新式架梁机在地铁车辆段建筑中的创新应用

钟万才 李作红 王 生 李志强

中铁建工集团第五建设有限公司 广东 广州 511400

装配式建筑建设领域中，一般为小型和轻型构件，使用传统塔式起重机、汽车起重机等常规通用机械即可进行施工安装，其工艺成熟，施工效率高。但在地铁配套的场站建筑中，如地铁车辆段以及停车场建筑，其装配化预制构件呈重型状态，多设计为小箱梁重型构件，传统起重机械不适用或不经济。

新型架设起重设备的出现，成为这一领域的技术突破，也为地铁场站配套建筑的装配化实施应用提供了强有力的机械设备支持[1-2]。

1 背景概况

广州地铁赤沙车辆段总建筑面积约为36.2万 m2，结构形式为底板、柱、侧墙现浇＋盖板装配，双层结构，地下、地上层高分别为12、9 m，基坑面积为13.67万 m2，宽约240 m，长约750 m，单层盖板面积约17.1万 m2。

该工程是全国首个采用装配式施工的地铁车辆段项目。需要装配的主要有纵梁、横梁及小箱梁等预制PC构件。装配式结构如图1所示。

图1 装配式结构示意

工程共2层，除柱结构外，梁板结构均采用小箱梁PC构件进行装配施工，所需的小箱梁构件均在梁场现浇预制。小箱梁预制构件总片数8 802片，截面类型分为中纵梁、边纵梁、箱梁，最大梁长18.37 m，最大梁质量为111.7 t。

2 设备选型分析

传统装配式PC构件安装一般采用汽车起重机、履带起重机、塔式起重机等机械。国内汽车起重机起吊质量在20～30 t，塔式起重机起吊质量在5～10 t，履带起重机起吊质量则在30～100 t范围内。国内常规起重机械难以满足小箱梁预制构件的需求。

国内特殊重型起重机械、大吨位起重机械，如三一SCC40000A，最大起重量4 000 t，普通起重量200 t，在吊装安装质量上可基本满足需求。然而特殊重型起重机市场供应少，租赁及费用高昂。另背景工程的场地利用率低，工况条件受限，无法提供多余场地供特殊重型机械拼装及站位。针对上述吊装安装吊重及工况条件限制问题，结合背景工程结构特征，决定采用国内新研制出的专用于箱梁架设的JL120型架梁机械进行吊装安装。

3 架梁机设计

JL120型架梁机是根据背景工程的构件特征、工况条件等设计的专用架梁机。与轮胎式运梁车配合使用，满足5～18 m长度的各种纵、横箱梁架设，且对周边复杂的环境有很好的适应性，能采用边架设边浇筑的方式作业。

JL120型架梁机主要由主梁、前辅助支腿、前支腿、中支腿、后支腿、起重小车等部件组成。主梁为桁架式双主梁结构，4条支腿都能够通过升降油缸调节高度，车架和轮组均具有90°转向的功能，前支腿和中支腿能够通过沿主梁方向纵向移动来调整整机跨度，起重小车能够沿主梁纵向移动，小车自身有±3 m横移调整距离，吊具具有360°回转功能。架梁机设备模型如图2所示。

图2 架梁机设备示意

4 整体架设原理

架梁机前辅助、前支腿站位在下层，中、后支腿站位在上层已浇筑箱梁上，运梁车运梁至架梁机下方，架梁机小车取梁，并架设至指定位置。架梁机能通过支腿转换的方式通过横向以及纵向高低不平的台阶及镂空带等，并且能够通过整机顶升的方式抬高主梁架设不同层高的箱梁。

新型架梁机整体架设顺序及流程，一般按先纵梁再横梁进行，具体为：架梁机自身拼装安装，同时浇筑相邻横向6跨框架支承柱→架梁机横移就位、立于待架设箱梁上空→按照架梁机提梁运梁步骤，依次架设相邻横向6跨间的纵主梁→架梁机纵移一跨，立于下一跨待架设箱梁上空→按照第3步架梁步骤架设相邻跨段纵主梁→架梁机往回纵移至起始跨→转换架设横主梁及横次梁，按照架梁机提梁运梁步骤，依次架设跨间的横梁→一个架梁循环完成，架梁机调整，开始下一循环架设。

5 架设工艺

新型架梁机架设关键工艺主要为纵梁架设、横梁架设、设备纵移及特殊工况架设（横向过台阶或镂空带、过塔吊、整机抬高）。

5.1 纵梁架设工艺

纵梁架设主要分为运梁车喂梁、架梁机小车取梁、运梁、架梁，架设工艺与常规架桥机类似。主要流程为：架梁机4条支腿支撑到位，整机高度调整到主梁下表面距离上层梁面高度6.5 m；拔出支腿托挂轮的水平插销，其余插销插上→运梁车运梁至中支腿前方→起重小车纵移至运梁车上方取梁→起重小车携梁纵移至纵梁架设位→起重小车纵、横移微调，落梁到位。

5.2 横梁架梁工艺

横梁架设流程与纵梁架设类似，不同之处在于，纵梁架设完成后转换为横梁架设。工艺中增加相应的转换工艺。主要流程为：纵梁架设后，转换横梁架设→运梁车运梁至中支腿正下方→起重小车纵移至运梁车上方取梁→起重小车纵移至架设位，吊具旋转90°，并取梁→起重小车横移调节，落梁到位。

5.3 整机纵移工艺

架梁机整体纵移一般在空载的情况下进行。与常规架桥机纵移不同，新型架梁机纵移以地面或者结构楼板为基面，以轮胎支腿方式横向和纵向移动。主要流程为：

1）整机横移至前辅助支腿能通过立柱区域，整机支腿轮组转向90°，前支腿与前辅助支腿间距调整到5.1 m，将前辅助支腿的桁架横梁紧固螺栓松开，并通过电动葫芦往上提升，越过立柱。

2）前支腿与主梁的垂直插销插上，前支腿拖挂轮插销插上，在前支腿和中支腿驱动整机纵移，使前辅助支腿穿过立柱。

3）整机支腿轮组转向90°，整机横移至前支腿能穿过立柱时，整机支腿轮组转向90°，将前支腿横梁紧固螺栓松开，并通过电动葫芦往上提升越过立柱。

4）前、中支腿驱动整机纵移，使前支腿穿过立柱。

5.4 特殊工况工艺

背景工程中，存在较多特殊工况，如底板面高低不平或镂空，会给架梁机整机纵向横向移动带来困扰，需克服过台阶或镂空带，工程中存在塔式起重机阻碍等问题，以及架梁机支腿需往结构层移动等特殊需求。

5.4.1 架梁机过台阶工艺

1）架梁机架梁横移至前辅助支腿与前支腿靠近台阶（镂空带）500 mm处。

2）起重小车移至距离中支腿4 m处，悬空前辅助支腿的2条支腿。

3）整机横移5 500 mm，至前辅助支腿单条支腿越上台阶，并使其支撑在台阶上。

4）悬空前支腿单个支腿，整机横移5 500 mm，使该支腿越上台阶，并使其支撑在台阶上。

5）悬空前支腿另外1条支腿，整机横移6 000 mm，使该支腿越上台阶，并使其支撑在台阶上。

6）悬空前辅助支腿的2条支腿，整机横移，使支腿越过台阶，至此，整机横向通过台阶。

5.4.2 架梁机过塔吊工艺

1）架梁机架梁至靠近塔吊处，此时架梁机偏载3 m将靠近塔吊的箱梁架设完成，架梁机机臂距离塔吊415 mm。

2）塔吊大臂在与架梁机机臂一致的方向将塔吊高度降至最低点。

3）架梁机后撤退出塔吊大臂的旋转范围，将主梁顶升至最高点，此时设备机臂下表面距离结构面的高度为9 778 mm。

4）塔吊旋转90°，使塔吊大臂方向与架梁机主梁方向呈垂直状态。

5）架梁机横移至塔吊正上方，按照前述正常架梁步骤，将塔吊前方的纵、横梁架设完成。

6）架梁机横移，并在塔吊另外一侧，横移出塔吊大臂旋转范围。

7）塔吊升高至正常位，架梁机横移至塔吊下方开始另外一侧的箱梁架设。

5.4.3 架梁机整机抬高工艺

1）将4条支腿位置调整，将前辅助支腿和前支腿内外伸缩柱插销插上。

2）拔出中支腿、后支腿内外柱之间的插销，利用中支腿和后支腿的升降油缸顶升600 mm。

3）将中支腿和后支腿内外柱之间的插销插上，拔出前辅助支腿和前支腿内外柱之间的插销，利用前辅助支腿和前支腿的升降油缸顶升600 mm。

4）依次交替进行，直至主梁高度达到要求高度后，通过各个支腿的单独动作，将所有支腿的内外柱插销插上。

5.4.4 架梁机上基坑内结构层工艺

1）架梁机4个支腿轮组依次转向90°。

2）中支腿悬空，沿主梁纵移至基坑内距离后支腿20 m处，并支撑在已浇箱梁上。

3）整机纵移，使前辅助支腿靠近台阶500 mm。

4）起重小车移至中支腿前4 m处，悬空前辅助支腿，整机前移4.7 m，使前辅助支腿支撑在台阶上。

5）整机轮组转向90°，整机横移至前支腿能通过立柱处，前支腿悬空沿主梁前移3.6 m至台阶上支撑。

6）起重小车移至距离前支腿4 m处，中支腿悬空沿主梁往后移至距离后支腿8.7 m处，此时在中支腿轮组下方垫上一块3 cm厚的钢板。

7）后支腿悬空，整机纵移10 m，使后支腿支撑在基坑内的已浇筑箱梁上。

6 架设站位

架梁机的站位制约着其取梁运梁架梁。站位主要分为以下几种情形：前支腿和前辅助支腿同时站位于基坑层侧壁，前支腿站位于基坑层侧壁、前辅助支腿站位于结构层上，后支腿和后辅助腿同时站位于基坑地面上，后支腿站位于基坑地面上、后辅助支腿站位于结构上。根据不同的工况条件确定架梁机的站位形式，如在架设靠近基坑边缘的小箱梁构件时，架梁机应保持前支腿和前辅助腿同时站位于基坑层侧壁姿态，以便小箱梁构件能方便供给，架梁机也能有效取梁、运梁。

架梁机的站位也取决于支腿独立支撑的数量。在工作状态下，架梁机的支腿应至少保证有6条支腿独立支撑，其中4条主支腿必须处于独立支撑状态；在空载纵移或横移状态下，应至少保证有4条支腿独立支撑，其中必须有5条主支腿。

在特殊工况整机移动时，架梁机站位和支腿独立支撑的数量，可根据前后主支腿和辅助支腿的配合伸缩情况确定，如架梁机整机纵向移动时，一侧的主支腿和辅助支腿应至少保证3条处于独立支撑状态。

7 结语

新式架梁机在装配式地铁车辆段建筑中的创新应用，不仅丰富了装配化起重吊装机械的选择，亦展现了类似装配建筑的建设实施的可行性。本文详细阐述了新型架梁机在地铁车辆段工程中的架设工艺、特殊工况施工工艺，可广泛地在类似具有重型PC构件、大跨度构件的装配式建筑以及多层装配式厂房等建筑施工中进行推广，也可为新型架梁设备的进一步性能提升提供理论和技术参考。