铁路箱梁运架施工技术与质量控制研究

唐铁军

（中铁十七局集团第二工程有限公司，陕西西安 710016）

0 引言

高铁技术的进步推动了铁路建设事业的发展，预制箱梁施工工作量逐年增多[1]。预制箱梁具有承载能力大、刚度高、受力均匀、维修量少等优势，备受铁路行业的关注[2]。目前预制箱梁的架设施工多采用梁上运梁的施工方法，采用架桥机、运梁车和轮胎式移梁机配合完成箱梁施工，达到快速高效施工的目的[3-4]。本文依托集大原铁路运架施工项目，研究了32、24 m线整孔箱梁的运架施工技术，指出了箱梁运架过程中的质量控制要点，以保证箱梁运架施工保质保量完成，为今后类似项目的实施提供了技术参考。

1 项目概况

集大原铁路项目承担全长58.116 km的铁路箱梁架设任务，设置制梁场2个，预制箱梁的结构形式为双线简支箱梁。施工路段属于盆地，地势平坦，运梁设备转运箱梁较为便利；四季分明，冬季寒冷，夏季潮湿，对架梁质量的控制要求较高。工程沿线的地表水量较少，地下水以第四系孔隙潜水、基岩裂隙水为主，不具或略具承压性，运梁设备经过的地方有必要进行地面夯实处理。

2 施工设备选型

按照项目施工组织设计要求和梁场情况，箱梁运输方案采用运梁车驮运箱梁通过路基和桥面上桥的方式进行。选择箱梁运架设备各两台套，轮胎式移梁机两台套（每个制梁场分别设置一台套，负责制梁台座提梁、梁场移梁、运梁车装梁等工作）。

2.1 架桥机

根据预制箱梁的尺寸和重量选择型号为SXJ900的架桥机，额定起重质量为900 t，可架设最小曲线半径为2000m，运行过程中的提梁速度范围为0～0.5m/min，最大的提升行程为7 m，最大作业纵坡为20‰，满足架设跨度为32 m和24 m箱梁的要求。

2.2 运梁车

运梁车用于混凝土箱梁运输、向架桥机喂送箱梁和驮运架桥机进行转场和调头，它具有直行、斜行、八字转向等运行模式，能够适应施工现场复杂的环境。本项目所选运梁车的型号为DCY900，额定运载量900 t，空载行驶速度0～10 km/h，满载行驶速度0～5 km/h，适应的最大纵坡为5%、横坡为4%，轮距1 200 mm，轴距2 100 mm，最大转角±30°，整机功率为2×400 kW。

2.3 轮胎式移梁机

轮胎式移梁机用于高速铁路和客运铁路专线预制场32、24 m双向整孔箱梁的起吊、运输、转移、装车等工作，可实现直行、斜行、横行等走行模式。起升系统可实现四点起升、三点平衡，保证钢丝绳和吊杆受力均衡。本项目选择型号为TLMEL900 t的轮胎式移梁机，额定提升质量为900 t，适用于高速铁路和客运专线32、24 m箱梁的吊运。

3 箱梁架设施工方案

箱梁架设施工流程如图1所示，先由梁场拼装调试好架桥机和运梁车，运梁车将架桥机驮运至架设箱梁的桥台处，并对其过孔进行精确定位之后方具备喂梁作业条件。架桥机的前、后与运梁车后驮梁小车配合进行架桥机喂梁；喂梁完成之后运梁车返回梁场，重复进行箱梁转运；与此同时，对箱梁支座锚栓孔进行灌浆，待砂浆凝固强度合格后拖拉走行钢轨并定位；之后对架桥机过孔定位，准备架设下一片梁。

图1 箱梁架设施工流程

4 箱梁架设施工技术要点

4.1 施工准备

1）在运架开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读和审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉并掌握规范和技术标准。2）通过施工调查和了解制梁场的位置、地形、进场道路情况制定运架设备运输方案，对架桥机架设走行通过的路基、立交桥、跨既有线铁路、三线、高压线路等进行调查和测量，对影响箱梁架设的设施进行拆移，保证箱梁架设顺利。3）根据项目工期计划编制箱梁架设方案和架梁节点计划。4）配齐配强设备操作人员和施工作业人员，做到岗前技术培训，持证上岗。

4.2 支座安装

箱梁架设选用TJQZ-通桥8160-FS球型钢支座，安装之前检验支承垫石混凝土等级、垫石顶面四角高差、支座的状态，确保质量满足要求。支座安装采用重力灌浆法，具体如下：1）凿毛支承垫石支座安装部位表面，清除预留锚栓孔内的积水和杂物；2）安装灌浆模板；3）支座安装在梁体底部，上支座板与梁体预埋钢板贴合；4）调整支座顶面标高，确保支座受力均匀；5）在支座底面与垫石顶面之间预留20～30 mm的空隙，用于灌浆；6）由支座中心部位向四周灌浆，填满灌浆预留间隙；7）灌浆料达到规定强度后拆除模板并补浆。

4.3 架桥机喂梁作业

箱梁与架桥机运至施工现场，架桥机喂梁作业的初始状态如图2（a）所示，驱动运梁车前行，当运梁车的前端接近中车，两者之间的距离接近300 mm时运梁车停止运行，如图2（b）所示，运梁车前方的两个支撑油缸伸出，前桁车就位，在吊具中心距离中车中心4.5 m内时即可下放吊具。如图2（c）所示，前吊具锁住箱梁之后起吊，在箱梁前端与支点分离10 cm、箱梁支座高于中车梁顶面5 cm的状态下，同时驱动运梁车上的驮梁小车与前桁车（运梁车上的驮梁小车与前桁车速度同步）同步向前移动，使箱梁前移，直到后桁车中心与中车中心距离5 m时，下落吊具并起吊箱梁，当后起吊箱梁达到一定高度，调整使梁底面保持水平状态，同时驱动前、后使箱梁前移，同时运梁车退出架桥机腹内，图2（d）所示，返回梁场准备运输下一片箱梁。

图2 喂梁作业流程

4.4 箱梁落梁和就位

如图3所示，架桥机落梁过程中要时刻监视箱梁与已完成架设箱梁之间的位置关系，避免出现箱梁之间碰撞。为了提高箱梁落位的准确度，必须保持吊具水平，出现不水平情况及时进行调整。当箱梁下落至支座以上30 cm时落梁操作停止，对箱梁的水平、前后左右位置进行初调整，调整完毕继续落梁，当箱梁下落至支座以上5 cm时落梁操作停止，对箱梁进行精确调整。箱梁调整到位之后使用临时支点千斤顶寻找箱梁，施加约10 t的预紧力消除支座位置的间隙和变形。再次进行箱梁位置关系的复核，确保复核结果准确之后落梁至临时支点千斤顶上，通过千斤顶调整梁体支点标高，拆除吊具即完成箱梁的落梁和就位。

图3 箱梁落梁、就位

4.5 砂浆灌注

箱梁落梁就位之后需采用无收缩自流平砂浆及时进行灌浆处理，灌浆时浆液由箱梁顶部灌入，顺着管道依靠砂浆自重作用完成灌浆作业，灌浆2 h后即可达到过孔作业的要求。

4.6 变跨方式

架桥机具备架设32、24 m跨度箱梁的能力，具有变化架设跨度的功能。具体如下：架桥机变跨之前松解前支腿与主梁之间的连接螺栓，前支腿的行走电机驱动反抓轮沿主纵梁下翼板外缘向后纵移8 m距离，之后紧固前支腿与主梁之间的连接螺栓，此时架桥机提梁跨度相较于架设32 m箱梁的宽度减小8 m，满足架设24 m箱梁的要求。变跨前后主梁位置关系如图4所示。

图4 变跨前后主梁位置关系

4.7 纵移过孔作业流程

箱梁灌浆完成一跨箱梁架设之后两台吊梁后退至过孔位置，采用电葫芦收起后支腿，此时架桥机由中支腿和前支腿支撑，执行架桥机过孔。驱动架桥机进行纵移过孔行走，行走距离为35 m，当架桥机到达前方桥台时，前支腿支承在待架梁墩的顶面；后支腿支承在架设完成的箱梁顶面。架桥机主梁完成前后支腿支承状态之后收起中支腿的油缸，使其离开箱梁顶面并前移至前支腿的后部，将中部支腿支承于箱梁顶面，将前支腿在墩顶的锚固连接解除，纵移架桥机前支腿至待架梁方墩顶部，将前支腿支承在待架梁方墩顶部进行锚固。完成架桥机支承工作之后将其前后桁车移动至待架梁位置，准备运梁车进行下一片箱梁的喂梁作业。

4.8 架桥机转场和调头

当架桥机架完一座桥梁的最后一跨，接着架设另外一座桥梁或桥梁另一头时，架桥机需要进行桥与桥之间的转移或调头。架桥机虽然具备自行能力，但由于走行轨道铺设及速度的限制，对长距离转移是用运梁车驮运架桥机实现行走的，运梁车驮运架桥机在梁场或路基某处适当开阔地带，通过运梁车转圈调向完成架桥机调头工作。如果没有适当开阔地带，不具备运梁调向条件，则运梁车需在适当位置卸下架桥机，通过搭设临时支墩，在吊机配合下调换主梁节、横梁和支腿等，反向安装架桥机，然后由运梁车驮运至待架梁处实现架桥机调头。本项目是在梁场和路基空旷处实现转场及调头工作。

5 箱梁运架施工质量控制要点

5.1 桥墩垫石与箱梁的质量控制

箱梁架设前架梁单位需向桥墩垫石施工单位索要垫石强度报告，现场目测垫石结构平整度、色泽是否一致，不能存在露筋等质量问题，复验支座中心位置（误差范围：0～10 mm）、梁端线和锚栓孔中心位置（误差范围：0～5 mm）、孔径深度（误差范围：0～20 mm）、垫石高程（误差范围：-10～0 mm）等尺寸，确保位置偏差满足架梁要求。预制场运至现场的箱梁，在架设之前需要检验其长度（误差范围：-20～20 mm）、跨度（误差范围：-20～20 mm）、梁高（误差范围：-5～10 mm）等结构尺寸，确保架设的箱梁误差满足要求。目测检查梁体是否存在蜂窝麻面等，保证箱梁质量满足要求。

5.2 支座安装质量控制

支座安装质量也是影响箱梁架设质量的重要因素，支座安装之前需确定箱梁底部预埋板的平面度和图层厚度，确定箱梁质量合格之后检验支座的选择型号及安装位置是否满足要求。支座安装时顶板与预埋板要贴合紧密并拧紧螺栓，严格控制支座的坡度大小和方向。支座安装之后检验支座横纵向的位移偏差、四角偏差等尺寸参数，支座安装合格之后方可开展提梁作业。

5.3 箱梁提梁质量控制

箱梁提梁过程中要求箱梁始终保持三点平衡、四点起吊或支撑。移梁机提梁与落梁的过程中，两套吊具在起吊初始阶段要缓慢提升，当箱梁距离运梁车存梁台墩上表面约100 mm时停止吊装，检测箱梁的横向和纵向水平度，控制精度为±2 mm。之后箱梁提升过程中严格控制两套吊具的提升速度，确保同步，确保箱梁提梁过程中不出现受扭情况。

5.4 箱梁架设完成之后的质量控制

箱梁架设之后需要进行质量检测，确定箱梁架设是否满足质量要求。箱梁架设3～5天之后要检验箱梁支座与支座砂浆位置，确定箱梁支座位置的四角高差、错动量等参数；之后检测箱梁支座位置的砂浆，不能存在裂纹、空响等质量问题。上述检验参数出现问题时，箱梁架设施工单位需要按照架设要求进行整改，直至箱梁架设满足质量要求之后方可判定箱梁架设合格。

5.5 箱梁运架质量控制结果

基于所选的轮胎式移梁机、架桥机和运梁车等设备，选择了适合箱梁运架的支座，执行了箱梁运架施工技术流程，完成了集大原铁路运架施工项目全长58.116 km的箱梁架设工作，明确了箱梁架设质量控制要点，并对施工质量控制要点进行了严格把控。结果表明，箱梁运架施工技术达到了快速高效运梁、提梁和架梁的效果，满足箱梁架设工作要求，箱梁运架项目质量满足要求，保质保量完成了箱梁运架任务。

6 结论

箱梁运架作为铁路施工工程的重要组成部分，其施工技术与质量备受施工项目部的关注。本文依托集大原铁路运架施工项目，对32、24 m线整孔箱梁的运架施工技术进行研究，并明确了质量控制要点。箱梁运架施工技术明确了施工准备、支座安装、喂梁作业、落梁作业等环节，保证了箱梁运架施工作业的连续性；选择额定载重900 t的运梁车、移梁机和架桥机，满足架设32 m跨度梁和24 m跨度梁的要求，给出了明确的变跨方式；从箱梁运架全过程出发指出了施工质量控制要点及控制要求，由箱梁运架质量控制结果可知，质量控制要点的提出和把控有效保证了项目的质量，顺利完成了箱梁运架施工任务。