張瀅 ZHANG Ying

（中鐵二十五局集團第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概況

1.1 工程簡介

新建南玉鐵路，經(jīng)南寧、貴港、玉林三市，項目連接北部灣城市群與桂東南城鎮(zhèn)群，是南深高鐵中的重要組成部分。中鐵二十五局承建新建南玉鐵路站前工程No1 標線路全長16.848km，共有34 座橋梁（特大橋4 座）。那舅特大橋起止里程 DGK0 +277.14 ～DGK2 +167.32，橋梁全長1890.18m，全橋共設(shè)7 聯(lián)連續(xù)梁和32 片不等跨簡支梁，連續(xù)梁跨越既有線2 處，最大跨度100m。連續(xù)梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆和支架現(xiàn)澆法兩種施工方法，其中共五聯(lián)連續(xù)梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工（含兩處跨既有線轉(zhuǎn)體），掛籃采用菱形掛籃，需投入8套掛籃同步施工，其中有3 處為鄰近既有線施工，懸臂掛籃距離鐵路軌道最近距離不足10m，掛籃施工安全風險控制要求極高，對掛籃平移過程中的穩(wěn)定性和抗傾覆性嚴格控制，確保推進速度可控，安全性能可靠。（圖1、圖2）

圖1 33# 主墩轉(zhuǎn)體示意圖（本文以此掛籃為例）

圖2 菱形掛籃示意圖

1.2 掛籃行走裝置改進的目的

通過對項目早期完工的32+48+32m 連續(xù)梁掛籃懸臂施工過程進行分析得知，掛籃行走系統(tǒng)由行走小車、行走軌道、軌道扁擔梁、牽引手拉葫蘆組成。掛籃行走時，先松去后錨精軋螺紋鋼，在前支腿處采用8t 手拉葫蘆施加牽引力牽引掛籃行走。掛籃每行走30cm，需拆除掛籃前進方向的軌道扁擔梁，小車通過后再恢復已拆除的軌道扁擔梁。依次循環(huán)直至掛籃行走到預定位置。由于軌道向上的擠壓力作用，可能造成掛籃結(jié)構(gòu)整體變形、開裂、傾覆等風險，軌道扁擔梁拆除及安裝操作較為困難，掛籃行走過程速度較慢，拆除安裝扁擔梁過程中還存在軌道失穩(wěn)的安全風險。需改進掛籃行走工藝，簡化掛籃形走過程的繁冗工序。采用現(xiàn)有的菱形掛籃行走系統(tǒng)，掛籃行走過程需反復安裝和拆除扁擔梁，掛籃行走需10 人配合進行，其中4 人操作手拉葫蘆，4 人安裝和拆除軌道扁擔梁，2 人觀察掛籃行走狀態(tài)及滑梁動情況；行走需耗時約10h，配合吊車1 臺。（表1）

表1 32+48+32m 連續(xù)梁掛籃行走過程情況分析表

由表1 中可得，行走掛籃的過程不僅耗時長，每米掛籃行走平均用時39.8÷14.5=2.75h，還消耗大量勞動力和機械設(shè)備臺班，每米費用為44000÷14.5=3034 元。那舅特大橋7 聯(lián)連續(xù)梁共8 套掛籃同時投入使用，此掛籃行走工藝無法滿足業(yè)主對項目施工節(jié)能降耗和施工工期的要求，需對掛籃行走施工工藝進行優(yōu)化改進，在確保安全穩(wěn)定情況下不僅要提高掛籃同步行走效率，而且要節(jié)約人工及機械費用，為項目創(chuàng)效。

2 掛籃行走裝置改進技術(shù)主要內(nèi)容

2.1 主要構(gòu)造形式改進

通過對現(xiàn)場已安裝好的掛籃進行結(jié)構(gòu)、工藝方法的研究和分析，確定同時對“行走小車和扁擔梁行走體系”進行優(yōu)化創(chuàng)新，改進行走小車結(jié)構(gòu)，將原來的平底型改成“八”字型，小車底部的空間由原來的2cm 增加至20cm，便于軌道扁擔梁通過；優(yōu)化扁擔梁結(jié)構(gòu)，取消原設(shè)計軌道扁擔梁，改用28cm×25cm×3cm 鋼板作反壓走行軌道，降低扁擔梁占用的空間，便于行走小車通過，反壓梁鋼板上設(shè)墊片+雙精軋螺母，按要求50cm 布置一道。改進后的掛籃行走系統(tǒng)在掛籃行走過程中無需拆除反壓梁鋼板，掛籃可連續(xù)一次連續(xù)行走到預定位置，縮短了掛籃行走時間，減少了人力以及設(shè)備的投入，并且行走過程安全可靠。（圖3、圖4）

圖3 原掛籃行走系統(tǒng)設(shè)計

圖4 小車與扁擔梁行走體系創(chuàng)新改進

2.2 細部構(gòu)造形式改進施工工藝

對“行走小車和扁擔梁行走體系的改進創(chuàng)新”主要構(gòu)造進行了進一步的深入分解細化，確定“軌道錨固扁擔梁”、“行走小車”、“牽引設(shè)備”三大細部進行技術(shù)改進施工工藝。

①“軌道錨固扁擔梁”改進采用28cm×25cm×3cm 鋼板代替，3cm 鋼板在車床進行切割鉆孔及刷漆防銹，加工成型的鋼板尺寸偏差為±5mm，孔洞加工尺寸偏差為+5mm?，F(xiàn)場安裝過程中將鋼板放置于軌道上，通過鋼板中心預留孔穿過φ32 精軋螺紋連接，加設(shè)雙螺母并擰緊錨固，精軋螺紋鋼預埋至梁體腹板1.5m 左右，高出雙螺母頂2-3 絲即可。（圖5）

圖5 鋼板現(xiàn)場安裝效果圖

②“行走小車”改進采用將小車底板鋼板抬高，在兩側(cè)吊板出加楔形塊加固，滿足底部空間使用要求，小車底部的空間由原來的2cm 增加至20cm，便于軌道扁擔梁通過。加工前采用solidworks 對小車結(jié)構(gòu)尺寸及材料規(guī)格型號進行建模和標注，說明加工工藝，由原掛籃廠家進行加工，加工完需要檢查焊縫、鋼板完整性、小車滾輪滾動性等。行走小車按掛籃設(shè)計圖和掛籃安裝技術(shù)交底進行安裝，安裝完成后報監(jiān)理單位驗收。行走小車只在掛籃行走過程中受力，行走過程需檢查小車的滾動狀態(tài)。（圖6、圖7）

圖6 行走小車加工效果圖

圖7 行走小車現(xiàn)場安裝圖

行走主桁抗傾覆受力分析，因掛籃整體結(jié)構(gòu)未變化，只需計算行走過程抗傾覆系數(shù)是否滿足規(guī)范要求，根據(jù)《那舅特大橋100 米主跨掛籃計算書》行走工況計算結(jié)果得，主縱梁后軸扣輪錨力P1=-176.3kN，傾覆力P=195.4kN，傾覆力矩：M=P×L 上=195.4×6=1172.4kN·m，4 個反扣輪最大抗力：=696.8kN（其中[τ]為規(guī)范中[32a 鋼材允許剪應(yīng)力。

4 個反扣輪抗傾覆力矩：M1=Q×L下=3052.0kN·m。行走軌道后錨共設(shè)6 根Φ32 精軋螺紋筋，考慮各精軋螺紋粗鋼筋受力不均勻的強度折減系數(shù)取0.9，其抗力達到：P2=0.9×6×770×804×103=3343kN，行走軌道抗傾覆彎矩：M2=P2×L下=3343×4.38=14642.3kN·m。

③“牽引設(shè)備”改進采用裝在走行軌前端的精軋螺紋鋼固定端鋼板座，鋼板厚2cm 做成三角盒形狀，φ32 精軋螺紋鋼從固定端鋼板座平行穿過前支點后安裝60t 穿心頂，通過頂推力使掛籃兩側(cè)同步縱移向前，每次結(jié)束后，千斤頂回油卸載，前移千斤頂再次固定，循環(huán)操作直到掛籃前移到位，千斤頂行程一般為15cm，公稱張拉力50kN。掛籃行走前在掛籃軌道上標記掛籃行走刻度，10cm 一道，并對行走終點作醒目標識。為保證掛籃兩側(cè)行走同步，應(yīng)用一臺主油泵控制兩臺千斤頂，兩側(cè)千斤頂相同串聯(lián)，達到一臺油泵同時控制兩臺千斤頂?shù)男Ч?。改進牽引方式后結(jié)構(gòu)更加簡便可靠便于操作，其作用力相對準確的作用于行走軌道上，能使掛籃更加準確、穩(wěn)定、均衡的前行。（圖8）

圖8 掛籃行走改進牽引系統(tǒng)示意圖

牽引力計算，整套掛籃重55t（含主桁、外側(cè)模、內(nèi)側(cè)模、底模架、吊桿等），前支點鋼與鋼之間動摩擦因數(shù)取0.25，移動過程最大張拉力為69t，采用2 臺60t 穿心頂滿足頂推掛籃前移要求。

3 掛籃行走裝置改進后施工操作說明

主墩兩側(cè)掛籃必須在梁段的縱向預應(yīng)力筋張拉壓漿完畢后同時對稱移動，應(yīng)保持主桁處于水平狀態(tài)，并應(yīng)設(shè)專人指揮，掛籃移動速度不宜大于0.1m/min，就位時中線偏差不應(yīng)大于5mm，掛籃移動時后端應(yīng)有牢固可靠的防傾覆、防溜走的保護措施。

①在已完節(jié)段頂面找平并測量好滑道位置，找平、鋪設(shè)滑道，并按照間距不大于0.3m 標識位移橫向標線，用來觀測和保證掛籃對稱移動，同時對梁體上雜物進行清理干凈，防止在施工過程中雜物掉落。②將承重的各吊桿慢慢松開，滾動吊架受力，同一斷面的吊桿必須同步放松，當內(nèi)導梁、底縱梁離開混凝土表面20cm 時停住，同時檢查各處是否與混凝土脫離，清理行進路線上的障礙物。③當?shù)啄０濉?cè)模板及內(nèi)模系均與梁體脫離后，將掛籃底梁后錨松開，采用兩臺60t 千斤頂驅(qū)動使掛籃前移，并帶動側(cè)模、底模及內(nèi)導梁整體滑移到位。④掛籃行走時，軌道一定要牢牢固定在箱梁頂面，后節(jié)點用兩臺10t 倒鏈葫蘆作為保險，一端錨固在梁體預留洞或者未拆除的軌道上，作為保險設(shè)施，一邊移動一邊松倒鏈。箱梁兩端由專人進行操控，專人進行觀察，保證兩端、兩側(cè)4 臺千斤頂牽引前進速度同步。⑤掛籃移動到位后錨固后錨，重新安裝聯(lián)端處各類吊桿，到位后將各雙螺母旋緊。⑥掛籃移動到位后調(diào)整立模標高，根據(jù)掛籃彈性變形值及線形監(jiān)控確定的數(shù)據(jù)調(diào)整下一節(jié)段立模標高。

4 改進后施工效果

4.1 施工時間效果分析

對改進行走系統(tǒng)的掛籃行走過程進行跟蹤統(tǒng)計，隨機選取5 次行走過程繪制掛籃行走統(tǒng)計分析表，如表2。

通過對表2 數(shù)據(jù)進行分析，采用改制后的掛籃行走系統(tǒng)，每米掛籃行走平均用時：10.7÷18.5=0.578h，較原方案2.75h 每米節(jié)約2.17h，大大提高施工進度。

4.2 經(jīng)濟效益分析

優(yōu)化的掛籃走行系統(tǒng)，需增加反壓梁鋼板材料和加工費用，反壓梁鋼板尺寸為28×25cm，一套掛籃需40 塊小鋼板，尺寸6×2×0.03m 鋼板原材費用約6150 元/塊，現(xiàn)場切割加工成型，一次投入人工+材料費約15000 元。

施工間接費用估算：如采用原方案進行掛籃行走，需投入作業(yè)人員10 人/次，行走時間約10h/次，優(yōu)化后的掛籃行走系統(tǒng)，只需投入6 人用時2 小時即可完成掛籃行走作業(yè)。本橋共五聯(lián)連續(xù)梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆施工，連同考慮本項目福慶特大橋的2 套掛籃，采用10 套同步進行施工，共計行走93 個節(jié)段共計梁長600m，改進后平均每米人工+機械費用為18500÷18.5=1000 元，較原方案3034 元每米節(jié)約2034 元，合計節(jié)約成本600×2034-15000=1205400 元（節(jié)約掛籃租賃費時間未算）。工人操作簡單快捷，機械設(shè)備功效大大提高，更避免了后期因搶工期發(fā)生的額外費用，經(jīng)濟效益非常明顯。

4.3 其他效果分析

采用本技術(shù)，最大限度地減少了掛籃行走作業(yè)時間，有效解決了拆除掛籃前進方向的軌道扁擔梁后掛籃傾覆和長時間高空作業(yè)高處墜落的安全事故風險，施工安全可靠，無形中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。

本改進技術(shù)已獲得國家實用新型發(fā)明專利，進一步提升了企業(yè)的科技創(chuàng)新競爭力。

5 結(jié)束語

懸臂澆筑連續(xù)梁采用掛籃施工工藝是很成熟的方法，在實際應(yīng)用中，仍有很多的技術(shù)和經(jīng)驗需要總結(jié)創(chuàng)新，行走裝置改進技術(shù)在該項目的應(yīng)用非常成功，實現(xiàn)了既保證施工進度、節(jié)約施工成本，又能確保掛籃快速前移過程中的平穩(wěn)性、安全性，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益，值得在類似橋梁施工中廣泛應(yīng)用，也可供掛籃加工廠家提供參考。