客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法

'客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法1.前言xx铁路客运专线XJDI标段xx梁场施工本标段7座桥梁的预制箱梁共计460片，其中有3座桥梁（白马特大桥、建强大桥、东湖特大桥）与xx预制梁场间跨刺山隧道，因此需跨隧道架设这3座共计148孔预制箱梁。刺山隧道通过长43m和59m两段路基分别与东湖特大桥和南环线特大桥相连接。12m宽预制箱梁过客运专线双线已衬砌隧道在全国乃至全世界尚属首次，此项技术突破了传统的后浇翼缘板和不衬砌隧道技术，大大节约了成本和工期。通过近80片过隧道架设预制箱梁，已积累了丰富的施工经验，技术成熟，通过不断总结和应用，逐步形成本工法。2.工法特点2.1将隧道底板填充面高程降低，达到架桥机及12m宽预制箱梁过隧道的宽度要求。2.2通过对TLJ-900型架桥机的低位改造，降低了架桥机的高度，缩小了架桥机的宽度，使架桥机收拢外形尺寸符合过已衬砌隧道的要求。3.适应范围本工法适应于TLJ-900型架桥机及12m宽预制箱梁过铁路客运专线已衬砌双线标准断面隧道。4.工艺原理根据架桥机及12m宽预制箱梁过隧道对隧道断面尺寸的最低要求，经过计算，首先在隧道底板混凝土填充施工中，使混凝土填充面标高降低72cm；然后对架桥机进行低位改造，使架桥机高度和宽度符合过隧道断面的尺寸要求，在架桥机及预制箱梁通过隧道过程中加强调度监控，达到安全顺利通过的目的。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备→隧道横断面验算→确定架桥机低位改造→低位改造后架桥机断面复核→10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法运梁车背架桥机过隧道→架桥机复原准备架梁→运梁车运12m宽预制箱梁过隧道→架桥机架梁5.2操作要点图5.1工艺流程图施工准备隧道横断面验算、确定；断面尺寸复核架桥机低位改造低位改造后架桥机断面复核运梁车背架桥机过隧道架桥机复原准备架梁运梁车运12m宽预制箱梁过隧道架桥机架梁5.2.1隧道底板混凝土填充面降低标高参数确定TLJ-900型架桥机常态下的技术参数：高度1370cm，宽度1800cm。经过改装后运梁车背着架桥机的技术参数：高度879cm，宽度1222cm（高度为577.5cm时架桥机最大宽度）。运梁车背着12m宽预制箱梁常态下的技术参数：高度635cm，宽度1200cm。按照架桥机生产厂家提供的过隧道数据，架桥机或梁体左右两侧距隧道衬砌断面的最小安全距离为20cm，因此架桥机过隧道的控制参数为高度577.5cm、宽度1262cm，12m宽预制箱梁过隧道的控制参数为高度635cm、宽度为1240cm。当隧道底板混凝土设计填充面高度为577.5cm处隧道净宽度：式中：665——为客运专线双线隧道上半断面半径，cm；79.5——为混凝土填充面至内轨顶面高差，cm；243——为内轨顶面至上半断面圆弧中心高差，cm。当隧道底板混凝土设计填充面高度为635cm处隧道净宽度：以上两个净宽度均小于架桥机通过要求值，隧道设计断面无法使架桥机通过。在架桥机及梁体高度和宽度无法改变的情况下，需降低隧道混凝土填充面设计高程。隧道底板混凝土填充面满足过架桥机需降低的高度：混凝土填充面满足过12m宽预制箱梁需降低的高度：可见，为满足架桥机及12m宽预制箱梁过隧道，隧道底板混凝土填充面设计高程应该降低72cm。为保证运梁车顺利通过，填充面降低后的宽度为运梁车宽度720cm加两侧安全宽度40cm，总计宽度为760cm，混凝土填充面降低72cm时填充面宽度为：10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法式中：1567——隧道仰拱曲线半径，cm；120——隧道填充混凝土中心厚度，cm；72——隧道混凝土填充面降低高度，cm。从图5.2.1客运专线双线隧道衬砌标准断面图可以看出，在隧道底板填充面降低72cm、底面宽度为760cm情况下，底面并未侵入仰拱，保证了隧道的整体安全性。图5.2.1　客运专线双线隧道衬砌标准断面图5.2.2隧道混凝土填充面降低后与桥梁两端顺接刺山隧道与进出口桥梁连接的路基纵坡均为6.7‰，当隧道填充面降低72cm后，与进出口桥梁连接的路基非常短，进口只有43.22m，出口为58.55m，在隧道进出口就形成了一个较大的折坡。由于隧道进口路基较短，对架桥机或梁体影响最大，因此以隧道进口为例确定折坡点和变坡参数。从图5.2.2-1中可以看出梁体进洞口时，梁体中部升高了13.5cm，经计算两侧安全宽度各缩图5.2.2-1进洞口折坡示意图10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法小了5.4cm，严重影响了梁体两侧的安全距离，为保证梁体顺利进出洞口，采取了将洞内纵坡向外各延伸15m的方法，使梁体高度抬高减少到6.1cm，经计算两侧安全宽度各缩小了2.4cm，影响不太大，经过加强监护可以解决。如果向外延伸太长，与桥梁连接段坡比将非常大，运梁车通过时会刮擦车前后底盘和车支腿油缸，影响运梁车行进，因此不宜延伸太长。折坡点和变坡参数见图5.2.2-2。图5.2.2-2　　　进洞口折坡变坡示意图5.2.3架桥机低位改造架桥机过隧道采用将架桥机放在运梁车上，用运梁车将其驮过隧道，影响架桥机通过隧道的主要因素有两个：一是在常态下架桥机放在运梁车上，架桥机顶端高度（1370cm）高于隧道洞口高度（987.7cm）。二是后支腿宽度（1800cm）大于隧道洞口宽度（1330cm）。解决办法就是通过架桥机的改装降低架桥机的整体高度和减少后支腿的宽度。架桥机架完紧连刺山隧道的南环线特大桥后，利用刺山隧道出口段路基和南环线特大桥的一部分桥面作为场地，根据以下方法对架桥机进行改装。1、用运梁车或运输车将临时支腿运到架桥机处，用架桥机前吊具将临时支腿放在架桥机前后支腿中间。2、将后支腿顶升装置吊放在运梁车前天车上，运梁车开到架桥机后部，通过顶升装置的液压系统将顶升装置升起，由于顶升装置的液压缸长度有限，因此在顶升过程中要在液压缸下安装临时支墩，直到顶升装置的法兰盘与架桥机后端预先安装的法兰盘同高后，利用螺栓将顶升装置与架桥机进行连接，如图5.2.3-1。图5.2.3-1　后支腿顶升装置10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法3、利用安装好的后支腿顶升装置将架桥机后部顶起，拆除后支腿下横梁与桥机上部的连接电线，解除后支腿下横梁与桥机的连接螺栓，用架桥机前吊具将其吊起移到架桥机前支腿处，然后旋转90°纵向放在地面上。4、用架桥机前吊具吊起临时支腿将其安装在后支腿U型支腿下端，作为后支腿临时支撑，然后放下后支腿顶升装置，使临时支腿受力。临时支腿见图5.2.3-2。图5.2.3-2　　临时支腿5、让架桥机前支腿的辅支腿受力，解除前支腿与架桥机连接螺栓，利用前支腿的纵向移动电机，使前支腿后移至指定位置，并用螺栓与主梁连接，并使前支腿受力。6、解除辅支腿与主梁连接螺栓，用3个2T手拉葫芦将辅支腿固定，通过调节手拉葫芦的松紧，将辅支腿后移至指定位置，并用螺栓与主梁连接。7、将后支腿横梁用架桥机前吊具吊起，运梁车落至低位，使运梁车与后支腿顶升装置脱离，将运梁车开进架桥机内部指定位置，将后支腿横梁放在运梁车上。再将运梁车升起，使后支腿顶升装置放在运梁车后天车上，并用顶升装置顶起架桥机。运梁车背架桥机高位见图5.2.3-3。图5.2.3-3　　运梁车背架桥机高位图10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法8、拆除临时支腿与U型支腿连接螺栓，将临时支腿与架桥机分离并移开。9、解除U型支腿各连接处螺栓，使其预先安装的绞连接受力，用预先安装的卷扬机将U型支腿的上横梁进行向后折叠，使其与主梁纵向平行，并对其行固定，再用卷扬机将U型支腿下部拉起，完成后支腿折叠，U型支腿折叠见图5.2.3-4。图5.2.3-4　　U型支腿折叠图10、前支腿用卷扬机将其提起，使其与主梁纵向平行，完成前支腿折叠。11、利用辅支腿液压系统和后支腿顶升装置液压系统交替降低，前方或后方液压系统降低时，每次的降低高度均为20cm，降至一定高度后，拆除2～3个铁墩，最后使整机高度降到设计值，在降到一定位置时要安装前横梁，以使运梁车行走时，架桥机前部利用前横梁落在运梁车上受力。12、用吊车将架桥机后支腿马鞍吊起并旋转90°，使其与运梁车纵向平行。运梁车背架桥机全部改装完成后，图5.2.3-5为运梁车背架桥机低位图。图5.2.3-5　　运梁车背架桥机低位图通过架桥机的一系列降低、折叠，运梁车背着架桥机时的最大外形尺寸为：宽度1222cm，高度879cm，最宽处的高度为577.5cm。运梁车背着架桥机过去隧道后，在刺山隧道进口路基段，架桥机按照降低折叠过程的逆过程将架桥机升高恢复原状。5.2.4劳动力组织（见表5.2.4）10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法表5.2.4　　TLJ-900型架桥机及12m宽预制箱梁过隧道劳动力组织序号岗位或工种人　数职　责1项目负责人1项目整体策划与实施2现场指挥3分别负责隧道底板改造、架桥机低位改造和过隧道运输。3运梁车司机2班×1人开运梁车4隧道工程师1负责隧道底板标高参数确定5测量工4负责测量工作6机械工16负责架桥机低位改造7起吊装运工8负责架桥机、预制箱梁吊装8监护工架桥机6／预制箱梁3负责监护运输中的安全距离9掘进工3班×10人负责隧道底板降低6.材料与设备客运专线900T预制箱梁架设所需主要材料与设备见表2。表6机具设备表序号名　称规格型号单位数量备　注1架桥机TLJ900台12运梁车TLC900C1台17.质量控制在架桥机及预制箱梁过隧道的过程中，一定要注意对隧道衬砌和预制箱梁的保护，防止刮擦和碰撞而影响隧道和预制箱梁的外观质量。8.安全措施8.1架桥机改装及过隧道安全控制8.1.1架桥机改装要有专门的作业规程和安全技术交底。8.1.2架桥机改装过程要请架桥机生产和过隧道改装厂家的人到现场指导。8.1.3架桥机改装过程要有专人指挥。8.1.4架桥机在拆除高空连接螺栓时要采用吊篮施工，吊篮的强度及牢固性要做实验，吊篮内的施工人员要系安全带，吊篮上方要有安全绳将其定位。吊篮施工作业见图8.1.4。10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法图8.1.4　　吊篮施工作业图8.1.5架桥机在高位降到低位时，是整个架桥机改装过程的最危险环节，由于液压缸在卸压时左右两侧油量很难保持同步，因此一定要随时注意观察左右两侧是否同步下落，若不同步，要及时进行调整。并且前后液压系统一定按照要求进行交替降低，一次降低高度不得大于20cm，前后交替作业时要随时进行联系，绝不能一方还没有完成操作，另一方已开始操作下落。8.1.6架桥机过隧道前要核对架桥机改装后的断面尺寸，确保改装后的断面尺寸符合过隧道要求。在改装完成后，立即对架桥机整个断面尺寸进行了细致的测量，发现架桥机主梁后部上方的发动机房与断面尺寸不符，进行了拆除。8.1.7在架桥机过隧道时加强监护，在架桥机的最宽处上方设置两个监护，在架桥机的前后左右各设置一个监护，共计6个监护，每个监护均配备对讲机，发现问题及时与运梁车司机联系。TLJ-900型架桥机xxx隧道见图8.1.7。图8.1.7　TLJ-900型架桥机xxx隧道图8.2预制箱梁过隧道安全控制10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法8.2.1在准备过隧道前，要对隧道底面高程和设计高程处的宽度每5m一个断面进行测量，经过实测隧道衬砌后断面基本半径略大于设计半径665cm，底面高程也略低于设计值，因此满足过隧技术要求。8.2.2加大装梁时的检查力度，确保梁体中线与运梁车中线相吻合，最大误差不超过1cm；装梁后要对梁面至地面高差进行测量，若大于635cm，要对运梁车进行降低处理。8.2.3运梁车过隧道期间严格控制运梁车行车速度，采取最大车速不大于0.4m/s（平常运梁车速度为0.8m/s），第一次通过时车速控制在0.2m/s。8.2.4增加运梁车监护人员，在梁面上方增加两个监护人员；同时加大运梁车的照明设备，确保监护人员随时掌握运梁车和隧道衬砌之间的安全距离。12m宽预制箱梁xxx隧道见图8.2.4。图8.2.4　12m宽预制箱梁xxx隧道图8.2.5使用有丰富经验的驾驶员操作，严禁生手和非驾驶员操作。9.环保措施由于运梁车、架桥机都是大型机械设备，发动机的噪音是个较大的污染，我们尽量采取隔离、减少夜间施工等措施，减少噪声污染。10.效益分析10.1xx客运专线XJDI标段白马特大桥、建强大桥、东湖特大桥148孔梁采用梁场预制、架桥机架设施工工艺大大加快了施工进度，从原来的一个月5套造桥机现浇箱梁6～8片，变成一个月架梁40～50片，照此计算过隧道架梁比现造桥机制梁节约工期18个月；10.2若要按期完成施工任务，采用原设计的造桥机施工工艺，需再投入造桥机15部以上，一部按500万元计算，因此仅机械投入一项便可节约成本7500万元；另外预制比现浇梁每片能节约投资5～8万元，又能节省投资1000万元左右；10 客运专线12m宽预制箱梁过隧道架设施工工法10.3客运专线12m宽预制箱梁相对于原来方案的后浇翼缘板方案，工期至少节约2个月以上，减少翼缘板模板及支架费用至少有100万元；10.4过隧道箱梁施工采用此技术，有效地保证了施工工期的要求，并且也能满足相关技术标准；10.5客运专线12m宽预制箱梁过客运专线已衬砌客运专线双线标准隧道尚属首次，为以后同类工程施工积累了丰富的经验。11.应用实例11.1工程项目名称：xx客运专线XJDI标段xxx隧道架设12m宽预制箱梁。11.2工程地点：湖北省xx市xx区。11.3开工日期：2008年10月11日，竣工日期：2009年03月15日。11.4实物工程量：xxx隧道架梁共计148孔。11.5应用效果及存在的问题此工法在xx客运专线XJDI标段的施工中，通过近80片梁的架设，基本完善了12m宽预制箱梁过隧道架设施工工艺，取得了较好的应用效果，为以后同类型项目施工积累了宝贵的经验。此项技术相对于其他技术而言具有工艺简单、节约成本、减轻工期压力、保证箱梁整体性等优点，便于普及和推广。缺点是架桥机及箱梁过隧道时两侧安全距离较小，控制较难。10'