24m全自动液压仰拱栈桥的研发与应用

2018-11-22谭杨辉丁辰昱许国见

建筑机械 2018年10期

谭杨辉，丁辰昱，周权，许国见

（中建隧道建设有限公司，重庆 400012）

1 工程概况

新建郑州至万州铁路重庆段站前工程ZWCQZQ-7标段，正线起止里程为DK744+512.65～D1K779+552，线路总长35.039km。共有隧道4.7座（包括：中台山隧道3.870km，黄岭坡隧道6.826km，太阳湾隧道9.355km，栖霞隧道7.623km，黄石隧道8.256km，总计33.462km），桥梁4座（1.448km），路基1段（0.058km），无砟道床70.08km，桥隧比高达99.83%，其中隧道占比95.5%，属于典型的密集长大隧道群，施工风险高、管理难度大、单头掘进长、工期控制压力大。因此，极有必要应用较为先进的配套设备对各施工工序循环进行优化，以减少工序间的干扰，进而加快施工进度。

笔者通过现场实践，对隧道施工工序循环间的作业时间及相互影响关系进行了调查分析，认为隧道施工期间仰拱施工与掌子面开挖出渣进料间的相互干扰较大，使得隧道施工效率和安全均受到很大的影响。为此，经广泛调研［1-5］和大量实践，提出采用大跨度全自动液压仰拱栈桥可较好地解决上述问题。

2 全自动液压仰拱栈桥设计

仰拱栈桥的运用目的是为减少仰拱施作与前方工作面相关工序之间的干扰，用于供人员、车辆、设备等隧道内立体交通的简易构件。因此在结构设计时，应重点考虑其结构安全性、功能适用性、制作简易性以及移动灵活性。

基于上述思路和原则，经多次试验和改进，设计了全新的大跨度全自动液压栈桥，其结构构造如图1，相关技术参数见表1。

表1 24m全自动液压仰拱栈桥技术参数表

本次设计完成的24m全自动液压仰拱栈桥整体由前桥、后桥、主桥、前支架座、后走行轮架、自动走行装置、前支架、后横移机构、液压自动平衡系统和电控系统等部件组成，具体如图1所示。

（1）在安全性方面，采用了型钢加工制作，经检算，其结构稳定，安全可靠，能够满足隧道内所有大型设备和荷载的通过。同时，为确保栈桥下仰拱作业人员的安全，对栈桥行车通道采用钢板全封闭，如图2所示。

图1 24m全自动液压仰拱栈桥

图2 全封闭安全行车通道

（2）在功能适用性方面，该仰拱栈桥全长达38.4m，其中有效施工长度达24m，为栈桥下仰拱作业提供了足够的空间，减少了掌子面开挖施工运输和仰拱施工之间的干扰，可以有效地组织起流水施工，提高了施工效率。

（3）在制作和移动的便捷性方面，该仰拱栈桥采用了模块化设计，拼装简单，并安装了必要的液压控制与行走系统，施工过程中行走灵活，移动就位方便，提高了工效。

通过上述改进以及现场实践，表明24m全自动液压栈桥可较好地适用于工期紧张、受到施工空间限制、各道工序间相互影响，采用全断面法、台阶法开挖方法的长大隧道工程的施工，达到了仰拱与前方工作面开挖等工序平行作业的目的。

3 基于24m全自动液压仰拱栈桥的快速施工与组织

通过在长大隧道施工中采用带有行走装置的大跨度仰拱栈桥跨越仰拱作业区段，来解决仰拱作业与隧道开挖出渣进料工序间的相互干扰，各种车辆设备和人员在栈桥上正常通行，栈桥下同时进行隧道的仰拱初期支护、衬砌、回填等工序的施工，满足隧道仰拱混凝土整幅浇筑一次成型和安全快速施工的需求。具体施工工艺流程如图3所示。

3.1 总体施工工序安排

（1）隧道进洞一定长度后，便可进行仰拱施工。先完成首段仰拱浇筑、回填。仰拱栈桥同时拼装并通过检验，此时即可将栈桥移动就位。值得注意的是，若此时首段仰拱强度未达到70%，栈桥后轮可设在原地面上（最好是基岩或经过处理的地面）；若首段仰拱强度达到70%，则可将栈桥后轮设于仰拱上，栈桥下可展开两段仰拱的施工。就位后的状态如图4。

图3 施工工艺流程图

图4 栈桥就位

（2）仰拱栈桥移动就位后，即可依托栈桥在掌子面正常掘进的情况下进行仰拱施工。通常栈桥下可分为两段，按照基础处理、防水板安装、仰拱钢筋绑扎、仰拱浇筑填充进行流水施工安排。当完成栈桥下一段仰拱浇筑与填充，且强度达标后即可向前移动栈桥，如此循环推进。

（3）采用台阶法开挖时，台阶的开挖一般可以按照左右两幅分别进行，这样可以实现栈桥施工紧跟台阶开挖，则栈桥须在隧洞内进行侧向移动。

3.2 栈桥安装

（1）主桥安装。主桥钢箱梁及横梁在地面上用螺栓连接成整体，将节点连接板用螺栓和连接销与主桥整体连接构成一体，以确保栈桥的稳定性，如图5所示。

（2）前支架安装。将前支架与加高节用螺栓连接并拧紧，将其立于枕木之上，吊入主桥使其与主桥前支架座合并为整体。

图5 主桥安装

（3）安装后走行结构。通过将后行走结构整体与主桥后行走轮架铰销连接，轮胎与地面贴合，如图6所示。

图6 安装后行走结构

（4）前后桥安装。前桥、后桥与桥面板前、后端铰销连接，如图7所示。

图7 前桥安装完成

（5）液压管路、配接电气线路安装。所有液压元件、油缸已在厂内安装完毕，且须保持现场及管路的清洁。

（6）部件检查。栈桥安装完毕后，全面检查各部件各部位螺栓连接是否有松动，各连接销是否转动灵活，相关液压原件及管路是否有渗漏，电气接线是否安全绝缘等。

3.3 安装仰拱模架

栈桥安装就绪后，可进行仰拱作业，仰拱作业从仰拱模架安装开始。具体步骤为：仰拱模版后端走行轮承力→自动行走装置移至仰拱模版处与其通过牵引销轴连接→自动行走装置左后及右后支腿油缸提升牵引梁0.4m左右→栈桥的自动行走装置及仰拱模整体移动，如图8所示。

图8 仰拱弧形模板安装完成

3.4 全自动液压仰拱栈桥工作要点

为确保施工安全，全自动液压仰拱栈桥工作过程中应重点注意以下事项：

（1）栈桥前后支撑尽量放平，并与混凝土浇筑面或初期支护仰拱面接触牢固，以防止载重汽车通过时对栈桥产生过大冲击。

（2）严禁过载运输，且车辆等重载设备上、下桥及行驶过程时速度要慢，尽可能避免在桥面上瞬间加、减速。若栈桥工作时振动较大，应查明原因，采取措施，减小振动，以延长其疲劳寿命。

（3）加强日常维护和保养，包括：及时清理桥面上的残渣，油缸推杆防护、行走装置导向机构润滑等。

4 全自动液压栈桥工作安全与质量控制

4.1 质量验收

严格按照GB50205-2010《钢结构工程施工质量验收规范》等规范对仰拱栈桥进行检查验收，确保栈桥结构设计、材料规格、构造连接等满足强度和设计要求，并经过车负载试验合格后方可投入使用。

4.2 使用规定

（1）必须等待仰拱混凝土强度达到设计要求后方可将栈桥放置到仰拱混凝土上，避免对成品混凝土质量的损坏。

（2）栈桥移动等操作须缓慢，操作栈桥移动人员必须经过培训并考核合格才能进行作业，并应注意观察自动行走装置滚轮与主桥位置未发生偏移。施工作业车辆通过栈桥行车速度不得大于5km/h，并在栈桥上设置减速和警示标识。

（3）栈桥应安设牢固，使用期间定期对栈桥挠度等进行监测、评估、维护，确保使用过程中安全可靠。

（4）现场电器设备采用“一机一闸一漏”制，线路上禁止带负荷接电或断电，并禁止带电操作。定期按照施工设计及有关电气安全技术规程进行检查，确保栈桥施工用电安全。

（5）经过栈桥人员必须从侧边人行道通过，避免交通事故，并应防止石渣坠落伤到下方施工作业人员。

（6）栈桥道及施工现场要注意撒水防尘，定时清理仰拱栈桥上建筑垃圾，做好防护并尽量减少车辆通过时的尘渣对栈桥下仰拱施工人员的影响。

4.3 维护保养

栈桥移动、就位及使用须严格按照说明书要求操作，并指定专业人员进行操作及管理。

（1）电气控制部分应保证工作电压36V，电压稳定，绝不允许有漏电现象。各润滑点应及时加注润滑脂或润滑油，并定期检查电气控制系统是否符合电气规范。电控柜在长时间运行后，要定期检查柜内接线或元件是否有松动或者脱落现象，已免导致故障或触电危险，隔3个月进行一次检查。

（2）保持泵站的清洁，严禁杂物、混凝土及其他颗粒落入。在进行仰拱施作、仰拱填充作业后须及时清除附在仰拱模板上的混凝土，作业期间须防止液压油管上粘附混凝土。

（3）定期检查各类螺栓是否联接紧固、是否有滑丝现象，以及液压系统的工作状态，当液压箱油量不足时，应予补加；检查各油管，各接头，应满足无漏油现象，软管无老化、损坏；检查油泵和液压油缸，油泵工作应正常，无异常响声，油缸应无泄漏；夏季每5～6个月更换N46低温抗磨液压油，冬季5～6个月更换N32低温抗磨液压油，同时清洗吸油滤油器。