莞惠城际铁路架梁方案分析及设备选型

莞惠城际铁路架梁方案分析及设备选型

摘 要：设备选型是箱梁架设工程的重点控制环节之一。结合莞惠城际铁路GZH－8标架设坡度大、箱梁跨度变化大、曲线半径小等特点,在归纳总结选型原则的基础上，对比分析了现有700吨箱梁架设方案，得到适合施工条件的JQS700架桥机架梁方案，并详细对该方案进行了介绍，莞惠城际铁路GZH－8标设备选型过程为今后架设工程设备选型提供参考。

关键词：城际铁路 架桥机 设备选型 架梁方案

1.引言

城际铁路，最早出现在《尽早制定长江三角洲城际轨道交通规划》一文中，是伴随城市群发展出现的一种新型交通方式，主要作用在于通过城际铁路区域内城市的有机联系，促进城市化进程的发展和区域经济一体化的实现。城际铁路施工建设前景广阔，潜力巨大。箱梁架设是城际铁路施工建设的一个重要阶段，因此，作为箱梁架设的专用设备根据不同的施工场地和环境合理选型，具有重要的经济效益和社会效益。

2.工程概况及特点

莞惠城际铁路GZH-8标箱梁架设工程（DK54+760～ DK69+872.5），线路全长15.113Km，主要跨越陈屋贝特大桥、朗洲1号大桥等九座大桥和之间的隧道，主要以双线单箱为主，箱梁重量不超过700t，其中30m箱梁311孔，25m箱梁76孔等，共需架设箱梁392孔。该工程主要特点及难点：

（1）线路横纵坡度大，均为30‰；

（2）线路在曲线上曲线半径小，最小为1000m；

（3）跨度变化大，主跨度30m、27m、25m，并且跨度在这三种跨度基础上也有一定变化。

（4）施工载荷变化大，跨度变化大，导致施工载荷变化大；

（5）施工环境差，桥梁分布密集而绵长，且城市环境地窄人多、交通繁忙，对桥梁施工干涉大；

（6）安全性要求高：城际铁路施工大多在人流较密集的地方，对其安全性要求都严格；

（7）有驮运过隧道要求：架桥机架完一座桥，需要驮运转场，其中有些需要过隧道，因此架桥机要满足在简单的拆卸后，由与之配套的运梁车驮运过隧，

过隧道后能快速恢复架桥机架梁状态，中间的拆卸和安装操作应简单、方便以及工作量少。

图1 过隧道断面图（单位mm）

3.架梁方案对比分析

3.1架梁方案分析原则

莞惠城际铁路GZH－8标具有架设坡度大、箱梁跨度变化大、曲线半径小等特点，因此，其架梁方案对比分析，应根据以下方面进行考虑：

（1）适应性：架梁设备要适应铁路建设项目的施工条件和作业内容，即考虑架梁设备具备以下功能：1）能够架设30m、27m、25m以及其它非标准梁型；2）能在小半径（R≥1000m）曲线上纵移过孔和架梁作业；3）能在大坡道（i≤30‰）上纵移过孔不溜坡；4）不污染环境，即能施行预制梁段的节段拼装方法。5）架设效率与工程进度和工程量相符合，即架梁进度能保证在1孔/5h以内；6）能够经过简单方便的拆装，就能实现过隧道转场。

（2）经济性：采用具有高效低耗、性能优越稳定、工作安全可靠施工质量优良等优点的架设设备，用最低的投入换取最大的经济效益。

（3）安全性：保证铁路建设项目工程质量和施工进度的同时，应充分考虑架设设备的安全可靠性，如吊梁、拖梁和落梁稳定、防倒塌和防倾覆安全系数、紧急保护装置等。

（4）设备的通用性和专业性：通用性指设备架设条件要求高低，考虑以后类似架设工程中可以重复利用该设备部分结构程度或者经过较小的改动就可以适用于不同的施工条件；专业性是为了施工效率高和作业质量好。

（5）环保性：该工程大多在人口比较多的地方施工，因此应尽量降低噪声污染、大气污染和固体污染等。

3.2现有700t箱梁架梁方案介绍和分析

目前对700t箱梁的架设设备有DP700架桥机架梁方案、JQ700架桥机架梁方案和JQS700架桥机架梁方案等三种。

（1）DP700架桥机架梁方案：是一种对预制混凝土梁段进行高位悬挂拼装成孔的能够在小半径曲线、大坡道的线路上方便安全地行走和架梁作业，且保证桥上施工不干扰交通和防止污染的节段拼装式架梁方案。广泛适用于城市道路、小型公路和山区地方铁路的桥梁架设施工。

（2）JQ700架桥机架梁方案:提梁机装梁，轮胎式运梁车运梁，尾部喂梁；

架桥机起重小车吊梁拖拉取梁，跨一孔架梁，轮轨式步履纵移，可以架设32m、30m、24m广珠城际线双线单箱、双线双箱、双线三箱、双线四箱及四线七箱和站台预制箱梁。

（3）JQS700架桥机架梁方案：其架梁作业为跨一孔简支式架梁，由运梁车运梁至架桥机尾部喂梁，1#起重小车取梁后与运梁车拖梁台车同步移梁，到达2#起重小车取梁位后，2#起重小车取梁，两台起重小车同步吊梁前行，对位落梁。可以架设小半径曲线大坡度的32m、24m等跨或变跨单线整孔预制混凝土箱型简支梁。

三种700t箱梁架梁方案部分性能见表1所示，结合莞惠城际铁路特点，根据设备选型原则，特别是适应性原则，DP700架桥机架梁方案具有以下优势：1）高位悬挂悬拼，不阻塞桥下正常的车辆通行；2）能在小半径（R≥350m）曲线上纵移过孔和架梁作业；3）能在大坡道上（i≤50‰）纵移过孔。但是DP700架桥机架梁方案架设的箱梁跨度都在30m以上的；而且架梁效率较慢，架设效率与工程进度和工程量不符。

JQ700架桥机架梁方案突出的地方为：横移量大，能够架设双线单箱、双线双箱等多种型式的箱梁，并且可使双箱及三箱梁一次落梁就位；架设效率高。但是，在最小半径曲线上纵移过孔和架梁和能架设箱梁的跨度达不到要求。

通过研究论证，在现有的三种架梁方案中，JQS700架桥机架梁方案能够较好的满足上述设备选型要求。

4 JQS700架桥机架梁方案

4.1 JQS700架桥机主要结构

JQS700型架桥机为龙门式双主梁多支腿结构，主要由机臂、起重小车、卷扬起升机构、后支腿、前支腿、辅助支腿、辅助小车、下导梁、附件、液压系统、电气系统等部分组成，结构简图如图2所示。

1.电气系统 2.卷扬起升机构 3.机臂 4.起重小车 5.后支腿 6.附件

7.前支腿 8.辅助支腿 9.液压系统 10.辅助小车 11.下导梁

图2 JQS700架桥机结构简图

（1）机臂

机臂是架桥机的主要承载结构，为双箱钢梁结构。每根钢梁有六个节段，前两个节段为机臂前悬臂为变截面，节段间采用高强螺栓联接。节段解体后可由公路或铁路运输。

（2）起重小车

起重小车由走行机构和横移机构组成。起重小车在由电机-减速机-链轮组成的驱动机构作用下，在两端固定架桥机机臂前后的链条牵引下，沿机臂轨道拖拉运行，从而实现小车的前后行走。

（3）后支腿

后支腿位于机臂后部，是龙门架结构中的刚性支腿。为“O”形门架结构，根据其受力特点，在龙门架平面设计成上宽下窄形式，以提高与主梁的连接刚性。后支腿门架与机臂通过法兰板、销轴相连接。后支腿的上、下柱体部分可绕转动铰作一定的翻转，以方便架桥机转场驮运时通过隧道。

（4）前支腿

前支腿支撑在架梁前方桥墩支撑垫石的前半部分上。主要由悬挂走行机构、活动较销、内、外柱体、下柱体、上、下横梁、升降油缸等组成。架梁作业时与机臂纵向固定成铰接结构，成为柔性支腿，前支腿与机臂、后支腿组成龙门架结构，满足架梁作业支撑要求。

前支腿设有升降油缸，通过升降油缸伸缩可以调整架桥机机臂水平，最小调整量180mm。

（5）辅助支腿

辅助支腿用于架桥机过孔作业时的前部支撑，以及纵移导梁时作辅助吊点。辅助支腿主梁与机臂通过高强度螺栓固接，由主梁、内柱、升降油缸、滑动横联、下联系梁、走行轮总成等组成。

辅助支腿主梁与内柱通过插销连接，可实现大伸缩量的调整，最小调整量为185mm。内柱分为上下两个节段，采用销轴连接，架桥机通过隧道时将上节段拆除。内柱、下联系梁与下部走行轮总成通过回转支撑连接，实现过曲线时的回转。走行轮总成每侧的走行架上，设置两个导向轮组限制转动角度，在轮组转换时，保证走行轮支撑在轨道上。并确保导梁过孔的安全性。

（6）下导梁

架桥机采用高位下导梁引导过孔。下导梁上部为箱形钢梁，下部为支腿，其中前支腿位置可以移动，后支腿位置固定，两个支腿均可折翻，架桥机在工作状态时，两支腿与导梁之间采用螺栓固接。

导梁上部设有两根方钢轨道，供辅助支腿走行。针对不同的箱梁的架设，采用不同的防倾翻装置将导梁与就位箱梁的吊孔相连接，防止导梁侧翻和向前倾翻。导梁腹内置有一套可伸缩的吊挂装置，导梁过跨时伸出，由1#起重小车与

辅助小车共同吊起导梁过跨。

4.2 JQS700架桥机作业方法和程序

该架桥机的作业方法和程序包括架梁及纵移作业程序、变跨作业程序和转场作业程序等，分别介绍如下：

（1）架梁及纵移作业程序

1）架桥机就位，运梁车喂梁，架桥机前起重小车取梁，与驮梁台车同步移梁；

2）驮梁小车到位后起重小车取梁，两台起重小车同步拖梁前行，运梁车返回；

3）起重小车拖梁到位，落梁；

4）起重小车行走到指定位置，转换辅助支腿及后支腿成走行状态，准备过孔；

5）架桥机走行到位，支撑前后支腿，完成主机过孔，准备导梁过孔；

6）辅助小车吊起导梁前部，前起重小车吊起导梁后部，同步前移；

7）向前纵移导梁到指定位置后，辅助支腿吊挂导梁，辅助小车退回换吊；

8）辅助小车及前起重小车将导梁纵移到位并放到墩台上，退回辅助小车及前起重小车，准备架下一孔梁；

（2）变跨作业程序

为了架设30m、27m和25m等主跨度和其他非标准箱梁，架桥机具有变化架设跨度的功能。主要利用机臂上盖板设有辅助支腿变跨节点，下盖板设有前支腿变跨节点，提供前支腿、前支腿不同的安装位置，满足变跨箱梁架设作业施工的需要。以30m变跨到25m为例，其变跨作业程序为：

1）架设完30m箱梁后，起重小车行走到指定位置，转换辅助支腿及后支腿成走行状态，准备过孔；

2）架桥机走行5m，支撑前后支腿，主机准备变跨；

3）前支腿后移5m，支撑在墩台上，辅助支腿后移5m；

4）继续纵移架桥机到位；

5）导梁安装导梁纵移程序完成。

（3）转场作业程序

架桥机转场分无障碍转场和过隧道转场两种方式。如果转场途中对架桥机外轮廓尺寸没有限制，则可以利用运梁车带着高位驮运支架直接驮运架桥机转场；如果转场途中对架桥机外轮廓尺寸有限制，如要通过隧道，则需要在转场前缩小架桥机外轮廓尺寸，再利用运梁车带着可升降驮运支架低位驮运架桥机转场。

1）无障碍转场作业程序

a.架桥机完成一座桥的架设，准备转场。拆除后支腿下横联（单独运输），后支腿采用临时支承支撑，运梁车安装驮运支架进入架桥机；

b.升降驮架驮住架桥机，架桥机前支腿折叠，吊起导梁，驮运转场；

c.架桥机到桥头后，支撑前支腿，并将导梁放置到墩台；支撑后支腿，退回运梁车；

d.通过起重小车将后支腿下横联吊下并组装；

2）过隧道转场作业程序

a.架桥机完成一座桥的架设，准备转场。拆除后支腿下横联（单独运输），后支腿采用临时支承支撑，运梁车安装驮运支架进入架桥机；

b.升降驮架驮住架桥机，拆除架桥机前支腿，折叠后支腿，并收缩前支腿及辅助支腿，拆除架桥机上横联；

c.架桥机到桥头后，支撑前支腿，并将导梁放置到墩台；准备纵移架桥机；

d.收起前支腿，后部驮梁台车解除与运梁车固定，脱开前升降驮架，通过辅助支腿及驮梁台车纵移架桥机；

e.向前纵移25m后，架桥机通过隧道；

f.通过辅助支腿及后升降驮架将架桥机顶升到位；恢复后支腿；

g.运梁车退出，恢复后支腿，继续将架桥机纵移到位；

h.恢复架桥机架梁状态。

5 结论

随着国民经济的高速发展，国内客运专线、城际铁路等高铁建设也已经进入了施工的高峰期。本文结合莞惠城际铁路GZH－8标架设坡度大、箱梁跨度变化大、曲线半径小等特点，根据选型原则，对比分析现有DP700架桥机架设方案、JQ700架桥机架设方案和JQS700架桥机架设方案，最后采用JQS700架桥机架梁方案，并对该方案进行了介绍。莞惠城际铁路GZH－8标设备选型过程为今后客运专线、城际铁路等高铁建设工程设备选型提供一些经验。

参考文献：

1.张均益，黄耀怡，高自茂等.广州市轨道交通DP700型架桥机[J].建筑机械.20090.1（上半月刊）:59-62.

2.周高飞.JQ700型箱梁架桥机的研究与开发[J].重庆建筑.2008.5（55）:38-41.

3.中铁工程机械研究设计院.JQS700操作使用说明书[R].武汉：2010.