高速铁路双线变单线首孔箱梁架设施工技术研究

摘 要：因双线变单线首孔单线箱梁架设时架桥机后支腿支点支立于双线箱梁顶板及翼缘的薄弱位置处，出现受力偏载等极罕见的复杂工况，因此在国内高铁双线变单线箱梁架设施工中，通常需在双线箱梁架设完成后，采用现浇工艺制作首孔单线箱梁，作为架桥机过渡线，而后再进行单线箱梁架设;在必须采用架桥机架设时采用的是在架桥机后支腿支点下方，即双线箱梁翼缘板下设钢墩支撑，在双线箱梁腹腔内设内支撑方法对受力偏载双线箱梁进行加固，此方法已有成功案例，但内外钢支撑精度要求高，钢构件安装费时、费力、工作量大。本文针对新建梅州至潮汕高速铁路双线变单线首孔箱梁架设施工出现的实际问题，结合自有JQ550架桥机与YL550运梁车机械性能和现场具体施工工况，采取运梁车驮运架桥机偏离单线梁线路中心站位，并采用铁路单线架桥机支撑装置，成功解决“踩双架单”技术难题;并对双线变线间距连续梁在运架梁工况下的梁体受力状况进行检算，验证了现场架设施工的安全性、可行性和经济性，此施工工艺并在京雄客专架梁施工中再次得到验证，为国内同类高速铁路箱梁架设施工提供参考。

关键词：踩双架单;架桥机支撑装置;单线箱梁

1 引言

随着国内高铁建设的飞速发展，全国高铁网络已初步形成，新建高铁线路需要并入既有的国家铁路干网，从而造成双线变单线情况不可避免，采用更简便、快捷施工工艺解决“踩双架单”工况下存在的技术难题尤显必要。

2 工程概况

梅州至潮汕铁路位于广东省东部，自梅州西疏解引出，经梅州市所辖梅县区、梅江区和丰顺县，揭阳市所辖揭东区和空港区，止于潮州市潮安县，线路全长约122.412km。 梅汕铁路4标段箱梁运架工程共计194孔，包括贾里双线特大桥116孔，其中32m箱梁108孔、24m箱梁8孔;程畔村单线特大桥39孔单线箱梁，其中32m箱梁31孔，24m箱梁8孔;跨厦深铁路单线特大桥39孔单线箱梁，其中32m箱梁30孔，24m箱梁9孔。程畔村特大桥与跨厦深铁路特大桥小里程与贾里特大桥大里程相连，三座桥呈“Y”字形布置。两座桥均由贾里特大桥136#墩引出，即贾里特大桥136#墩相当于两座桥的0#台。贾里特大桥132#-136#墩孔跨布置为（33+2*32+33）m变宽连续梁。

3 架梁设备简介

梅汕铁路4标段箱梁运架工程采用采用JQ550型架桥机与YL550型运梁机配合完成箱梁的架设作业。JQ550型架桥机为前后带悬臂的一跨式双主梁架桥机，后支腿轮轨和前支腿托压轮支撑走行过孔，起重小车和驮梁台车拖拉取梁。可以架设32m、24m、20m等跨及变跨高速铁路、客运专线预应力混凝土单线单箱梁，适应架设最小曲线半径500m，适应架设最大纵坡30‰，额定起重量550t。能方便架设首末跨梁、曲线梁;能通过运梁车装设托架后，驮运过250km/h单线隧道实现桥间转移;能在250km/h双线隧道口大于32.7米以及进隧道口大于20米的距离时实现隧道口架梁。

YL550型运梁车适用于高铁550吨级单线混凝土箱梁的运输并能与JQ550架桥机配合完成梁片架设。能够方便快捷的把梁片从预制场地运至架梁工位，为架桥机喂梁配合架桥机完成相应的架梁作业，运梁车的有关参数和要求满足相应架桥机的要求，且能驮运架桥机实现桥间短途运输。运梁车具有双向作业功能，即无需调头即可运梁和架桥机转场驮运。

4 “踩双架单”首孔单线箱梁架设难点分析

4.1 难点一：

JQ550架桥机由YL550运梁车驮运到位后，需要安装架桥机后支腿临时支撑，以便运梁车退出。按照运梁车单线梁中心线驮运时，架桥机后支腿临时支撑站位如图4-1，架桥机右侧临时支撑偏离变宽连续梁腹板较远，位于翼缘板薄弱处，双线箱梁偏心受力。

4.2 难点二：

在使用JQ550架桥机进行双线箱梁变单线箱梁首孔架设时，架桥机后支腿支点支立于双线变宽连续梁顶板及翼缘的薄弱位置处。此时，箱梁受力不能满足要求。

本次架梁施工使用的JQ550架桥机用于高速铁路、客运专线单线箱梁的架设施工，与YL550运梁机配合完成单线箱梁的运输架设作业。JQ550架桥机为双主梁三支腿结构。

在进行双线箱梁变单线箱梁首孔架设时，架桥机后支腿支点支立于双线变宽箱梁顶板及翼缘的薄弱位置处，出现受力偏载，见图4-1。通过受力分析检算结论显示：架桥机过孔时，箱梁受力满足要求;架桥机架梁时，箱梁受力不能满足要求。

5 双线箱梁加固方案介绍

为避免架设首孔单线异型箱梁时，架桥机相对于双线箱梁本体的非对称受力和明显的偏压现象， 目前高速铁路双线变单线首孔单线箱梁架桥机“踩双架单”架设，国内首例是兄弟单位在津保铁路施工中采用的对双线箱梁进行加固方案，即对应架桥机翼缘板处后支腿位置，在橋墩上方设临时外支撑，同时在双线箱梁内侧孔腔内搭建内支撑，以平衡架桥机架梁工况下对双线梁的不平横受力状况，确保架桥机各种架梁工况下处于稳定状态，具体如下：

在单、双线共用桥墩上方搭建临时辅助外支撑结构，支撑结构由600t液压千斤顶、加厚钢板、橡胶防滑垫板、无缝钢管组成，无缝钢管与上、下两端加厚钢板通过加劲板焊接连接，液压千斤顶与桥墩表面以及下端加厚钢板的接触面、上端加厚钢板与翼缘板下部表面的接触面均紧密连接，在梁底以及桥墩上方之间放置工字钢，支撑在双线梁支座附近，保护两侧支座，确保支座不会脱空，确保临时支撑稳固、可靠。

在架桥机后支腿正下方的箱体腔室内设置竖向内支撑，内支撑结构与外支撑类似。

此方案虽能有效解决架梁工况下双线梁的不平衡受力，并有成功案例，但内外钢支撑安装精度要求高，安装费时、费力、工作量大，特别是临时钢支撑在动载作用下受力不稳定，易对支座造成损害。

6 更简便“踩双架单”施工技术研究

结合梅州至潮汕铁路施工工况特点，本次架梁采用1台JQ550架桥机及配套YL550运梁车配合施工。梁场选址位于贾里特大桥0号台台前（DK114+450线路右侧），采用运梁车通过运梁通道上线的方式。

两次首孔梁架设施工顺序为先进行跨厦深铁路特大桥架梁，再进行程畔村特大桥首孔箱梁架设。

针对“踩双架单”特殊工况下的两个施工难点，分别采取措施予以解决。

6.1 运梁车驮运架桥机偏离单线梁线路中心站位

针对难点一“运梁车按单线梁中心线驮运时，架桥机右侧临时支撑偏离变宽连续梁腹板较远，位于翼缘板薄弱处，双线箱梁偏心受力”，采取运梁车驮运架桥机偏离单线梁线路中心站位，使架桥机后支腿支点位于双线梁腹板内侧，确保此时双线梁受力稳定。

即当运梁车驮运架桥机到达桥头驮运到位时（前支腿立于垫石上方），需要与单线梁中心线偏离一定角度，保证后支腿临时支撑站位向中间横移1010mm，前支腿柱体中心线位于墩台中心前方400mm处，运梁车站位和架桥机前、后支腿站位如图6.1所示。

6.2 采取架桥机支撑装置

针对难点二“在使用JQ550架桥机进行双线箱梁变单线箱梁首孔架设时，架桥机后支腿支点支立于双线变宽连续梁顶板及翼缘的薄弱位置处，箱梁受力不能满足要求”，为JQ550架桥机后支腿加装“架桥机支撑装置”即分载梁，通过该装置将架桥机与梁片的荷载传递给双线连续梁腹板，减小双线连续梁翼缘板受力。

分载梁主体采用Q345C钢材，各部位通過焊接成型。分载梁长11.565m，高0.95m，横截面呈梯形，底面宽0.7m，顶面宽0.59m。架桥机后支腿间距为3.4m，在架桥机后支腿站位处内部采用添加隔板方式增加强度，在后支腿站位另一侧设置锚固装置，增加分载梁的整体稳定性。分载梁下方垫箱中心距8.48m，与变宽连续梁腹板中心距相同，使架桥机传递至分载梁的力全部通过垫箱传递至变宽连续梁腹板，避免了连续梁翼缘板受力情况。

架桥机前支腿安放至0#墩后将分载梁通过10T电动倒链拖拉至距离连续梁梁最前端，并用倒链锚固牢靠，防止掉落;待架桥机二次过孔完成后，利用运梁车前顶升支架配合前支腿升降装置，将架桥机尾部顶升1.1m，使架桥机后支腿处于悬空状态，然后将分载梁向后拖拉至距离连续梁端1.7m位置处，支垫锚固好分载梁后将架桥机后支腿降落在分载梁上，降落时分多次卸去运梁车前顶升支架的力，最后完成由运梁车顶升支架至分载梁的力的转换，如图6-2所示。

7 架梁施工工艺流程及操作要点

7.1 采用“架桥机支撑装置”首孔单线梁架设工艺流程

7.2 施工控制要点

7.2.1 架桥机过孔作业控制要点

当风力大于5级，应停止过孔作业，当风力大于6级，应停止架梁作业，并做好防滑锚固工作。

架桥机整机过孔前，前后起重小车必须退至架桥机尾部规定位置。

架桥机一次过孔前应检查确认：前支腿斜撑杆插销在正确位置锁定;前支腿与机臂竖销退出锁定。

架桥机二次纵移过孔前应检查确认：前支腿在前方墩台垫石上平实支撑;柱体前后方向垂直度倾斜不超过2.5‰。

7.2.2 运梁车作业控制要点

7.2.2.1 运梁车驮运架桥机至桥头时必须严格按照走行路线行走，以确保架桥机停放位置准确。

7.2.2.2 运梁车喂梁与架桥机对位时，运梁车的速度应降到0.3km/h，前端与架桥机后支腿走行车轮之间的间距为0.35m±0.1m时停车。

7.2.2.3 运梁车行走过程中，运梁车司机严格控制走行速度，双线梁地段速度不得超过5km/h，单线梁、曲线、坡道地段应严格控制在3km/h以内。

7.2.2.4 运梁车行走过程中，应有专人对运梁车进行随行监护。监护人员、司机应高度集中精力，密切注意观察路面、清除障碍，发现不正常情况，应及时发出信号，第一时间停车，然后采取相应措施，保证运梁车安全。

8 受力检算

8.1 架桥机稳定性计算

不考虑横坡条件下，计算架桥机空载时横向稳定性问题。

后支腿断面图：

整机重心图：

计算参数：

重量：G_架桥机=276.278t

迎风面积：A_风=200m²

风压：N_风=0.025t/m²（六级风压）

风力系数：C=2.1

重心距离倾覆线距离：l₁=2.604m l₂=1.296m

型心高度：h_重=8.5m

                          m_稳=G×l₁=×276.278×2.604=359.7t·m

                          m_倾=G_架×l₂+C×A_风×N_风×h_重

=×276.278×1.296+2.1×200×0.025×8.5

=268.3t·m

满足要求。

8.2 连续梁受力检算

经受力分析，架桥机踩变宽连续梁过孔转架梁工况为双线梁最不利受力状态，此时架桥机后支腿踩变宽连续梁后起重小车取梁，荷载分布如图8-1所示。经过计算分析可得：结构在自重、预应力和运架设备施工荷载作用下的有效最大应力值出现在pjh2作用位置的腹板处为23.6MPa，应力最小值为0.364 MPa;仅受运架设备施工荷载作用下的应力最大值为3.04MPa ，应力最小值为4.6*10-4MPa;抗裂安全系数最小值kf=4.09>1.1。正截面强度最小值K=4.68>1.8，满足规范要求;全桥的支座反力，满足支座受力要求。

9 结语

在新建梅州至潮汕高速铁路双线变单线首孔箱梁架设施工中，结合自有JQ550架桥机与YL550运梁车机械性能和现场具体施工工况，采用铁路单线架桥机支撑装置顺利完成了“踩双架单”首孔单线箱梁的架设，“铁路架桥机支撑装置”为国内首次采用，已成功申请国家实用新型专利，并在随后的京雄客专“踩双架单”施工中再次成功使用，此方法简便、经济，为国内同类高速铁路箱梁架设施工提供参考。

参考文献：

[1] 《铁路架桥机架梁技术规程》Q/CR9213-2017

[2] 《时速250公里客货共线有砟轨道预制后张法预应力混凝土整孔简支箱梁》肆桥（2011）2201-Ⅳ

[3] 《JQ550型单线箱梁架桥机使用维护说明书》中铁工程机械研究设计院有限公司

[4] 《新建梅州至潮汕铁路贾里特大桥4×32m双线变线间距连续梁运架梁检算报告》中铁第四勘察设计院集团有限公司   刘润华

[5] 《高速铁路双线变单线异型箱梁架设施工技术研究》刘军科、董威

作者简介 王军，男，高级工程师，2002年6月毕业于天津大学。