重载铁路隧道口架梁施工技术研究

郭 宾

（中铁十五局集团路桥建设有限公司 江苏南京 210000）

1 工程概况

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道岳（阳）吉（安）段MHTJ-29标位于湖南省浏阳市，该区段为单线铁路，线路全长61.412 km，桥隧长33.62 km，占线路全长的54.7%。单线有砟隧道净宽为4.400 m、无砟隧道净宽为3.000 m，为确保架桥机在后期使用中采用运梁炮车整体转运［1］，选用LPLC200T轮胎式运梁车运梁、TJ180型架桥机架设。本标段内共有8处有砟隧道口架梁。

2 隧道口架梁技术应用背景分析

根据单线铁路有砟隧道横断面尺寸、架桥机在正常工况下架梁状态以及隧道和桥台的位置关系，通过现场实测、CAD模拟等技术，研究总结了此项特殊工况下架梁技术。

2.1 TJ180架桥机工况介绍

TJ180架桥机用于架设铁路32 m及以下跨度的预应力钢筋混凝土梁片，额定起重能力180 t，能实现全幅机械横移梁片，可一次落梁到位。正常工况下架梁整机外形尺寸（长×宽×高）58.2 m×4.2 m×8.4 m，能满足整机驮运过隧。该设备能满足出隧3 m、进隧1.5 m以及最小半径为400m曲线桥等特殊工况下架梁，但是在隧道口架梁时需要人工配合移梁，为人工架梁［2］。

2.2 隧道及隧道口工况介绍

蒙华铁路单线有砟隧道道床宽度为4.4 m，轨道结构高度为0.766 m，两侧水沟电缆槽高度均与设计轨顶面齐平，宽度均为0.95 m，设计轨顶面以上净高为6.72 m，最大净宽为6.67 m。隧道出口里程和岳阳端桥台台尾里程重合，桥台面道床宽度为4.5 m，两侧分别设有宽度为0.85 m和1 m的电缆槽，高度均为0.34 m。

2.3 隧道口架梁技术应用分析

运梁车驮运架桥机过隧道时［3］，运梁车轮胎底至架桥机2＃柱顶的高度为5.7 m，2＃柱顶面宽度为4.2 m，经过现场实测并结合CAD模拟，隧道未铺轨时仰拱填充面往上5.7m位置处隧道净宽为4.08m，故运梁车驮运架桥机受隧道宽度影响无法通过隧道。

正常架梁状态下架桥机2＃柱、3＃柱的高度分别为8.4 m、8.1 m，隧道未铺轨时仰拱填充面至拱顶净距为7.436 m，而隧道口架梁时，3＃柱及发电机组均在隧道里面，因此架桥机受隧道净高影响，架桥机无法正常作业［4］。

以上两种情况均是隧道仰拱填充面达到设计标高时的情形，经过对隧道施工方案反复研究，并按照运梁车驮运架桥机时2＃柱顶高5.7 m、顶宽4.2 m反推计算，结合CAD模拟，仰拱填充面标高下调0.352 m，可以确保架桥机安全通过隧道；仰拱填充面标高下调0.352 m后，此时的仰拱基准面在隧道两侧水沟沟底以下0.07 m的位置，故隧道水沟电缆槽将无法施工。

假设以下调后的仰拱填充面为基准面，以运梁车的高度1.38 m、简支T梁的高度3.05 m计算，并充分考虑运梁车给架桥机喂梁时（支座已安装）3＃柱下的安全距离和2＃柱（在桥台上，桥台保护层已施工完毕）底横梁上的安全距离，架桥机整机降臂1.78m使3＃柱高度为6.32m，运用CAD反复模拟，可安全完成喂梁作业，故以此来反算，仰拱填充面标高下调0.352 m后的基准面，即可实现整机一次性通过隧道并完成隧道口架梁［5］。

架桥机整机降臂1.78 m后，3＃柱在隧道内的高度为6.32 m，架桥机在线路中心线位置可以完成喂梁、纵向移梁、落梁施工作业，但是3＃柱及发电机组受隧道横断面宽度影响（仅能横向移动0.2 m）不能完成横向移梁作业（横向移梁1.1 m）。为此，通过CAD模拟和制梁场多次试验，研究制作了一套墩顶横向移梁设备，此套设备由油泵、千斤顶、两根横移轨道组成。

3 隧道口架梁工序流程

隧道口架梁工序流程不同于TJ180架桥机在正常状态下架梁，其具体流程如下所述。

第一步：运梁炮车驮运架桥机至隧道口，架桥机1＃柱接增高节，架桥机整机降臂1.78 m完成过孔。

第二步：运梁炮车喂第一片梁（右边梁），同时将移梁设备安放在0＃台和1＃墩上，架桥机将第一片梁落到横移轨道上，通过千斤顶向右侧横向顶推梁片2.2 m（保证第二片梁能够在线路中心线位置落梁）。

第三步：第二片梁完成喂梁、纵向移梁、落梁工序后，整机再一次降臂1.65 m（隧道内净宽可以满足3＃柱和发电组横向移动1.1 m的安全距离），可完成第二片梁整机向左横向移梁（可横向移梁1.1 m），梁片可一次性到位。

第四步：调整千斤顶位置，将第一片梁横向往回顶推1.1 m后（梁片满足设计位置），架桥机整机向右横向移动2.2 m，吊起梁片，拆除横移轨道，然后落梁到位。

第五步：横隔板连接钢板焊接，穿设预应力钢棒，完成隧道口架梁。架桥机过孔，准备架设下一孔梁。

4 隧道口架梁技术应用方法

4.1 横向移梁设备工作原理

横移轨道由两根并行的P50 kg／m钢轨组成，长度为2.2 m的1＃横移轨道和长度为3 m的2＃横移轨道，用鱼尾夹板连结。横向移梁时第一片梁主要承载于2＃横移轨道上，1＃横移轨道主要是给千斤顶提供反向推力，第二片梁横移时拆除。1＃横移轨道长度根据第一片梁横移2.2 m后，第二片才能从线路中心线位置落下确定的，其上调节孔的位置是根据千斤顶的行程和第一片梁横移长度确定的，间距均为0.55 m；2＃横移轨道长度是根据第一片梁横移长度加上简支梁翼缘板支撑木距梁体腹板中心线的距离确定的，其上调节孔的位置是根据千斤顶的行程和第一片梁反向横移长度确定的，间距为0.5 m。

移梁设备主要是梁底支撑铁与滑移槽钢锚接，槽钢反扣在横移轨道上，滑移槽钢和横移轨道滑行接触面涂润滑油。横移轨道必须水平放置，不得设坡度移梁［6］。工作原理是：当梁体座落在支撑铁上后，千斤顶后座通过连结卡座和1＃横移轨道连接，千斤顶活动端与梁底支撑铁接触，开启油泵，使千斤顶缓慢顶推，千斤顶行程达到60 cm时，通过横移轨道上的调节孔调整千斤顶位置，再继续顶推，直至顶推到需要位置（见图1）。在实施顶推前，务必确保横移轨道水平，并与梁体垂直；顶推过程中，要统一指挥，两套横移设备要同时开启、同时顶推、加强监控量测，如有异常，停止顶推，查明原因，异常消除后，方可再继续顶推作业。

图1 移梁设备工作原理（单位：cm）

4.2 隧道口架梁施工方法及原理

隧道仰拱施工标高为设计标高以下0.352 m，且隧道两侧水沟电缆槽暂不施工，可以满足运梁车驮运架桥机通过（见图2）；架桥机整机降臂1.78 m，2＃柱支撑在桥台位置，3＃柱及发电机组均在隧道内，也可满足运梁车给架桥机喂梁（见图3）。

图2 运梁车托运架桥机（单位：cm）

图3 运梁车给架桥机喂梁（单位：cm）

4.2.1 第一片梁（右边梁）向右横移方法

架桥机处于待架梁状态［7］，运梁车给架桥机喂梁前，在0＃台、1＃墩顶安装横移设备，横移设备必须水平，并各自安排专人进行监控观测，横移设备与梁底的接触面要略高于垫石面0.02 m；特别注意：第二片梁架设时横移设备1＃轨道要拆除，1＃轨道和2＃轨道的连接点要偏向线路中心线右侧0.6 m（见图4）。

图4 1＃轨道和2＃轨道连接（单位：cm）

第一片梁片由架桥机提梁从线路中心线位置缓慢落梁至横移设备梁底支撑铁上，在简支梁翼缘板和滑移槽钢上打好支撑木，防止梁体倾覆；同时梁前后两端用2个5 t手拉葫芦呈交叉型在横向上把梁固定在墩台预埋钢结构上，并用圆木支撑［8］。

梁片安全加固措施作好后，安装好千斤顶，接好油泵，千斤顶后座力端通过连结卡座固定在1＃横移轨道最左边的调节孔，千斤顶活动端对准梁底支撑铁耳墙，并使之持力。

各工序各岗位操作人员全部到位，现场负责人统一指挥，特别是油泵司机、倒链操作人员、千斤顶操作人员要配合默契，油泵司机在缓缓开启油泵后，千斤顶在顶推时，梁体两端倒链操作手也要同步操作倒链，拉力和梁横移方向相反的倒链要同步放张倒链，拉力和梁横移方向相同的倒链要同步收缩倒链。梁体两端千斤顶操作人员要加强对千斤顶的监控量测，及时互通千斤顶行程，如有异常立即停止顶推作业，查明原因后再次启动顶推作业。梁体两端安全员注意观察梁片稳定状况，如有异常立即停止顶推，做好加固后，方可继续顶推［9］。

千斤顶行程达到0.6 m时，停止顶推，在梁体两端横移轨道和滑移槽钢接触面两侧都插入楔木，同时紧固好所有倒链，防止梁片倾覆。关闭油泵，完成第一次顶推作业。第一次顶推作业梁片横移量为0.55 m。

千斤顶回油后，拆除连接卡座和1＃横移轨道上调节孔的螺栓，使之与左边起第二个调节孔栓接，使千斤顶进行第二次顶推作业，注意事项和操作要领同第一次顶推作业。第二次顶推作业梁片横移量也为0.55 m，累计横移量为1.1 m，此时梁片已到达了设计位置。但是，为了给第二片梁留出落梁位置（由架桥机提梁从线路中心线位置落梁），要超移梁1.1 m。通过栓接连接卡座与1＃横移轨道上左起第3个、第4个调节孔，分别完成第三次、第四次顶推作业，每次梁片的横移量均为0.55 m（调节孔的距离为0.55m），最终梁片横移量为2.2 m，梁片的位置见图5。拆除梁体两端的千斤顶，并再次检查梁片的安全保护措施是否妥当、到位，并安排专人加强加密梁片稳定性监控量测。

图5 第一片梁横移位置（单位：cm）

4.2.2 第二片梁（左边梁）架设方法

第一片梁向右横移2.2 m后，运梁车给架桥机喂第二片梁（见图6、图7）。架桥机前天车、后天车纵向移梁到位后，从线路中心线位置落梁，将梁片落于1＃横移轨道上（见图7）。特别注意在落第二片梁时，梁片要稳定不得左右摇摆，以免碰撞第一片梁（两片梁的安全距离仅为0.1 m）。落梁完毕后在翼缘板处打好支撑木，做好安全防护措施，启动吊梁天车将钢丝绳收紧（只需收紧，不能带载）［10］，但是不拆除护梁瓦和钢丝绳。架桥机整机降臂1.65 m，拆除托架，以便于3＃柱和发电机组在隧道内完成横向移梁作业。

图6 第二片梁喂梁及架桥机降臂（单位：cm）

图7 第二片梁喂梁及架桥机架梁（单位：cm）

架桥机降臂1.65 m，前天车、后天车同步提梁0.1 m的高度后拆除1＃横移轨道。架桥机整机向左横移0.5 m，大臂再向左横移0.6 m，合计向左横移1.1m，第二片梁横移到设计位置，完成架设，做好临时安全防护措施，以防梁体倾覆。

4.2.3 第一片梁（右边梁）架设方法

架桥机完成第二片梁架设任务后，整机向右横移1 m，大臂横移1.2 m，合计向右横移2.2 m；同时在横移设备的右端安装千斤顶，千斤顶后座力端通过连结卡座和2＃横移轨道右端起第一个调节孔栓接，活动端与梁底和梁底支撑铁接触并持力，接触面安放一块20 cm×20 cm×1 cm的钢板，使梁体受力均匀。油泵司机开启油泵，千斤顶顶推作业和梁体两端倒链要同步放张和收缩（拉力和梁横移方向相反的倒链要同步放张倒链，拉力和梁横移方向相同的倒链要同步收缩倒链）。千斤顶行程达到0.6 m时，停止顶推，在梁体两端横移轨道和滑移槽钢接触面两侧都插入楔木，同时紧固好所有倒链，防止梁片倾覆。关闭油泵，完成第一次回顶顶推作业。第一次回顶顶推作业梁片横移量为0.6 m。

千斤顶回油后，拆除连接卡座和2＃横移轨道上调节孔的螺栓，使之与右边起第二个调节孔栓接，使千斤顶进行第二次回顶顶推作业，千斤顶行程达到0.5 m时，梁片已到达设计位置，完成第二次回顶顶推作业，梁片横移量为0.5 m，累计横移量为1.1 m。注意事项和操作要领同第一次顶推作业。

第一片梁回移作业完成后，拆除千斤顶，安放护梁瓦并捆好梁体，前天车、后天车同步提梁0.1 m的高度后拆除墩、台上的横移设备，架桥机完成落梁作业，第一片梁架设完成。横向连接钢板焊接，穿设预应力钢棒，完成隧道口架梁（见图8），架桥机过孔，准备下一孔梁架设。

图8 第一片梁回顶及架设（单位：cm）

5 安全保障措施

隧道口架梁属于高空作业，专业性较强，现场各施工人员要密切配合才能完成，操作空间狭小，在整个架梁过程中，必须采取切实可行的安全措施，确保我们的生命财产安全［11］。

5.1 施工人员安全保障措施

专职安全管理人员做好桥上、桥下安全防护工作。桥台挡砟墙上安装高度为1.2 m的防护栏杆，施工人员除佩带齐全安全防护用品外，须配置防坠器；同时桥下拉好警戒绳，安排专人进行值守，提醒过往车辆和人员注意高空坠物。

5.2 架梁设备安全保证措施

架桥机过孔时，1＃柱及时做好硬性钢支撑，3＃柱和构筑物采用钢丝绳连接牢固。

喂梁前，运梁炮车预停位置提前放好止轮器，喂梁时，必须由现场负责人统一指挥，防止运梁车撞击架桥机［12］。

5.3 梁片加固安全措施

架桥机落梁后，横向连接钢板没有焊接时，为防止梁片倾覆，梁体两端用双倒链呈交叉型在横向上把梁固定在墩台预埋钢结构上，还要在墩、台采用6根圆木做好支撑加固。

6 结束语

蒙华铁路单线隧道口架梁工程，架桥机受隧道内净空影响，不能在正常状态下完成架梁任务。架桥机不拆解、不改装，通过增加辅助墩顶移梁设备、架梁过程中架桥机二次降臂等措施，不仅有效地解决了架梁过程中的技术难题，而且总结了一套宝贵的隧道口架梁施工经验，值得类似工程借鉴和学习。