复杂条件下轻轨预制箱梁架设关键施工技术

刘琳， 黄峰， 刘勇

(1.江苏联合职业技术学院 南京工程分院， 江苏 南京 210000； 2.中建八局第三建设有限公司基础设施公司， 江苏 南京 210036； 3.南京市市政工程质量安全监督站， 江苏 南京 210036)

当前，大量兴建的城市轨道交通工程成为缓解大中型城市快速增长的地面交通压力的重要方案。轻轨高架预制箱梁因其具有独特的优越性，而被广泛应用于轨道交通高架中。在城市土地资源日益紧张的情况下，轻轨高架往往需要选择较小的曲线半径来减少用地[1-3]，与此同时，也会采取单墩、变跨、单双线交替[4]、立体交叉等措施降低对地下管线和既有道路、建筑等障碍物的影响。这些因素使得工程施工复杂性越来越高，施工难点不断变化。

现阶段，已有部分关于小半径曲线、大纵坡公(铁)路桥梁预制箱梁架设施工的相关文献。邵志元[5]介绍了如何采用DJ180公铁两用单导梁架桥机完成天津南港铁路1标万万下联大桥小曲线半径(325～400 m)T梁架设施工；田启军等[6]选用双导梁CJLY40 m-150 T型架桥机完成了广西那望大桥预制T梁架设施工，该桥预制T梁跨度40 m、最大重量60 t，处于小半径R=153 m左偏圆曲线和缓和曲线上，桥面纵坡3%；邹芒[7]采用GCLQ40/160型拼装式双导梁架桥机完成了湖南省吉怀高速公路太阳冲大桥6～12跨预制箱梁架设作业，桥梁平面曲线半径R=650 m，纵坡4%；苗宝栋等[8]采用JHQ700型双导梁架桥机在西安地铁三号线成功实现了30 m跨度大吨位预应力简支箱梁(自重506 t)在400 m小半径曲线条件下的架设施工。但是，有关小半径曲线、大纵坡、变跨度以及单双线交替等多因素复杂施工条件下轻轨高架预制箱梁架设施工的实践研究成果尚少，该文结合南京至高淳城际轨道工程，介绍复杂施工条件下轻轨预制箱梁运输及架设施工技术。

1 工程概况

1.1 工程简介

南京至高淳城际轨道禄口机场至溧水段土建工程施工DS7-TA04标，起止桩号为YDK4+620～ YDK12+848，主要由一站两区间和出入段线组成。

工程90%的区间高架上部结构均采用预制箱梁形式，预制箱梁标准跨度为30 m，配跨采用25、29、31 m等跨度。由于车辆进出站和出入段线的缘故，存在单双线交替变化，在YDK7+526、YDK12+658等处，高架轨道梁存在单双线变化(图1)，常规的双线箱梁梁面总宽为8.9 m，而单线预制箱梁梁面宽仅为5.4 m。同时，出入段线双线简支高架桥曲线半径及纵坡分别为300 m和2.5%，而一般铁路曲线半径往往要比其大得多；机场东站至柘塘站主线单线简支高架桥曲线半径为650 m、纵坡为1.5%。

图1 YDK7+526处由单线梁变成双线梁

1.2 工程施工重难点

1.2.1 大纵坡、小半径曲线箱梁架设施工

(1) 施工难度大。该工况下架桥机的布置以及过孔行走线路控制难度系数较高；预制箱梁在桥面上的运输和喂梁作业精度标准很高，桥面运输通过性能较差，可用架梁空间狭小。

(2) 安全风险大。小半径曲线上架梁施工时，架桥机必然偏离已架设箱梁的中心线，主线最大偏移量达18 cm，单线箱梁最重达228 t，如偏心受力过大，受力不平衡极易导致已架设箱梁发生侧翻。此外，小半径曲线箱梁架设过程中，架桥机自身稳定性也比较差，极易发生侧翻或倾覆[9]。

(3) 设备要求高。由于工程双线桥曲线半径最小仅300 m，常规的架桥机已无法完成该项工作，需要提高设备的性能。

1.2.2 单双线交替预制梁架设施工

(1) 在进行双线预制梁架设时，对于连接好的双线预制梁横向宽度较单线预制梁长，架桥机支腿受力面积较大。而架桥机架设预制箱梁由双线变单线后，架桥机支腿受力面积减小，施工安全风险变大。

(2) 变线架设，对于架桥机操作要求精度高，施工过程中需始终保证架桥机与梁体重心在墩柱受力中心范围内。

(3) 桥上单线运输预制箱梁，需沿着箱梁腹板行驶，对架设员技术及素质要求高，安全风险大。

2 关键施工技术

2.1 架桥机改造关键技术

针对该工程小半径曲线、大纵坡、变跨、单双线交替的预制箱梁情况，对常规JQXD320 t-31 m单导梁架桥机进行了改造，使之满足不同施工情况。轻轨高架预制箱梁架设施工示意图见图2。

1.尾部托架及电力系统；2.3号柱；2-1.3号柱液压系统；3.后吊梁小车；4.2号柱；4-1.2号柱横移轨道；4-2.2号柱调整节；5.机臂；6.前吊梁小车；7.1号柱；7-1.1号柱横移轨道； 7-2.1号柱调整节；8.0号柱；8-1.0号柱增设旋转座；8-2.0号柱调整节；9.运梁小车；10.预制箱梁；11.已架设完毕的预制箱梁；12.后墩柱；13.前墩柱；14.前墩柱支座垫石图2 轻轨高架预制箱梁架设施工示意图

2.1.1 大纵坡、小半径曲线改造点

(1) 小曲线半径架梁过孔时，架桥机过孔前的纵向中线与架桥线路的纵向中线间会存在偏差，正常单导梁架桥机过孔时，导致0号柱无支撑位置，为满足相应施工工况，采取在0号柱增设旋转座的方式实现增强架桥机在水平向调整方向的能力。在0号柱占据可靠支撑点后，通过旋转座调整架桥方向，以此来满足小曲线段预制箱梁的架设工作要求。

(2) 在架桥机过孔后，架桥机纵向中线与架桥线路中线出现重合，而与已经架设完毕的预制箱梁中线存在一定角度(如：右转弯曲线，架桥机尽可能地将机臂前端向左偏一定角度)。此时在保证单导梁架桥机安全稳定和喂梁的前提下，最大程度减少架桥机总长，喂梁作业时，3号柱全部收起，前后车悬臂提梁，待运梁车主车就位后再将3号柱重新支起，以此保证喂梁作业顺利开展。因架桥机整机长度缩短，为了保证架桥机过孔时的安全，两台纵梁横移天车需要作为整机配重而被临时固定在架桥机尾部，避免架桥机纵向运行时出现失稳。

(3) 在架桥机前后支腿增设液压千斤顶或调节块，以此调平架桥机架设大纵坡预制梁时的高差。

2.1.2 单双线交替改造点

(1) 为适应单双线交替的情况，在单导梁架桥机1号柱和2号柱增加下部横移机构，同时满足单、双线预制箱梁的架设施工。

(2) 在单线预制箱梁架设施工时，在1号柱底部紧靠单墩两侧设置千斤顶包脚，使单导梁架桥机与细长单墩紧固贴合，以保证架设施工时的稳定。

2.2 大纵坡、小半径曲线预制箱梁运输及架设关键施工技术

2.2.1 提梁点提梁

根据预制箱梁的架设顺序，将预制箱梁按照架设摆放方向运输至提梁点，并将预制箱梁存放在可调节式临时支墩上。对预制箱梁下螺栓孔清理，并安装桥梁支座，详见图3。

图3 可调节式临时支墩(单位：cm)

2.2.2 梁上运梁作业

2.2.3 小半径、大纵坡条件下的预制箱梁架设

(1) 大纵坡预制梁架设施工(坡度≤3%)

单导梁架桥机正常架桥作业时，1号柱和2号柱间机臂水平高差应控制在100 mm以内。而在大纵坡预制梁架设过孔施工时，必须对架桥机进行调平后，保证架桥机平衡才能进行预制梁片的架设。保证2号柱的高度不变，根据上下坡度的不同，适当调节0号柱、1号柱和3号柱的高度。其中0号柱、1号柱通过标准节调节，3号柱通过伸缩筒进行调节。架桥机下坡架梁作业时，应分别在0号柱和1号柱上加设标准调节块，保证支架高度，增加架桥机稳定性，以减少0号柱、1号柱横轨垫木的高度和数量；上坡架设梁片时，拆除一定数量的0号柱、1号柱标准节，同时3号柱高度可通过液压系统在一定范围内自由调节，借此悬空架桥机尾部支架，以保证架桥机能够自由移动。

(2) 小半径曲线预制梁架设施工

① 架桥机过孔。为了保证架桥机过孔时的安全，两台纵梁横移天车需要作为整机配重而被临时固定在架桥机尾部。架桥机支腿如无法支放在梁腹板中心线上，则可通过铺设枕木的方式将荷载传递至腹板。

小曲线半径架梁过孔时，架桥机过孔前的纵向中线与架桥线路的纵向中线间会存在偏差。为此，过孔时可依据偏差值先后调整2号柱和1号柱分别向曲线外、内侧横移，以此保证架桥机推进至下一孔时能准确地支撑于墩柱上方，使梁体重心与机臂重心达到架梁状态，其后过孔方式与单线相同。

② 架桥机架设。在进行小半径曲线预制梁架设时，架桥机机臂中线与架桥线路的纵向中线间会存在偏差[10-11]。因此，在起吊梁片时采取前后吊梁小车偏移起吊的方式，在喂梁的同时整机横移以此避免梁片与架桥机机身发生碰撞。在前移过程中，及时调整起重天车至主横跨中间，以保证导梁机臂受力均匀。在确认梁片与墩柱二者中心线重合的情况下，将梁片缓慢放置在支座垫石上，复核无误后方可进行支座灌浆作业。

步履式JQXD320 t-32 m单导梁架桥机小曲线半径架桥步骤如下：Ⅰ.架桥机架设完成，准备过孔；Ⅱ.架桥机机臂前移；Ⅲ.架桥机2号柱拉动机臂向曲线外侧横移；Ⅳ.架桥机1号柱拉动机臂向曲线内侧横移；Ⅴ.架桥机1号柱到达前盖梁后桥机主梁前移，2号柱向曲线内侧调整，以保证前后行车能正常提梁。

2.3 轨道预制箱梁单双线交替架设关键施工技术

2.3.1 双线桥预制梁架设施工

双线桥架设施工时，已架设梁体间横隔梁和湿接缝均未施工，梁体整体性较差，在过孔之前，为防止单片预制箱梁偏心受力发生倾覆，将预制梁湿接缝以及横隔梁处预埋钢筋进行焊接，湿接缝处焊接量不得小于预埋钢筋的50%，而横隔梁处预埋钢筋则全部焊接。为了保证架设支撑点的稳定性，在梁面和墩柱上用方木和木板垫平。双线梁的架设采取左右交替前进架设施工的方式，详见图4～7。

图4 0号柱架梁工况

图5 1号柱架边梁工况(双线)

图6 2号柱提梁工况(双线)

图7 3号柱喂梁工况(双线)

2.3.2 单墩预制梁架设施工

在单线预制箱梁架设施工时，在1号柱底部紧靠单墩两侧设置千斤顶包脚，使单导梁架桥机与细长单墩紧固贴合，以保证架设施工时架桥机的稳定，详见图8～11。

图8 0号柱架梁工况

图9 1号柱架边梁工况(单线)

图10 2号柱提梁工况(单线)

图11 3号柱喂梁工况(单线)

2.3.3 单双线交替预制梁架设施工

(1) 单线变双线预制梁架设

架设步骤如下：左单线预制梁架设完毕→架桥机后撤至双线→进行右单线预制梁架设→双线预制梁架设。此时需注意预制梁的运输路线，采取单线运梁的方式进行。

单双线交替梁型布置见图12，具体为单线左2→单线左1→架桥机整体后退至双线变道→单线右2→单线右1→双线右2→双线左2→双线右1→双线左1。

(2) 双线变单线预制梁架设

架设步骤如下：双线预制梁架设→左单线预制梁架设→架桥机整体后退至双线变道→右单线预制梁架设。

单双线交替梁型布置见图12，具体为双线左1→双线右1→双线左2→双线右2→单线左1→单线左2→架桥机整体后退至双线变道→单线右1→单线右2。

图12 单双线交替梁型布置示意图

3 结论

该工程预制梁架设环境极其复杂，其预制梁架设需满足双线桥曲线半径最小为300 m、单线桥曲线半径最小为650 m、纵坡最大为±3%、单双线交替、跨度为31、25、29及30 m、四线立体交叉等复杂施工条件。为此，通过对步履式JQXD320 t-31 m单导梁架桥机的改造并结合预制梁架设方法调整，实现了如下目标：

(1) 顺利完成出入段线区间300 m双线大纵坡、小半径曲线及主线650 m单线大纵坡、小半径曲线预制梁的架设工作，施工质量满足规范及设计文件要求，施工过程安全。

(2) 扩大了单导梁架桥机的架设作业范围，不需要借助其他起重辅助措施，保证了每天两片梁的架设速度，顺利完成该标段单双线交替预制梁的架设工作，确保了工程施工进度，取得了很好的效果。

(3) 通过设置旋转座、借助天车做配置缩短架桥机长度，大大增加了常规步履式JQXD320 t-31 m单导梁架桥机的灵活性，增强了其架设复杂条件下梁型能力，提高了其适应性，可为其他类似项目施工提供参考。