(yùn)梁車吊至橋下，運(yùn)梁車在橋下寬敞場地調(diào)頭。運(yùn)梁車整體吊裝吊具由主梁上扁擔(dān)梁、主梁下扁擔(dān)梁、連接拉桿構(gòu)成。上下扁擔(dān)梁左右兩側(cè)各設(shè)置3個(gè)連接孔，連接孔安裝拉桿，固定在運(yùn)梁車主梁上，上扁擔(dān)梁設(shè)置提梁機(jī)吊裝孔，通過提梁機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車整機(jī)上下橋。運(yùn)梁車無需在高空橋面拼裝，調(diào)頭不需解體。

2.6 起吊懸掛裝置

DCY900型運(yùn)梁車上橋工藝復(fù)雜，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。研發(fā)一種設(shè)于運(yùn)梁車上的起吊懸掛裝置（見圖6），在DCY900型運(yùn)梁車主梁左右兩側(cè)轉(zhuǎn)向架中間各對(duì)稱焊接2組起吊懸掛裝置，通過2臺(tái)提梁機(jī)吊具進(jìn)行整體起吊DCY900型運(yùn)梁車。該裝置一次安裝，無需拆卸，不影響架梁施工，相比以往設(shè)計(jì)的運(yùn)梁車整體吊裝吊具，施工工藝簡單，成本低。起吊懸掛裝置采用鋼板加工，由2個(gè)相互平行的豎板、加強(qiáng)鋼板、上下水平板組成。上下水平板設(shè)置上下對(duì)正的孔道，1個(gè)裝置上設(shè)有2個(gè)上下對(duì)正的孔道。

2.7 運(yùn)梁車吊裝座

圖2 前支腿

圖3 運(yùn)架一體機(jī)整體吊裝座

圖4 多功能吊具

圖5 運(yùn)梁車整體吊裝吊具

圖6 起吊懸掛裝置

圖7 吊裝座

研發(fā)一種設(shè)于運(yùn)梁車上的吊裝座（見圖7），該裝置一次安裝，無需拆卸，不影響架梁施工，施工工藝簡單，成本低。吊裝座采用鋼板加工而成，每個(gè)吊裝座具有一對(duì)吊裝孔，方便穿插吊桿。8個(gè)吊裝座通過豎板及加強(qiáng)筋板焊接到運(yùn)梁車轉(zhuǎn)向架上8個(gè)指定位置（滿足提梁機(jī)吊桿安裝），通過2臺(tái)提梁機(jī)吊具進(jìn)行整體起吊KSC900型運(yùn)梁車。

2.8 吊裝托架

在架橋機(jī)調(diào)頭工藝中，運(yùn)梁車用一種扁擔(dān)梁馱運(yùn)架橋機(jī)，而MG450型提梁機(jī)用另一種扁擔(dān)梁吊裝架橋機(jī)，吊運(yùn)麻煩，浪費(fèi)成本[5]。研發(fā)一種帶有吊裝座的架橋機(jī)整體吊裝托架（見圖8），既可用在運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)工況，又可通過2臺(tái)提梁機(jī)吊運(yùn)架橋機(jī)上下橋，解決SPJ900/32型架橋機(jī)一次調(diào)頭需要2種托梁架的問題，使架橋機(jī)調(diào)頭由原來的7 d縮短為2 d，提高進(jìn)度。帶有吊裝座的架橋機(jī)整體吊裝托架時(shí)，在原有運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)扁擔(dān)梁（專利號(hào)：ZL201120099038．0）基礎(chǔ)上，通過鋼板加工4個(gè)吊點(diǎn)，焊接在扁擔(dān)梁上部。

圖8 吊裝托架

2.9 爬梯

K S C900型運(yùn)梁車、D C Y900型運(yùn)梁車和W ESC900H型運(yùn)架一體機(jī)吊運(yùn)梁機(jī)運(yùn)梁時(shí)，車輛無法通過，造成人員上下班滯后。普通爬梯每次需要吊車才能放置，且下班后無法收起，不利于工地安全。研發(fā)一種設(shè)于架橋機(jī)導(dǎo)梁底部的爬梯（見圖9），將平臺(tái)、梯子、電機(jī)、小卷揚(yáng)、鋼絲繩通過焊接、螺栓連接、銷軸連接安裝在SPJ900/32型架橋機(jī)導(dǎo)梁下部位置。通過駕駛室操作，下放卷揚(yáng)鋼絲繩，使梯子下部與地面接觸，實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員上下橋；上升卷揚(yáng)鋼絲繩，使梯子懸空，不影響架橋機(jī)過孔。解決了因運(yùn)梁車占路造成的人員上下班滯后等問題，使用方便，有效地提升了施工進(jìn)度。

圖9 爬梯

3 應(yīng)用效果及效益分析

高速鐵路箱梁提運(yùn)架設(shè)備改進(jìn)工裝應(yīng)用效果及效益分析見表1。

4 結(jié)束語

提運(yùn)架設(shè)備工裝相比傳統(tǒng)箱梁提運(yùn)架具有操作步驟簡單、設(shè)備磨損小、維護(hù)費(fèi)用低、施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工效率高、安全風(fēng)險(xiǎn)小、適應(yīng)性強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具有良好的推廣應(yīng)用前景。隨著我國高速鐵路建設(shè)的發(fā)展，運(yùn)用該研究成果，能夠較好地解決施工中的關(guān)鍵難題，優(yōu)化施工步驟，安全、環(huán)保，符合國家倡導(dǎo)綠色工程的理念。

表1 應(yīng)用效果及效益分析

技術(shù)改進(jìn) 原有缺陷 改進(jìn)工裝應(yīng)用效果 工效扁擔(dān)梁（1）架橋機(jī)靠自身動(dòng)力進(jìn)行長距離轉(zhuǎn)場時(shí)進(jìn)度慢、安全性差；（2）架橋機(jī)調(diào)頭時(shí)靠鋼軌走行進(jìn)度慢，調(diào)頭場地硬化要求高架橋機(jī)轉(zhuǎn)場或橋下調(diào)頭時(shí)，通過運(yùn)梁車安裝扁擔(dān)梁，實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)作業(yè)，提高施工速度、降低對(duì)場地硬化的要求，消除安全隱患節(jié)約施工時(shí)間2 d/次前支腿（1）過路基、連續(xù)梁或轉(zhuǎn)場時(shí)需采用吊車拆除前支腿下部結(jié)構(gòu)；（2）人工用手拉葫蘆翻轉(zhuǎn)前支腿工藝復(fù)雜、安全性差、進(jìn)度慢過路基、連續(xù)梁或轉(zhuǎn)場時(shí)不再拆卸架橋機(jī)前支腿下部架構(gòu)，采用油缸直接向上折疊前支腿即可，提高施工速度，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約成本節(jié)約施工時(shí)間2 h/次運(yùn)架一體機(jī)整體吊裝座（1）梁場位于橋側(cè)時(shí)，吊運(yùn)梁機(jī)需在橋面拼裝、拆卸；（2）在沒有移梁平臺(tái)的情況下，吊運(yùn)梁機(jī)無法實(shí)現(xiàn)橋面取梁運(yùn)架一體機(jī)轉(zhuǎn)場時(shí)，在橋下完成拼裝，通過該專利設(shè)計(jì)的吊裝座，實(shí)現(xiàn)MG450型提梁機(jī)吊裝運(yùn)架一體機(jī)上橋、橋面取梁，節(jié)約移梁平臺(tái)成本，避免了移梁平臺(tái)轉(zhuǎn)場時(shí)高度不同造成的施工麻煩，降低設(shè)備拼裝成本節(jié)約施工時(shí)間2 h/次多功能吊具高速鐵路有3．40、3．66、3．80 m三種吊裝孔橫向跨度的梁型，每次變梁型時(shí)都需重新加工、更換吊具使用可調(diào)節(jié)吊桿間距的吊具實(shí)現(xiàn)高速鐵路3．40、3．66、3．80 m吊裝孔跨度的起重吊裝，一次改裝實(shí)現(xiàn)全部高度鐵路梁型的吊裝，節(jié)約更換吊具工時(shí)及成本節(jié)約施工時(shí)間10 d/次運(yùn)梁車整體吊裝吊具（1）梁場位于橋側(cè)時(shí)，運(yùn)梁車需在橋面拼裝、拆卸；（2）運(yùn)梁車調(diào)頭時(shí)需拆卸后重新拼裝實(shí)現(xiàn)MG450型提梁機(jī)吊裝運(yùn)梁車上橋，調(diào)頭時(shí)通過MG450型提梁機(jī)將運(yùn)梁車吊至橋下，運(yùn)梁車在橋下寬敞場地調(diào)頭節(jié)約施工時(shí)間10 d/次起吊懸掛裝置 工藝復(fù)雜、進(jìn)度慢該裝置一次安裝，不需拆卸，不影響架梁施工，相比以往設(shè)計(jì)的運(yùn)梁車整體吊裝吊具，施工工藝簡單，成本低節(jié)約施工時(shí)間2 d/次吊裝座 工藝復(fù)雜、進(jìn)度慢該裝置一次安裝，不需拆卸，不影響架梁施工，相比以往設(shè)計(jì)的運(yùn)梁車整體吊裝吊具，施工工藝簡單，成本低節(jié)約施工時(shí)間2．5 d/次吊裝托架（1）在架橋機(jī)調(diào)頭工藝中，運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)用一種扁擔(dān)梁，而MG450型提梁機(jī)吊裝架橋機(jī)用的另一種扁擔(dān)梁，浪費(fèi)資源；（2）運(yùn)架公司有2套SPJ900型架橋機(jī)，但2種扁擔(dān)梁只有1套，需要用時(shí)吊運(yùn)麻煩，浪費(fèi)成本通過有吊裝座的架橋機(jī)整體吊裝托架，既可用在運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)工況，又可通過2臺(tái)提梁機(jī)吊運(yùn)架橋機(jī)上下橋，解決SPJ900/32型架橋機(jī)一次調(diào)頭需要2種托梁架的問題，提高效率節(jié)約施工時(shí)間5 d/次爬梯（1）運(yùn)梁車運(yùn)梁時(shí)，車輛無法通過，造成人員上下班滯后；（2）普通爬梯每次需要吊車才能放置，且下班后無法收起，不利于工地安全解決了因運(yùn)梁車占路造成的人員上下班滯后，使用方便，有效提升施工進(jìn)度節(jié)約上下班等待時(shí)間0．5 h/次