TJ165架橋機(jī)在250m小半徑跨海橋的應(yīng)用

中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門(mén)分公司，福建 廈門(mén) 361006

蒙巴薩—內(nèi)羅畢鐵路是肯尼亞百年來(lái)建設(shè)規(guī)模最大的基礎(chǔ)設(shè)施，項(xiàng)目的建成和運(yùn)營(yíng)對(duì)促進(jìn)肯尼亞乃至整個(gè)東非地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重大意義。

肯尼亞蒙巴薩港是東非最大港口之一，為早期建設(shè)項(xiàng)目，受規(guī)劃的局限性和狹小場(chǎng)地的影響，港口內(nèi)各類(lèi)建筑物擁擠，既有米軌營(yíng)運(yùn)線、地下管線及油氣管道等結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜、星羅棋布。為了與2017年5月31日通車(chē)運(yùn)營(yíng)的蒙內(nèi)鐵路連接上，真正發(fā)揮港鐵聯(lián)運(yùn)的優(yōu)勢(shì)，蒙內(nèi)鐵路港支線二期工程于2017年12月初開(kāi)工建設(shè)。新建鐵路本應(yīng)盡量摒棄和規(guī)避小半徑曲線設(shè)計(jì)，但受到蒙巴薩港區(qū)場(chǎng)地和地形的限制，港支線二期工程在跨越港務(wù)局大樓處的海灣時(shí)最大只能設(shè)計(jì)250m半徑曲線的跨海橋，為后期的T梁架設(shè)施工帶來(lái)了很大的施工難題和技術(shù)挑戰(zhàn)。

1 工程概況

為實(shí)現(xiàn)港鐵聯(lián)運(yùn)優(yōu)勢(shì)，減小蒙巴薩港區(qū)散貨堆場(chǎng)和碼頭的貨運(yùn)壓力，港支線二期工程是蒙內(nèi)鐵路的延伸線和配套工程。該項(xiàng)目線路等級(jí)為國(guó)鐵Ⅲ級(jí)、單線設(shè)計(jì)，正線長(zhǎng)2.726km（其中有砟軌道長(zhǎng)0.762km、無(wú)砟軌道長(zhǎng)4.181km），項(xiàng)目建成后將蒙巴薩港口與蒙內(nèi)鐵路連成一體。線路以250m小半徑曲線橋跨越港務(wù)局大樓前的海灣后，依次經(jīng)過(guò)11-1號(hào)泊位，終點(diǎn)位于1號(hào)泊位?？绾蜷L(zhǎng)317m，設(shè)計(jì)為單線橋，每跨設(shè)計(jì)為2片T梁，全橋共28片16m預(yù)制T梁（單片梁質(zhì)量約為64t），墩身頂面尺寸為6m×2.3m（無(wú)托盤(pán)），孔跨布置為（1～16）m現(xiàn)澆槽型梁+（14～16）m簡(jiǎn)支T梁+（1～48）m現(xiàn)澆槽型梁，均為曲線梁，曲線半徑R=250m，全橋下坡坡度為i下=23‰、上坡坡度為i上=15‰。

由于250m曲線半徑大坡度跨海橋架梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，施工作業(yè)難度較大，為了解決該項(xiàng)目架梁作業(yè)的施工難題和降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，必須對(duì)TJ165架橋機(jī)架設(shè)250m小半徑曲線大坡度跨海橋進(jìn)行研究和論證，以得到一個(gè)良好的解決方案。

2 TJ165型架橋機(jī)

施工采用的TJ165架橋機(jī)為分體式架橋機(jī)，其主機(jī)、機(jī)動(dòng)平車(chē)裝有牽引走行系統(tǒng)[1]，為主動(dòng)定位架梁作業(yè)和機(jī)動(dòng)平車(chē)進(jìn)行T梁輸送，采用龍門(mén)吊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)倒裝T梁的作業(yè)方法，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 TJ165型架橋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3 架梁施工存在的問(wèn)題

根據(jù)TJ165架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)和工作范圍，在250m曲線半徑的工況條件下進(jìn)行作業(yè)，主要存在以下方面的問(wèn)題導(dǎo)致不具備作業(yè)條件：（1）曲線半徑過(guò)小，在架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)0#柱中心無(wú)法放置在墩臺(tái)中心，或無(wú)法上墩臺(tái)；（2）機(jī)動(dòng)平車(chē)（2號(hào)車(chē)）在喂梁過(guò)程中與架橋機(jī)2#柱、3#柱折角太小可能發(fā)生干涉，無(wú)法順利進(jìn)行安全喂梁；（3）由于曲線半徑太小，T梁無(wú)法依靠吊梁小車(chē)直接落梁到位。

4 架梁解決方案

針對(duì)正常工況TJ165架橋機(jī)無(wú)法架設(shè)250m小半徑曲線T梁的施工難題，為了確保T梁架設(shè)施工過(guò)程安全且處于受控狀態(tài)，規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，采取以下解決方案。

4.1 架橋機(jī)0#柱無(wú)法上墩臺(tái)的解決方案

使用TJ165型架橋機(jī)在32m架梁的工況位架設(shè)16m梁，0#柱中心到1#柱中心間距為38.5m，0#柱底截面為3.42m×0.62m的矩形。根據(jù)驗(yàn)算和施工前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)架橋機(jī)機(jī)臂前端向曲線內(nèi)側(cè)擺臂1m（最大擺臂值），且架橋機(jī)前輪處軌道向曲線內(nèi)側(cè)撥道15cm，后輪處軌道向曲線外側(cè)撥道15cm時(shí)，0#柱曲線外側(cè)最遠(yuǎn)端墩臺(tái)垂直距離為30cm；當(dāng)架橋機(jī)前輪處軌道向曲線內(nèi)側(cè)撥道20cm，后輪處軌道向曲線外側(cè)撥道20cm時(shí)，0#柱可完全立在橋墩上。經(jīng)驗(yàn)算，在此撥道工況下的最大過(guò)孔軸重為330kN，梁片的主梁強(qiáng)度和混凝土應(yīng)力、抗裂安全系數(shù)均可滿足規(guī)范要求[2]。因此，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和方案改進(jìn)，架橋機(jī)0#柱無(wú)法上墩臺(tái)的問(wèn)題得到解決。

4.2 機(jī)動(dòng)平車(chē)（2號(hào)車(chē)）喂梁的解決方案

機(jī)動(dòng)平車(chē)（2號(hào)車(chē)）在喂梁過(guò)程中與架橋機(jī)2#柱、3#柱因折角太小發(fā)生干涉，為確保梁片順利通過(guò)架橋機(jī)3#柱和2#柱，可使梁中心線與機(jī)動(dòng)平車(chē)縱向中心線略成斜交。當(dāng)機(jī)動(dòng)平車(chē)將梁片運(yùn)到架橋機(jī)尾部，與主機(jī)對(duì)位時(shí)，需要靠2號(hào)車(chē)上的枕梁扁擔(dān)完成橫向移動(dòng)，并時(shí)刻注意3#柱和2#柱與T梁的凈距，避免刮碰。T梁尾部也需要靠枕梁扁擔(dān)來(lái)完成橫向移動(dòng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算枕梁扁擔(dān)從中心到兩邊的最大橫移量為19cm，與實(shí)際施工時(shí)的橫移量18.9cm接近，滿足喂梁施工安全要求。

4.3 小曲線架設(shè)T梁無(wú)法落梁到位的解決方案

250m小半徑曲線無(wú)法實(shí)現(xiàn)梁片一次性落梁到位，為避免先架設(shè)曲線外側(cè)T梁而導(dǎo)致內(nèi)側(cè)T梁無(wú)法安裝到設(shè)計(jì)位置的問(wèn)題，T梁架設(shè)順序應(yīng)為先曲線內(nèi)側(cè)，再曲線外側(cè)[3]。

（1）T梁縱移施工。落梁時(shí)通過(guò)吊梁小車(chē)左右平移使梁端與前后墩臺(tái)墊石中心線平行，通過(guò)吊梁小車(chē)前后平移保證梁片縱向位置在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，若因?yàn)樘厥馇闆r無(wú)法通過(guò)吊梁小車(chē)將梁片縱移到位時(shí)，可通過(guò)縱移施工將梁片縱移到位。

在梁片前后端部分別采用2個(gè)100t千斤頂，在千斤頂下方放置2塊鋼板，縱移方向的后端放置2cm厚鋼板，縱移方向的前端放置1cm厚鋼板，此時(shí)千斤頂下方與縱移方向同向一側(cè)有一半處于懸空1cm狀態(tài)；在千斤頂上方同樣放置2塊鋼板，將其中一塊鋼板向縱移方向抽出一半，此時(shí)千斤頂上方在縱移方向后方有1cm懸空。將4個(gè)千斤頂按相同方法布置完成后，對(duì)千斤頂加壓，加壓順序?yàn)榭v移方向后端2個(gè)千斤頂先加壓，待梁體受力后，縱移方向前端2個(gè)千斤頂再加壓。因千斤頂上下部位均有1cm的懸空狀態(tài)，故加壓后會(huì)由于T梁自身質(zhì)量重心縱向偏移而帶動(dòng)T梁小幅度縱向移動(dòng)。

根據(jù)梁片在預(yù)制基地進(jìn)行的縱移試驗(yàn)，此方法能在保證安全的情況下將梁片穩(wěn)定前移，墩臺(tái)除豎向受力外，無(wú)其他受力或不利影響。

（2）T梁橫移施工。因?yàn)榍€半徑過(guò)小，僅靠吊梁小車(chē)無(wú)法將梁片一次性落梁到位，所以在架梁前后2個(gè)墩臺(tái)的支座墊石上各設(shè)置1根5m長(zhǎng)的50#鋼軌作為橫移軌道，將0.9m長(zhǎng)的橫移滑動(dòng)托盤(pán)放置在橫移軌面上，托盤(pán)、橫移軌道中間設(shè)置1塊2cm厚的聚四氟乙烯墊板，減小摩擦力并加強(qiáng)潤(rùn)滑，兩墊石之間的軌道下方以鐵箱子和鋼板墊平，確保橫移軌道穩(wěn)固平順。

橫移托盤(pán)在橫移鋼軌頂面安裝完成，檢查無(wú)誤后將曲線內(nèi)側(cè)的T梁放置到橫移托盤(pán)上，用4個(gè)3t手拉葫蘆作為穩(wěn)固保護(hù)措施，防止傾覆風(fēng)險(xiǎn)。用液壓千斤頂將T梁沿著橫移裝置橫移至遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)位置30cm處停下，液壓千斤頂速度應(yīng)小于0.3m/min，第一次橫移結(jié)束后以方木支撐梁片翼緣和腹板倒角處，并做好防溜、防傾覆措施。

對(duì)于架設(shè)曲線外側(cè)T梁，采用同樣的方法將T梁橫移至設(shè)計(jì)位置，橫移到位后以液壓千斤頂頂起T梁，將橫移鋼軌及托盤(pán)取出，最后使用千斤頂將T梁就位到墊石上，同時(shí)采用手拉葫蘆對(duì)T梁實(shí)施防傾覆保護(hù)措施。對(duì)于架設(shè)曲線內(nèi)側(cè)T梁，將其重新頂推拉至設(shè)計(jì)位置，并采用同樣的方法進(jìn)行落梁操作，用千斤頂和手拉葫蘆對(duì)T梁進(jìn)行防傾覆保護(hù)措施。兩片梁均落梁就位后全面檢查支座安裝位置，支座安裝允許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求，經(jīng)檢查無(wú)誤后盡快在兩片T梁橫隔板處用連接鋼板焊接成整體，并在T梁兩端部預(yù)應(yīng)力孔用精軋螺紋鋼進(jìn)行橫向臨時(shí)錨固，以提高整體穩(wěn)定性，防止梁片失衡或傾覆。梁片在橫移時(shí)前后梁端的橫移量應(yīng)盡量保持同步，單端調(diào)整時(shí)應(yīng)小幅度多次進(jìn)行，確保施工安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該技術(shù)方案的研究和實(shí)踐論證，蒙內(nèi)鐵路港支線二期工程250m小半徑曲線跨海橋共用8個(gè)白天成功完成了28片16m T梁的架設(shè)施工，期間未發(fā)生任何安全險(xiǎn)情和事故，充分說(shuō)明在缺乏大型水上起重設(shè)備以及TJ165架橋機(jī)在非常規(guī)的特殊線路作業(yè)條件下，所制訂的施工技術(shù)方案科學(xué)合理、安全管理措施周密得當(dāng)，為中國(guó)鐵路技術(shù)在海外的橋梁架設(shè)施工實(shí)踐積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。