高速铁路箱梁提运架设备改进工装的研制与应用

■ 閤鹏 魏文柱 乐锋

1 概述

高速铁路的桥梁多由900 t箱梁组成，施工中采用的主要设备为900 t移梁机、450 t提梁机、900 t运梁车、900 t架桥机及900 t运架一体式架桥机。从降低安全风险、简化施工、提高工效、降低成本、减轻劳动强度等方面，研究出适用于高速铁路箱梁提运架设备改造工装，取得一定技术成果，并获得相关知识产权。该工装较好地解决施工中的关键难题，优化施工步骤且安全、环保，符合国家倡导绿色工程的理念，具有广阔的应用前景。

2 研制过程与应用原理

2.1 扁担梁

SPJ900型架桥机遇到远距离（＞1 km）转场时，只能通过铺设主机走形钢轨，利用架桥机自身走形动力进行驱动或解体再拼装。这2种方式工作效率较低，对设备损害较大，当采用移梁机送梁—提梁机提梁上桥—运梁车运梁—架桥机架梁方式时，架桥机只能在桥面上进行拼装或解体，要搭设支撑架及花费较多的吊车台班费，安全风险较大[1]。在架桥机转场或桥下调头时，通过运梁车安装扁担梁，实现运梁车驮运架桥机作业，提高施工速度，降低安全隐患。针对SPJ900型架桥机靠自身动力行走长距离钢轨时转场进度慢、安全性差，架桥机调头时靠钢轨走行进度慢、对调头场地硬化要求高等问题，研发一种用于整体安装或整体驮运架桥机的扁担梁（见图1）。该扁担梁是由主梁、牛腿、花篮螺栓构成的箱形结构，长度与架桥机导梁宽度相等，架桥机上桥时，通过2个扁担梁与提梁机配合即可实现架桥机整体上桥，无需拆解。转场时，在运梁车上安装2个扁担梁，通过运梁车起升动作整体托起架桥机，实现运梁车驮运架桥机转场。

2.2 前支腿

图1 扁担梁

SPJ900型架桥机过路基、连续梁或转场时需采用吊车拆除前支腿下部结构，人工用手拉葫芦翻转前支腿工艺复杂、安全性差、进度慢。研发一种可折叠的架桥机前支腿（见图2），使得SPJ900型架桥机在过路基、连续梁或转场时不再拆卸架桥机前支腿下部架构，采用油缸直接向上折叠前支腿即可，提高施工速度、降低人工劳动强度、节约成本。架桥机前支腿包括横梁、上横杆、上立柱、下立柱、下伸缩立柱，在架桥机转场、过路基或连续梁时，需要拆卸前支腿下部结构。关键改进是在前支腿上立柱与下立柱之间安装液压翻转油缸，实现前支腿下部结构整体翻转。在架桥机首末跨架设或遇到连续梁等结构物时，只需拆除上立柱与下立柱之间的螺栓，不需拆除前支腿，通过液压泵站驱动油缸收缩，使前支腿下部结构整体向上折叠，工艺简单，安全高效[2]。

2.3 运架一体机整体吊装座

梁场位于桥侧时，WE-SC900H型运架一体机吊运梁机需在桥面拼装、拆卸，在没有移梁平台的情况下，WE-SC900H型运架一体机吊运梁机无法实现桥面取梁[3]。研发运架一体机整体吊装座（见图3），运架一体机转场时，在桥下完成拼装。通过该吊装座，实现MG450型提梁机吊装运架一体机上桥、桥面取梁，节约移梁平台成本，避免移梁平台转场时高度不同造成的施工麻烦，降低设备拼装成本。该专利涉及一种整体吊装运架一体机吊运梁机的耳座，耳座包括与吊运梁机主梁通过螺栓连接的连接板、与连接板一侧通过钢板焊接的空心体，空心体上设有预留孔，轴线与连接板平行。在吊运梁机主梁两侧对称安装2组耳座，用于安装提梁机吊具，通过提梁机辅助整体吊装吊运梁机，实现吊运梁机上下桥、吊运梁机桥面取梁[4-7]。

2.4 多功能吊具

高速铁路有3．40、3．66、3．80 m三种吊装孔横向跨度的梁型，每次变梁型时吊装设备需重新加工、更换吊具。研发一种可调节吊杆间距的吊具（见图4），实现高速铁路三种吊装孔跨度的起重吊装，实现全部高度铁路梁型的吊装，节约更换吊具工时及成本。可调节吊杆间距的吊具包括矩形限位板，限位板的四角圆形区域均设有圆形孔道，在圆形孔道与其横向的端面间设有槽形孔道，内侧圆形孔道横向间距3．40 m，槽形孔道内侧间距3．66 m、外侧间距3．80 m。通过变换吊杆在孔道的位置实现小型、中型、大型箱梁的吊装，一种吊具吊运多种梁型，不需根据梁型更换吊具。

2.5 运梁车整体吊装吊具

梁场位于桥侧时，KSC900型和DCY900型运梁车需在桥面拼装、拆卸，运梁车调头时需拆卸后重新拼装。通过研发运梁车整体吊装吊具（见图5），运梁车转场到新项目后，在桥下安装。通过该装置，实现MG450型提梁机吊装运梁车上桥，调头时通过MG450型提梁机将运梁车吊至桥下，运梁车在桥下宽敞场地调头。运梁车整体吊装吊具由主梁上扁担梁、主梁下扁担梁、连接拉杆构成。上下扁担梁左右两侧各设置3个连接孔，连接孔安装拉杆，固定在运梁车主梁上，上扁担梁设置提梁机吊装孔，通过提梁机辅助实现运梁车整机上下桥。运梁车无需在高空桥面拼装，调头不需解体。

2.6 起吊悬挂装置

DCY900型运梁车上桥工艺复杂，费工费时。研发一种设于运梁车上的起吊悬挂装置（见图6），在DCY900型运梁车主梁左右两侧转向架中间各对称焊接2组起吊悬挂装置，通过2台提梁机吊具进行整体起吊DCY900型运梁车。该装置一次安装，无需拆卸，不影响架梁施工，相比以往设计的运梁车整体吊装吊具，施工工艺简单，成本低。起吊悬挂装置采用钢板加工，由2个相互平行的竖板、加强钢板、上下水平板组成。上下水平板设置上下对正的孔道，1个装置上设有2个上下对正的孔道。

2.7 运梁车吊装座

图2 前支腿

图3 运架一体机整体吊装座

图4 多功能吊具

图5 运梁车整体吊装吊具

图6 起吊悬挂装置

图7 吊装座

研发一种设于运梁车上的吊装座（见图7），该装置一次安装，无需拆卸，不影响架梁施工，施工工艺简单，成本低。吊装座采用钢板加工而成，每个吊装座具有一对吊装孔，方便穿插吊杆。8个吊装座通过竖板及加强筋板焊接到运梁车转向架上8个指定位置（满足提梁机吊杆安装），通过2台提梁机吊具进行整体起吊KSC900型运梁车。

2.8 吊装托架

在架桥机调头工艺中，运梁车用一种扁担梁驮运架桥机，而MG450型提梁机用另一种扁担梁吊装架桥机，吊运麻烦，浪费成本[5]。研发一种带有吊装座的架桥机整体吊装托架（见图8），既可用在运梁车驮运架桥机工况，又可通过2台提梁机吊运架桥机上下桥，解决SPJ900/32型架桥机一次调头需要2种托梁架的问题，使架桥机调头由原来的7 d缩短为2 d，提高进度。带有吊装座的架桥机整体吊装托架时，在原有运梁车驮运架桥机扁担梁（专利号：ZL201120099038．0）基础上，通过钢板加工4个吊点，焊接在扁担梁上部。

图8 吊装托架

2.9 爬梯

K S C900型运梁车、D C Y900型运梁车和W ESC900H型运架一体机吊运梁机运梁时，车辆无法通过，造成人员上下班滞后。普通爬梯每次需要吊车才能放置，且下班后无法收起，不利于工地安全。研发一种设于架桥机导梁底部的爬梯（见图9），将平台、梯子、电机、小卷扬、钢丝绳通过焊接、螺栓连接、销轴连接安装在SPJ900/32型架桥机导梁下部位置。通过驾驶室操作，下放卷扬钢丝绳，使梯子下部与地面接触，实现作业人员上下桥；上升卷扬钢丝绳，使梯子悬空，不影响架桥机过孔。解决了因运梁车占路造成的人员上下班滞后等问题，使用方便，有效地提升了施工进度。

图9 爬梯

3 应用效果及效益分析

高速铁路箱梁提运架设备改进工装应用效果及效益分析见表1。

4 结束语

提运架设备工装相比传统箱梁提运架具有操作步骤简单、设备磨损小、维护费用低、施工人员劳动强度低、施工效率高、安全风险小、适应性强等技术优势，具有良好的推广应用前景。随着我国高速铁路建设的发展，运用该研究成果，能够较好地解决施工中的关键难题，优化施工步骤，安全、环保，符合国家倡导绿色工程的理念。

表1 应用效果及效益分析

技术改进 原有缺陷 改进工装应用效果 工效扁担梁（1）架桥机靠自身动力进行长距离转场时进度慢、安全性差；（2）架桥机调头时靠钢轨走行进度慢，调头场地硬化要求高架桥机转场或桥下调头时，通过运梁车安装扁担梁，实现运梁车驮运架桥机作业，提高施工速度、降低对场地硬化的要求，消除安全隐患节约施工时间2 d/次前支腿（1）过路基、连续梁或转场时需采用吊车拆除前支腿下部结构；（2）人工用手拉葫芦翻转前支腿工艺复杂、安全性差、进度慢过路基、连续梁或转场时不再拆卸架桥机前支腿下部架构，采用油缸直接向上折叠前支腿即可，提高施工速度，降低人工劳动强度，节约成本节约施工时间2 h/次运架一体机整体吊装座（1）梁场位于桥侧时，吊运梁机需在桥面拼装、拆卸；（2）在没有移梁平台的情况下，吊运梁机无法实现桥面取梁运架一体机转场时，在桥下完成拼装，通过该专利设计的吊装座，实现MG450型提梁机吊装运架一体机上桥、桥面取梁，节约移梁平台成本，避免了移梁平台转场时高度不同造成的施工麻烦，降低设备拼装成本节约施工时间2 h/次多功能吊具高速铁路有3．40、3．66、3．80 m三种吊装孔横向跨度的梁型，每次变梁型时都需重新加工、更换吊具使用可调节吊杆间距的吊具实现高速铁路3．40、3．66、3．80 m吊装孔跨度的起重吊装，一次改装实现全部高度铁路梁型的吊装，节约更换吊具工时及成本节约施工时间10 d/次运梁车整体吊装吊具（1）梁场位于桥侧时，运梁车需在桥面拼装、拆卸；（2）运梁车调头时需拆卸后重新拼装实现MG450型提梁机吊装运梁车上桥，调头时通过MG450型提梁机将运梁车吊至桥下，运梁车在桥下宽敞场地调头节约施工时间10 d/次起吊悬挂装置 工艺复杂、进度慢该装置一次安装，不需拆卸，不影响架梁施工，相比以往设计的运梁车整体吊装吊具，施工工艺简单，成本低节约施工时间2 d/次吊装座 工艺复杂、进度慢该装置一次安装，不需拆卸，不影响架梁施工，相比以往设计的运梁车整体吊装吊具，施工工艺简单，成本低节约施工时间2．5 d/次吊装托架（1）在架桥机调头工艺中，运梁车驮运架桥机用一种扁担梁，而MG450型提梁机吊装架桥机用的另一种扁担梁，浪费资源；（2）运架公司有2套SPJ900型架桥机，但2种扁担梁只有1套，需要用时吊运麻烦，浪费成本通过有吊装座的架桥机整体吊装托架，既可用在运梁车驮运架桥机工况，又可通过2台提梁机吊运架桥机上下桥，解决SPJ900/32型架桥机一次调头需要2种托梁架的问题，提高效率节约施工时间5 d/次爬梯（1）运梁车运梁时，车辆无法通过，造成人员上下班滞后；（2）普通爬梯每次需要吊车才能放置，且下班后无法收起，不利于工地安全解决了因运梁车占路造成的人员上下班滞后，使用方便，有效提升施工进度节约上下班等待时间0．5 h/次