高铁1 000 t/40 m简支箱梁运架装备成套技术发展综述

汤友富 何建华 雷升祥 万 鹏

(1.中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600；2.中国铁建股份有限公司 北京 100855)

1 引言

我国高速铁路标准跨距的预应力混凝土简支箱梁[1]，从2000年秦沈客专的24 m跨，到2005年合宁铁路的32 m跨，再发展到目前推广应用的40 m跨[2-3]，历经三阶段，相应的运架装备也经历三次重大技术创新，其额定运输、起吊重量也从24 m跨的600 t级，到32 m跨的900 t级，再到40 m跨的1 000 t级[4]。时速250 km、350 km的高速铁路隧道标准断面半径为R6410 mm、R6650 mm，在隧道断面不变的情况下，由于40 m箱梁相对32 m箱梁，除其跨度、重量增加外，梁的高度也增加了200 mm，原来32 m箱梁低位运梁车研发技术，也没法全部套用，需创新设计一种新型的运梁车来满足过隧需要。相应地，分体式架桥机与运架一体式架桥机也由于过隧、起重量及跨度增加等原因而需要重新研制。

高速铁路1 000 t/40 m标准跨距预应力混凝土简支箱梁，由于是我国近几年创新开发的，国外目前还没有这种梁型，为此，对我国新研制且用于工程实践的几套高速铁路1 000 t/40 m箱梁运架装备进行梳理，系统总结其成套运架技术，为同行参考。

2 高铁1 000 t/40 m箱梁运架装备需满足的工况要求

为适应山岭地区桥隧相连、隧道口架梁、曲线架梁、大坡度架梁等需要，研制的高速铁路1 000 t/40 m简支箱梁运架装备要满足以下要求:

(1)额定运输、起重量为1 000 t，满足高速铁路24～40 m(含)双线预制简支箱梁的运架。

(2)运梁过隧时，对箱梁断面、隧道断面不做任何特殊要求即可直接运梁通过高铁隧道。

(3)可在纵坡≤30‰线路上运架梁。

(4)可在曲线半径≥2 000 m的线路上运架梁。

(5)可在隧道口架梁。

(6)运梁车、架桥机需具有信息化系统和智能安全监控系统。

3 高铁1 000 t/40 m箱梁运架装备成套技术发展分析

3.1 高铁箱梁运架成套装备分类及发展现状

高速铁路运架箱梁的成套装备，从运梁、架梁功能是否分开来讲，分为两大类:一类是运梁、架梁功能分别由运梁车、架桥机完成的运架分体式架桥机(简称“运架分体机”)；另一类是集运梁、架梁功能于一体的运架一体式架桥机(简称“运架一体机”)。运架分体机适宜在平原地区或过隧运架梁少的项目选用，运架一体机适宜在桥隧相连的山岭地区或过隧运架梁多的项目选用。

从目前国内已研制应用且符合第2章工况要求的高速铁路1 000 t/40 m箱梁运架装备来看，运架分体机代表性研制单位有两家:一家是中铁工程机械研究设计院有限公司(以下简称“中铁机械院”)与中铁二局集团有限公司(以下简称“中铁二局”)联合研制[5-6]，另一家是中铁第五勘察设计院集团有限公司(以下简称“中铁五院”)与中铁十一局集团有限公司(以下简称“中铁十一局”)联合研制[7]。而运架一体机研制只有一家，即中铁五院与中铁十一局联合研制的[8-9]，具体见表1所示。从表1可看出，只有中铁五院与中铁十一局联合研制出高铁1 000 t/40 m简支箱梁运架一体机、运架分体机全部成套设备。除以上两家外，目前参与研制的单位还有秦皇岛天业通联重工股份有限公司、郑州新大方重工科技有限公司、邯郸中铁桥梁机械有限公司，由于其研制的成套运架装备技术少见文献报道，以下仅对中铁机械院与中铁二局、中铁五院与中铁十一局研制的成套运架设备技术进行论述。

表1 高铁1 000 t/40 m箱梁运架成套装备分类

3.2 第1套技术:“YLS1000运梁车 ＋JQS1000架桥机”的运架成套技术

YLS1000运梁车＋JQS1000架桥机，可运架40 m、32 m、24 m高铁标准双线箱梁，也能运架20～40 m之间跨度的非标准箱梁，YLS1000运梁车能驮运JQS1000架桥机、40 m高铁双线箱梁通过隧道，能在隧道出口5 m、进口-20 m架梁，也能在曲线半径≥2 000 m、纵坡≤30‰的线路架梁。该套运架装备在郑济高铁[10](设计时速350 km)于2018年9月完成40 m箱梁首跨架设，可日架40 m箱梁1.5～2孔[11]。

3.2.1 YLS1000运梁车

3.2.1.1 设备组成

YLS1000运梁车是低位过隧运梁车，由驮梁台车、车体、顶升装置、液压支腿、走行轮组、动力系统、制动系统、转向系统、液压系统、电气系统、司机室等组成，见图1[12-13]。

图1 YLS1000运梁车运梁

3.2.1.2 主要技术参数(见表2)

表2 YLS1000运梁车主要技术参数

续表2

3.2.2 JQS1000架桥机

3.2.2.1 设备组成

JQS1000架桥机，采用五支腿、双主梁结构，主要由机臂、前后起重小车、前支腿、中支腿、后支腿、前辅助支腿、后辅助支腿、电气系统、液压系统、司机室组成，见图2。该机为一跨步履式架桥机，通过前、中、后及前辅助支腿完成过孔；后辅助支腿仅用于架桥机转场。

图2 JQS1000架桥机架梁

3.2.2.2 主要技术参数(见表3)

表3 JQS1000架桥机主要技术参数

3.2.3 该套装备(YLS1000运梁车＋JQS1000架桥机)运架施工技术

(1)装梁。分两种情况:一是不过隧架梁时，装梁就用制梁场的提梁机吊梁至前后驮梁台车上；二是过隧架梁时，装梁前前后驮梁台车让出装梁位，用提梁机吊梁至前后驮梁台车顶升装置的支撑垫箱上。装梁时确保三点支撑，且压力基本一致。

(2)运梁。在路基或桥上时，运梁车正常中位行驶即可；要过隧道时，除前面说的装梁时用垫箱支撑梁外，悬挂轮组中位状况下再降90 mm，启用自动驾驶，安全通过隧道。

(3)顶梁复位(过隧架梁时才有)。运梁过隧时，由于梁是支撑在顶升装置的垫箱上，为后序配合架桥机喂梁需要，启动顶升装置的油顶，将垫箱支撑转换到前后驮梁台车支撑。

(4)喂梁。该运梁车是两次喂梁:第1次是前后驮梁台车一起滑动走行，把箱梁送至伸出运梁车前端800 mm；第2次是架桥机前起重小车吊起待架梁前端，与后驮梁台车同步拖拉，走行到位停车，架桥机后起重小车吊起待架梁后端，喂梁结束。之后运梁车返回提梁站或制梁场进行下次运梁。

(5)吊梁走行、落梁就位。架桥机的前、后起重小车同步吊梁走行到位；起重小车横移对位落梁(纵、横向调整)；支座灌浆；箱梁就位。

(6)架桥机过孔。架桥机架设完一跨箱梁后，准备过孔；后支腿下翻并支撑在钢轨上，前支腿与刚架箱梁锚固；两起重小车后移，前辅助支腿和中支腿离地；后支腿走行轮和前支腿托轮驱动整机纵移到位；中支腿支撑可靠，再支撑前辅助支腿；前辅助、中、后支腿支撑，前支腿纵移到位；起重小车运行至取梁位，前辅助支腿前移，后支腿向上翻折；过孔完成，准备架下一孔梁。

(7)重复前面6项工作，进入运架梁循环作业。

3.3 第2套技术:“TJ-YLS1000/40运梁车＋TJJQS1000t/40m架桥机”的运架成套技术

TJ-YLS1000/40运梁车＋TJ-JQS1000t/40m架桥机，可运架40 m、32 m、24 m高铁标准双线简支箱梁，也能运架20～40 m之间跨度的非标准箱梁，TJ-YLS1000/40运梁车能驮运TJ-JQS1000t/40m架桥机、40 m高铁双线箱梁通过隧道，能在隧道出口3 m、进口-40 m架梁，也能在曲线半径≥2 000 m、纵坡≤30‰的线路架梁。该套运架装备在南沿江城际铁路(设计时速350 km)于2020年6月完成40 m箱梁首跨架设，可日架40 m箱梁2.5～3孔，最高16 h架了6孔40 m箱梁[14]。

3.3.1 TJ-YLS1000/40运梁车

3.3.1.1 设备组成

TJ-YLS1000/40运梁车也是低位过隧运梁车，由车架、前后驮梁机构、悬挂总成、转向系统、液压系统、动力系统、电气控制系统等组成，如图3所示[15]。

图3 TJ-YLS1000/40运梁车运梁

3.3.1.2 主要技术参数(见表4)

表4 TJ-YLS1000/40运梁车主要技术参数

3.3.2 TJ-JQS1000t/40m架桥机

3.3.2.1 设备组成

TJ-JQS1000t/40m架桥机，采用三支腿、双主梁结构，主要由主梁、起升系统、后支腿、辅助支腿、前支腿、液压系统、电气系统及安全监控系统等组成，如图4所示。该机也为一跨步履式架桥机，通过前、后、辅助支腿完成过孔。第1套技术中JQS1000架桥机有5条支腿，而本架桥机只有3条支腿，从构造上就少2条支腿。

图4 TJ-JQS1000t/40m架桥机

3.3.2.2 主要技术参数(见表5)

表5 TJ-JQS1000t/40m架桥机主要技术参数

3.3.3 该套装备(TJ-YLS1000/40运梁车＋TJJQS1000t/40m架桥机)运架施工技术

(1)装梁。也分两种情况:一是不过隧架梁时，装梁就用制梁场的提梁机吊梁至运梁车的前后驮梁机构上；二是过隧架梁时，驮梁台车运行至运梁车的最尾部，安装支撑台座，用提梁机吊梁至运梁车的驮梁台座、支撑台座上。装梁时确保三点支撑，且压力基本一致。

(2)运梁。在路基或桥上时，运梁车正常中位行驶即可；要过隧道时，运梁车可以中位通过，为进一步安全运输，悬挂轮组中位状况下再降100 mm(从表4知其调节范围为±250 mm)，此时运梁高度仅为1.2 m；再启用自动驾驶，快速通过隧道。

(3)顶梁(过隧架梁时才有)。运梁时，由于梁是支撑在驮梁台座、支撑台座上的，为后序配合架桥机喂梁需要，在前起重小车吊起箱梁前端后，启动顶升装置的油顶，将梁尾部的台座支撑转换为驮梁台车支撑。

(4)喂梁。该运梁车仅一次喂梁:架桥机前起重小车吊起待架梁前端，与后驮梁台车同步拖拉，走行到位停车，架桥机后起重小车吊起待架梁后端，喂梁结束。之后运梁车返回提梁站或制梁场进行下次运梁。

(5)吊梁走行、落梁就位。架桥机的前、后起重小车同步吊梁走行到位；起重小车横移对位落梁(纵、横向调整)；支座灌浆；箱梁就位。

(6)架桥机过孔。架桥机架设完一跨箱梁后，准备过孔；两起重小车后移，铺设轨道，转换后支腿支撑体系；后支腿走行轮和前支腿托轮驱动整机第一次过孔；支撑辅助支腿，前支腿脱空、纵移至前墩；前支腿支撑，辅助支腿收缩，后支腿走行轮和前支腿托轮驱动整机第二次过孔到位；转换后支腿支撑体系，起重小车运行至取梁位，辅助支腿向上翻折；过孔完成，准备架下一孔梁。

(7)重复前面6项工序，进入运架梁循环作业。

3.4 第3套技术:TJ-YJ1000t/40m运架一体机成套技术

TJ-YJ1000t/40m运架一体机[16-17](又称“昆仑号架桥机”)可运架40 m、32 m、24 m高铁标准双线箱梁，也能运架20～40 m之间跨度的非标准箱梁，能不解体吊运40 m高铁双线箱梁通过隧道，也能在隧道进出口及隧道内架梁，是一种“全能型”高铁架桥机。该运架一体机在福厦高铁(设计时速350 km)于2020年6月完成40 m箱梁首跨架设，可日架40 m箱梁2～2.5孔。

3.4.1 设备组成

TJ-YJ1000t/40m运架一体机(昆仑号架桥机，见图5)，主要组成部分有前车、后车、主梁、主支腿、中支腿、起吊系统、动力系统、电气液压控制系统、液压系统以及监控系统等。

图5 TJ-YJ1000t/40m运架一体机

3.4.2 主要技术参数(见表6)

表6 TJ-YJ1000t/40m运架一体机主要技术参数

3.4.3 该套装备(TJ-YJ1000t/40m运架一体机)运架施工技术

(1)装梁。不过隧架梁和过隧架梁时，装梁是一样的，TJ-YJ1000t/40m运架一体机到制梁场或提梁站取梁。

(2)运梁。在路基、桥梁或过隧道时，该运架一体机都一样吊着梁行驶至待架工位。过隧时低位行驶即可。

(3)安装主支腿。运架一体机的前车顶升，安装主支腿至桥墩。

(4)第一次支撑体系转换。前车悬挂收起，架桥机由主支腿和后车支撑，完成第一次支撑体系转换。

(5)后车主动驱动、主支腿从动驱动，推送运架一体机整机前行，至中支腿位于已架箱梁前方支座正上方时停车，完成第一次过孔。

(6)支起中支腿，待架箱梁前端放置在已架设的箱梁前端(临时落梁)，主支腿前移至待架孔前方桥墩，支好主支腿，随后收起中支腿，完成第二次支撑体系转换。

(7)前吊点提起箱梁，由后车及主支腿驱动装置推动整机前行到位，完成第二次过孔。

(8)精确对位、落梁完成，浇筑支座砂浆。

(9)整机后移，使前车走行系统到达已架设箱梁顶面，收起主支腿返回梁场取梁。

(10)重复前面9项工序，进入运架梁循环作业。

4 结束语

高速铁路1 000 t/40 m简支箱梁，其运架装备第1套(YLS1000运梁车＋JQS1000架桥机)技术在郑济高铁开始工程应用，第2套(TJ-YLS1000/40运梁车＋TJ-JQS1000t/40m架桥机)技术在南沿江城际高铁开始工程应用，第3套(TJ-YJ1000t/40m运架一体机，又称“昆仑号架桥机”)技术在福厦高铁开始工程应用，之后各套技术在杭忂、昌景黄、湖杭、汕汕等高铁得到推广应用，实践表明:

(1)这三套运架装备技术都满足高速铁路1 000 t/40 m简支箱梁运架施工要求。

(2)第1套技术在郑济高铁可日架40 m梁1.5～2孔；第2套技术在南沿江城际高铁可日架40 m梁2.5～3孔(最高16 h架了6孔)；第3套技术在福厦高铁可日架40 m梁2～2.5孔。

(3)在平原地区或过隧少的项目，选用第2套运架分体式架桥机(TJ-YLS1000/40运梁车＋TJJQS1000t/40m架桥机)技术较好；在桥隧相连的山岭地区或过隧多的项目，选用第3套运架一体机(昆仑号架桥机)技术较好。

(4)这几套技术，随着工程应用经验积累，对运梁车、分体式架桥机、运架一体机也会随之改进设计，如在设备的轻量化、智能化、操作方便性、安全性方面进行优化，使之更好地服务于高铁40 m简支箱梁的运架施工。