墩梁一体化架桥设备和施工技术研究

禚峰

(中铁十四局集团第一工程发展有限公司，山东 潍坊 276827)

1 工程概况

沈阳至海口国家高速公路汕尾陆丰至深圳龙岗段是国家高速公路网规划“2 纵”G15 沈阳至海口国家高速公路的一段，同时也是广东省“十纵五横两环”高速公路主骨架中第五条横线的一段，是联系粤东地区与珠三角核心区的交通大动脉。深汕西高速改扩建TJ9合同段位于汕尾市海丰县梅陇镇228国道左侧围湖村附近，梅陇互通主线桥为左右分离式桥梁，全长1648.2m，起止桩号为：K46+977.9～K48+626.1(右线)，K46+978.4～K48+626.6(左线)，下部结构型式分为两种：一种为φ600mm预制管桩基础+现浇承台+预制拼装墩柱、盖梁，另一种形式为钻孔桩+现浇墩柱、盖梁，上部结构为25m/30m预应力小箱梁。

梅陇互通主线桥施工是一个复杂而困难的过程，需要跨越道路、河流或其他障碍物，施工空间有限。此外，因为长时间的施工可能会对交通流畅性、商业活动和居民生活造成严重影响，在有限的时间内和空间内完成高质量的施工工作成为一个重大挑战。为此，墩梁一体机施工方式被引入，以有效提高施工效率。墩梁一体机是一种先进的施工设备，它能够将预制的墩柱、盖梁和箱梁进行拼接，避免了现浇墩柱和更换机具花费的时间，大大提高了施工效率[1-2]。

2 墩梁一体设备

如图1所示，墩梁一体机的设计采用双主梁、四支腿、两主天车和辅助天车的结构形式。四条支腿支撑主梁，前、后辅助支腿(最前面和最后面的支腿)与主梁固定连接，前、后支腿(中间的两条支腿)通过纵移托辊轮箱支撑主梁。前、后主支腿通过电机减速机轮轨驱动主梁带着前后辅助支腿纵移过孔，前后主支腿通过电机减速机驱动吊挂轮箱，吊挂在主梁上自行过孔，可实现墩柱、盖梁架设和双T梁架设作业[3]。

1 -主梁 2-前辅助支腿 3-前支腿 4-后支腿 5-后辅助支腿 6-天车 7-横移轨道 8-液压系统 9-电气系统 10-附属结构 11-盖梁挡浆抱箍及盖梁支撑支架 12-立柱安装牛腿 13-10t辅助小车

天车纵、横移均设置两套驱动机构，由电机减速机驱动正常速度走行，纵、横移油缸驱动微速走行。一体机三个作业面同时施工，可满足前方安装墩柱、盖梁的同时，后方架设预制梁，且一体机具备墩柱支撑牛腿(临时支撑、调整、固定墩柱用)、盖梁挡浆抱箍(模板)、盖梁支撑支架(临时支撑盖梁用)的吊装、定位、安装功能。表1给出了墩梁已提及的具体运行参数，其适用于30m 跨径及以下小箱梁的架设、安装，同时适用于40m跨径160t普通公路梁架设。

表1 墩梁一体机设计参数

3 墩梁一体化施工方案

3.1 预制墩柱安装

预制拼装法施工的墩柱与承台之间，采用榫槽对位、钢筋错位承插，超高强混凝土UHPC连接的形式。预制墩柱安装工艺流程如图2所示，通过GPS导航初定位系统对天车运行导航，使立柱进入激光精定位范围，由激光精定位系统引导墩柱和盖梁精确就位，天车正常速度走行时，由电机减速机驱动车轮沿轨道走行，天车微动走行时，由纵移及横移油缸驱动完成。承台混凝土强度达到100%后，方可进行立柱拼装作业。承台顶设调节垫块，垫块控制标高、垂直度、垫层厚度，下层为不锈钢板，上层为橡胶层，总厚度20mm。

图2 预制墩柱安装工艺流程

如图3所示，在预制立柱吊装作业前，使用由柜式空压机、储气罐、气动凿毛机等设备组成气动成套设备对承台及立柱接触面进行凿毛，再使用高压水枪将凿毛面清尘及湿润，最后使用高压气管清除多余积水。安装挡浆板、千斤顶，立柱四周安装支撑牛腿[4]。设置8个支撑牛腿，牛腿下面四周放置挡浆板和顶推丝杠，用于对墩柱位置进行微小调整，每个牛腿上设置有1台手动千斤顶，用于支撑墩柱和调整墩柱姿态。

(a)承台表面凿毛

一体机天车将立柱缓慢放置到承台顶面钢板上，通过激光精定位系统来引导墩柱在承台上方就位，通过承台顶面放置的2cm厚钢板、2mm薄钢板和立柱四周八台千斤顶来调整立柱的偏位、垂直度及标高。初步调试到位后将立柱吊起，准备开始铺设砂浆垫层。

在砂浆垫层完成后立即进行立柱安装工作。立柱就位吊装时将柱底外漏钢筋对准承台外露钢筋间隙缓缓下落，立柱沿四周倒角限位板下放，并通过激光定位系统复测下口中线。中心垫块未受力前可再次进行微调；中心垫块受力后，分级卸力，复测立柱上口中线，微调千斤顶，行最终精调工作。利用在四柱的四周安置的八台千斤顶校正立柱的垂直度。立柱对位完成后，对承台与立柱间湿接缝进行浇筑UHPC超高性能混凝土。

3.2 盖梁安装

预制拼装法施工的墩柱与盖梁之间，采用榫槽对位、钢筋错位承插，超高强混凝土UHPC连接的形式。预制盖梁的安装工艺流程如图4所示，通过GPS导航初定位系统对天车运行导航，使盖梁进入激光精定位范围，由激光精定位系统引导盖梁精确就位，天车正常速度走行时，由电机减速机驱动车轮沿轨道走行，天车微动走行时，由纵移及横移油缸驱动完成。施工前先将与混凝土接触面进行凿毛清理，将其表面浮尘、油污、松动颗粒等清理干净，并用水充分润湿，但不得存在积水。

图4 预制盖梁安装工艺流程

墩梁一体机架桥设备的盖梁安装是施工过程中的关键环节之一。在盖梁试吊阶段，主要是对盖梁外露钢筋和立柱顶部预埋钢筋之间的定位精度进行初步检测，以确保满足设计要求。同时，还需要对盖梁的轴线和标高进行初步调整。为了实现盖梁与墩柱之间的精确定位安装，可以利用激光精确定位系统。该系统通过激光技术实现对盖梁的精确定位，从而保证盖梁的轴线和标高的准确性。在安装过程中，盖梁的轴线可以通过吊具进行调整，确保其精确下落。而盖梁的外侧端部标高则可以通过手动千斤顶进行微调纠正。

当盖梁就位进行吊装时，需要将盖梁的外露钢筋对准柱顶的外露钢筋间隙，缓慢地使盖梁下降。同时，需要复测盖梁的轴线、标高、垂直度等数据，以确保安装的准确性。在中心垫块未受力之前，还可以进行盖梁的微调。但是一旦中心垫块受力后，就需要进行分级卸力，使抱箍逐步受力。此时，盖梁的垂直度和标高的控制将由激光精确定位系统来完成。当盖梁安装就位后，现场可以使用搅拌机搅拌UHPC超高性能混凝土。通过天车+料斗的方式进行浇筑，这将有助于实现预制盖梁的施工。施工图5给出了部分预制盖梁的施工示意。

(a)垫层抹浆

3.3 梁板安装

架桥机采用尾部喂梁方式，吊梁前应检查钢丝绳和吊具的磨损情况。使用后后支腿撑起主梁尾部，然后用运梁车将预制梁喂到架桥机的内部，配合提升小车将预制梁吊起，提升高度高于中支腿横联约10cm后停止，具体安装工艺流程如图6所示。

墩梁一体机架桥设备中喂梁时应注意以下事项：在梁片进入架桥机之前，应仔细检查机器上是否存在任何妨碍梁片前进的障碍物，严禁梁片与任何物体碰撞。其次，支撑支腿必须牢固，两侧支腿需要平衡调整，以确保整个架桥机水平稳定，支垫需要坚实，特别是在喂梁过程中，以防止尾端下沉现象的发生。在提梁过程中，要仔细检查起重卷扬机的绳索和制动器情况，以确保其可靠性，只有在条件可靠的情况下才能进行后续操作。在喂梁过程中，应有专人负责指挥和观察，一旦发现异常情况，应立即停止操作并进行检查和排查。此外，两个吊点与梁片端点的距离应相等，以避免卷扬机受力不均，造成超载现象。最后，在使用炮车喂梁时，请注意：1)运梁炮车应将方向盘设置在左右侧，而不是居中位置，以避免与预制梁相互干涉；2)运梁炮车的高度应满足桥机喂梁和提梁的需求。在架桥机后部提梁喂梁时，后支腿必须支撑在桥面(地面)上，以确保安全稳定。对于墩梁一体机架桥设备中的喂梁过程，应遵循以上注意事项，以保证施工的顺利进行。

如图7所示，在确认架梁机处于良好状态后，缓慢运梁前移。移动时检查架梁机的顺桥向刹车是否工作正常，确认工作正常后再将梁向前移动，前移到位后，可根据测量放位用天车将梁板横移至落点上方。用运梁车将梁运到桥机尾部，并将预制梁喂到架桥机的内部，配合提升小车将预制梁吊起，提升高度高于中支腿横联约10cm后停止。提升小车提着预制梁纵向喂梁到位。将预制梁下落距盖梁支座垫石4～5cm位置停下。架桥机提升小车横移纵移微调，将预制梁放在要求的位置。

(a)起吊

对于有伸缩缝位置，应设4cm泡沫板控制好伸缩缝宽度，梁与梁间缝安装时应控制均匀，梁安装后应无松动，与支座间应无空隙，否则应用锲形钢板垫平。垫平后支座应无松动、无移位，否则预制梁应重新安装。

3.4 过孔流程

墩梁一体机架桥设备的过孔流程如下。

在过孔流程中，首先将架桥机退回至线路中心，同时将天车退回到后支腿上方。接着进行后辅助支腿的支撑，使后支腿脱离地面。然后进行后支腿的前纵移一跨。接下来进行后支腿的支撑，并使前支腿向前纵移一跨但未支撑。然后前支腿开始支撑，同时前辅助支腿脱离地面。在下一步中，通过前后支腿的驱动，使主梁向前纵移12.5m，同时将天车向后纵移至后支腿后方8.5m的位置。后辅助支腿脱离地面，向前行驶一跨进行支撑。继续向前移动，整机向前纵移至位，同时前辅助支腿进行支撑。在最后的步骤中，后天车进行盖梁安装支架的吊装，将其安装至立柱上方。随后按顺序安装盖梁安装支架、挡浆模板和千斤顶等组件，完成过孔流程。墩梁一体机架桥设备的过孔流程按照以上步骤依次进行，保证了施工过程的安全和准确性。该流程经过实践验证，可为墩梁一体机架桥设备的过孔工程提供指导和参考(见图8)。

图8 墩梁一体机过孔完成示意图

4 结语

墩梁一体化架桥设备在高架桥施工中展现出了明显的优势。采用墩梁一体化设备能够显著提高施工效率。相较于传统施工方式，墩梁一体化设备能够同时完成墩和梁的建造，无需分阶段施工，从而缩短了工期。同时，墩梁一体化设备配备先进的技术和自动化设施，大大减少了人力投入，提高了施工效率。墩梁一体化设备具备机械化操作的特点，通过使用该设备，施工人员可以在保持安全的前提下完成复杂的架桥任务。墩梁一体化设备搭载了各种先进的工程机械，可以在不同的地形和环境条件下灵活操作，并且适应性强。这种机械化操作不仅提高了工作效率，还降低了操作风险，确保了施工的稳定性和质量。