京沈铁路客运专线辽宁段TJ-10标黑山制梁场地处辽宁省锦州市黑山县小东镇 (梁场中心在正线里程DK596+600右侧) 。梁场占地面积约156亩 (1亩=666.67m²) , 承担京沈客专辽宁段TJ-10标段内7座特大桥共计615孔箱梁的预制及架设施工任务, 箱梁架设采用TLC900t型运梁车和TLJ900t架桥机。施工中, TLC900t型运梁车驮运TLJ900t架桥机转移需通过2处槽形现浇梁, 架设工况十分复杂。

1) 工况1运梁车驮运架桥机过槽形梁时 (见图1) , 架桥机后支腿O形立柱与槽形梁翼缘板、预埋筋干涉。

2) 架桥机驮运至桥头就位安装时, 架桥机后支腿O形立柱支撑与槽形梁翼缘板、预埋筋干涉。

3) 架桥机过孔、首跨架设时, 架桥机后支腿O形立柱支撑与槽形梁翼缘板、预埋筋干涉。

首跨架设完成后, 架桥机还需恢复原状态架设。

架桥机过槽形梁时, 首先将槽形梁两侧保护墙预埋筋打弯处理, 打弯后高度不得超出100mm、内侧预埋栓不得高于270mm。

驮运托架加高300mm, 加高后总高5 470mm, 避免运梁车驮运架桥机时与槽形梁预埋筋 (高280mm) 、接触网支柱预埋栓 (高600mm) 干涉问题。将驮运支架安装在运梁车上, 运梁车中位 (高2 740mm) 驮运架桥机, 驮运时后支腿侧面与槽形梁接触网支柱预埋栓高度距离135mm, 横向间隙151mm, 驮运时可避免O形立柱与槽形梁翼缘板干涉。驮运时随时观察O形立柱与翼缘板、预埋筋尤其是接触网支柱预埋栓位置间隙 (见图2) 。

架桥机驮运就位, 运梁车低位支撑临时支腿时, 为避免后支腿O形支腿与槽形梁干涉, 后支腿需加高600mm, 支撑时底部垫高100~150mm, 且该处保护墙预埋筋需临时打弯处理 (高度≤100mm) , 保证保护墙预埋筋与支腿间距153mm。为便于安装、调整, 增高节采用300mm两节组合, 通过法兰板连接, 最底部垫100~150mm硬木便于撤回运梁车。

为避免架桥机首跨过孔时后支腿O形立柱与翼缘板预埋筋干涉, 需进行下述改造。

每组台车各增加2件300mm增高节、1件140mm增高节, 采用法兰板与下横梁连接。

由于顶升装置油缸行程为600mm, 为保证油缸可调, 故将顶升装置加高600mm, 采用2节300mm垫墩, 法兰板形式安装于油缸底部, 改造后架桥机过槽形梁时距预埋筋 (槽形梁翼缘板) 最大间隙130mm。

由于后支腿台车加高, 下横梁上平面相对于槽形梁垫石底平面增加600mm, 为满足1, 2号小车吊梁, 下横梁改造成如图3所示结构。

相对于原架桥机后支腿下横梁上平面增高200mm, 大车轨道底面距下横梁上平面3.25m;运梁车中位喂梁, 运梁车高2.8m, 运梁车小车架高0.64m, 总高3.475m, 满足喂梁要求 (含≤上坡2%) 。下坡桥时前部吊梁小车提高, 以下横梁不干涉为宜。如图4和表1所示。

为保持架桥机主梁一直处于水平状态, 前支腿加高600mm, 两节段每节300mm, 使用法兰板连接。

后支腿加高部分在台车上部加高, 顶升机构在油缸下部加高, 后支腿临时支腿加高竖向短节, 由其本身结构受力, 稳定性基本不受影响, 故不再赘述。

R₁为前支腿在吊梁状态最不利荷载工况, R₂为后支腿在吊梁状态最不利荷载工况;P为吊梁状态小车所受吊重荷载:9 000k N/2=4 500k N;G为前、后小车自重 (47.7t (均值) ) ;悬臂梁重G₁=33.8t/2;G₂为下导梁吊重小车自重 (7.8t (吊梁状态时可适当变换位置) ) ;主梁前节 (A段) 重G₃=23t/2;主梁前2节 (B段) G₄=33.5t/2;主梁前3节 (C段) G₅=31t/2;主梁第4节 (D段) G₆=34t/2;主梁第4节 (D段) G₇=23.5t/2;G₈为后节、后平台、动力、卷扬机等自重 (48t) 。

经计算 (单支腿受力) :R₂=3 134k N, R₁=3 010k N。

在支腿平面内计算:

I_y=171 376cm⁴, A=350cm², 回转半径R_y=I_y^0.5/A=22.1cm, 长细比λ=41, 稳定系数ψ=0.858, 动载系数取1.2, 压应力σ=301×1.2/ψ×A=1 203kg/cm²<3 250kg/cm²/1.5。

经计算, 增高600mm前支腿稳定性满足要求。

1) 在轮轨提下方进行改造, 场地长度≥120m, 宽度≥30m。

2) 场地压实、填平, 组拼场地基础应有足够的承载强度, 并按照运梁线路同样标准执行。

3) 场地平整度为60m范围内≤150mm。

4) 场地在雨、雪天气排水畅通, 不得有积水、塌陷现象。

5) 作业区域无高压线及其他电力线通信通过、无高空障碍物。

6) 作业区及附近无易燃易爆危险品、腐蚀性化工产品、放射性物品等。

1) 技术、施工人员在施工前, 认真学习本方案改造要领、安装要点、操作顺序以及施工流程和施工方法。认真勘察现场, 掌握设备总体结构、各关联部件组成情况, 以及关键零部件的性能、原理、组装、起吊等基本安全知识, 掌握设备改造方案、施工工艺等。

2) 在施工前应做好现场气象资料的预报和收集工作, 在施工过程中应对现场气象情况进行实时监控。

检查所有改造加工的零部件是否合格, 并与相应部件进行装配、连接, 对不合格的零部件进行调整, 确保质量达到规范和使用要求。

将加高后的驮运托架安装在运梁车上, 启动运梁车并进入架桥机后方, 按照运梁车常规驮运架桥机工法, 将架桥机稳固地安装于高位驮运托架上方。运梁车驮运架桥机至槽形梁前方时, 运梁车中位行走, 支腿距支座预埋栓横向间隙151mm、高度间隙135mm。

后临时支腿安装前, 将后支腿O形柱两侧保护墙预埋筋打弯, 高度≤100mm, 临时支腿支撑时底部垫100~150mm硬木, 便于撤出运梁车。

运梁车将架桥机运至首跨桥头, 安装下导梁前后支腿、主前支腿、后支腿临时支腿。

检查前支腿、后支腿支撑情况, 降下运梁车驮运支架使其脱离主梁, 在前驮梁距后支腿中心9m左右时停车, 运梁车楔牢并刹车, 顶升运梁车。前吊梁小车吊下横梁至后支腿附近, 交替安装下横梁、台车、30cm垫墩及14cm垫墩、顶升装置及垫墩。

架桥机过孔前, 将后支腿前方槽形梁两侧保护墙预埋筋全部进行处理, 高度不得高于100mm, 接触网内侧预埋栓高度≤270mm, 保证支腿立柱与预埋筋横向间隙180mm, 高差169mm。

按照正常架梁过孔工法过孔, 至架设槽形梁前第1孔梁位置。过孔时注意支腿O形立柱与两侧预埋筋的间隙:行走过孔时应保证底部大车运行轨距一致, 不得偏斜, 并应由专人监控两侧间距, 避免行走时支腿与钢筋、翼缘板等处摩擦导致事故。

运梁车运梁至架桥机尾部, 按正常架梁工况工法架设槽形梁前方首跨、第2跨箱梁 (见图6~10) 。

在通过槽形梁施工后, 为确保施工安全, 架桥机需要恢复到原正常状态, 需拆除改造增加的前支腿、后支腿台车、顶升机构等垫墩短节。前、后支腿垫墩拆卸时应分别交替拆除, 即后支腿拆解一节300mm后, 再拆除前支腿一节300mm, 最后拆除另一节300mm, 严禁一侧全部拆除, 再拆除另一侧, 以保证拆解安全。

1) 收后支腿顶升油缸, 拆一节300mm垫墩。

2) 顶升后支腿油缸, 支撑牢固, 拆除台车一节300mm垫墩, 收油缸使台车与下横梁连接, 使台车受力。

3) 拆除前支腿一节300mm垫墩, 使后支腿台车受力, 并支撑牢固。辅助支腿支撑, 使前支腿脱离墩台10~15cm, 拆除一节300mm垫墩。底座及丝杠与支腿法兰连接可靠, 收辅助支腿, 使前支腿承力。

4) 拆除前、后支腿剩余一节短节。上述短节拆除过程, 也可用运梁车驮运一组转运托架, 支撑于架桥机后支腿中心距后部9m处, 交替拆除300mm短节。

5) 拆除所有短节后, 架桥机处于正常状态, 检查架桥机各部分连接状态, 并紧固连接螺栓。

1) 运梁车驮运架桥机、架桥机过孔时应保持垫石中线位置行走, 观察架桥机、运梁车与槽形梁翼缘板保持足够间隙, 且两侧保持一致, 在运行时架桥机两侧均应有专人监视, 防止碰撞翼缘板。

2) 后增加垫墩全部采用10.9级螺栓连接, 并随时检查连接情况, 随时紧固。

3) 后支腿折叠铰座现场焊接时应先清除焊接位置油污、漆膜, 露出金属表面后方可施焊。

4) 后支腿折叠驮运过U形槽垫石时, 应前后拉紧, 使支腿处于稳定状态, 运行时严禁晃动。

5) 后支腿折叠铰座应间隙均匀, 不得有卡阻、别劲现象, 且安装时螺栓孔对位准确。

通过采用上述施工技术, 成功完成了过槽形梁架设施工, 并为TJ-10标在京沈铁路客运专线全线第1个完成架梁任务和土建施工任务奠定了坚实基础, 取得了良好的经济和社会效益。TJ-10标土建施工有效工期仅为17个月, 创下了中国高铁建设最快速度。