高速鐵路箱梁提運架設備改進工裝的研制與應用

■ 閤鵬 魏文柱 樂鋒

1 概述

高速鐵路的橋梁多由900 t箱梁組成，施工中采用的主要設備為900 t移梁機、450 t提梁機、900 t運梁車、900 t架橋機及900 t運架一體式架橋機。從降低安全風險、簡化施工、提高工效、降低成本、減輕勞動強度等方面，研究出適用于高速鐵路箱梁提運架設備改造工裝，取得一定技術成果，并獲得相關知識產權。該工裝較好地解決施工中的關鍵難題，優化施工步驟且安全、環保，符合國家倡導綠色工程的理念，具有廣闊的應用前景。

2 研制過程與應用原理

2.1 扁擔梁

SPJ900型架橋機遇到遠距離（＞1 km）轉場時，只能通過鋪設主機走形鋼軌，利用架橋機自身走形動力進行驅動或解體再拼裝。這2種方式工作效率較低，對設備損害較大，當采用移梁機送梁—提梁機提梁上橋—運梁車運梁—架橋機架梁方式時，架橋機只能在橋面上進行拼裝或解體，要搭設支撐架及花費較多的吊車臺班費，安全風險較大[1]。在架橋機轉場或橋下調頭時，通過運梁車安裝扁擔梁，實現運梁車馱運架橋機作業，提高施工速度，降低安全隱患。針對SPJ900型架橋機靠自身動力行走長距離鋼軌時轉場進度慢、安全性差，架橋機調頭時靠鋼軌走行進度慢、對調頭場地硬化要求高等問題，研發一種用于整體安裝或整體馱運架橋機的扁擔梁（見圖1）。該扁擔梁是由主梁、牛腿、花籃螺栓構成的箱形結構，長度與架橋機導梁寬度相等，架橋機上橋時，通過2個扁擔梁與提梁機配合即可實現架橋機整體上橋，無需拆解。轉場時，在運梁車上安裝2個扁擔梁，通過運梁車起升動作整體托起架橋機，實現運梁車馱運架橋機轉場。

2.2 前支腿

圖1 扁擔梁

SPJ900型架橋機過路基、連續梁或轉場時需采用吊車拆除前支腿下部結構，人工用手拉葫蘆翻轉前支腿工藝復雜、安全性差、進度慢。研發一種可折疊的架橋機前支腿（見圖2），使得SPJ900型架橋機在過路基、連續梁或轉場時不再拆卸架橋機前支腿下部架構，采用油缸直接向上折疊前支腿即可，提高施工速度、降低人工勞動強度、節約成本。架橋機前支腿包括橫梁、上橫桿、上立柱、下立柱、下伸縮立柱，在架橋機轉場、過路基或連續梁時，需要拆卸前支腿下部結構。關鍵改進是在前支腿上立柱與下立柱之間安裝液壓翻轉油缸，實現前支腿下部結構整體翻轉。在架橋機首末跨架設或遇到連續梁等結構物時，只需拆除上立柱與下立柱之間的螺栓，不需拆除前支腿，通過液壓泵站驅動油缸收縮，使前支腿下部結構整體向上折疊，工藝簡單，安全高效[2]。

2.3 運架一體機整體吊裝座

梁場位于橋側時，WE-SC900H型運架一體機吊運梁機需在橋面拼裝、拆卸，在沒有移梁平臺的情況下，WE-SC900H型運架一體機吊運梁機無法實現橋面取梁[3]。研發運架一體機整體吊裝座（見圖3），運架一體機轉場時，在橋下完成拼裝。通過該吊裝座，實現MG450型提梁機吊裝運架一體機上橋、橋面取梁，節約移梁平臺成本，避免移梁平臺轉場時高度不同造成的施工麻煩，降低設備拼裝成本。該專利涉及一種整體吊裝運架一體機吊運梁機的耳座，耳座包括與吊運梁機主梁通過螺栓連接的連接板、與連接板一側通過鋼板焊接的空心體，空心體上設有預留孔，軸線與連接板平行。在吊運梁機主梁兩側對稱安裝2組耳座，用于安裝提梁機吊具，通過提梁機輔助整體吊裝吊運梁機，實現吊運梁機上下橋、吊運梁機橋面取梁[4-7]。

2.4 多功能吊具

高速鐵路有3．40、3．66、3．80 m三種吊裝孔橫向跨度的梁型，每次變梁型時吊裝設備需重新加工、更換吊具。研發一種可調節吊桿間距的吊具（見圖4），實現高速鐵路三種吊裝孔跨度的起重吊裝，實現全部高度鐵路梁型的吊裝，節約更換吊具工時及成本?？烧{節吊桿間距的吊具包括矩形限位板，限位板的四角圓形區域均設有圓形孔道，在圓形孔道與其橫向的端面間設有槽形孔道，內側圓形孔道橫向間距3．40 m，槽形孔道內側間距3．66 m、外側間距3．80 m。通過變換吊桿在孔道的位置實現小型、中型、大型箱梁的吊裝，一種吊具吊運多種梁型，不需根據梁型更換吊具。

2.5 運梁車整體吊裝吊具

梁場位于橋側時，KSC900型和DCY900型運梁車需在橋面拼裝、拆卸，運梁車調頭時需拆卸后重新拼裝。通過研發運梁車整體吊裝吊具（見圖5），運梁車轉場到新項目后，在橋下安裝。通過該裝置，實現MG450型提梁機吊裝運梁車上橋，調頭時通過MG450型提梁機將運梁車吊至橋下，運梁車在橋下寬敞場地調頭。運梁車整體吊裝吊具由主梁上扁擔梁、主梁下扁擔梁、連接拉桿構成。上下扁擔梁左右兩側各設置3個連接孔，連接孔安裝拉桿，固定在運梁車主梁上，上扁擔梁設置提梁機吊裝孔，通過提梁機輔助實現運梁車整機上下橋。運梁車無需在高空橋面拼裝，調頭不需解體。

2.6 起吊懸掛裝置

DCY900型運梁車上橋工藝復雜，費工費時。研發一種設于運梁車上的起吊懸掛裝置（見圖6），在DCY900型運梁車主梁左右兩側轉向架中間各對稱焊接2組起吊懸掛裝置，通過2臺提梁機吊具進行整體起吊DCY900型運梁車。該裝置一次安裝，無需拆卸，不影響架梁施工，相比以往設計的運梁車整體吊裝吊具，施工工藝簡單，成本低。起吊懸掛裝置采用鋼板加工，由2個相互平行的豎板、加強鋼板、上下水平板組成。上下水平板設置上下對正的孔道，1個裝置上設有2個上下對正的孔道。

2.7 運梁車吊裝座

圖2 前支腿

圖3 運架一體機整體吊裝座

圖4 多功能吊具

圖5 運梁車整體吊裝吊具

圖6 起吊懸掛裝置

圖7 吊裝座

研發一種設于運梁車上的吊裝座（見圖7），該裝置一次安裝，無需拆卸，不影響架梁施工，施工工藝簡單，成本低。吊裝座采用鋼板加工而成，每個吊裝座具有一對吊裝孔，方便穿插吊桿。8個吊裝座通過豎板及加強筋板焊接到運梁車轉向架上8個指定位置（滿足提梁機吊桿安裝），通過2臺提梁機吊具進行整體起吊KSC900型運梁車。

2.8 吊裝托架

在架橋機調頭工藝中，運梁車用一種扁擔梁馱運架橋機，而MG450型提梁機用另一種扁擔梁吊裝架橋機，吊運麻煩，浪費成本[5]。研發一種帶有吊裝座的架橋機整體吊裝托架（見圖8），既可用在運梁車馱運架橋機工況，又可通過2臺提梁機吊運架橋機上下橋，解決SPJ900/32型架橋機一次調頭需要2種托梁架的問題，使架橋機調頭由原來的7 d縮短為2 d，提高進度。帶有吊裝座的架橋機整體吊裝托架時，在原有運梁車馱運架橋機扁擔梁（專利號：ZL201120099038．0）基礎上，通過鋼板加工4個吊點，焊接在扁擔梁上部。

圖8 吊裝托架

2.9 爬梯

K S C900型運梁車、D C Y900型運梁車和W ESC900H型運架一體機吊運梁機運梁時，車輛無法通過，造成人員上下班滯后。普通爬梯每次需要吊車才能放置，且下班后無法收起，不利于工地安全。研發一種設于架橋機導梁底部的爬梯（見圖9），將平臺、梯子、電機、小卷揚、鋼絲繩通過焊接、螺栓連接、銷軸連接安裝在SPJ900/32型架橋機導梁下部位置。通過駕駛室操作，下放卷揚鋼絲繩，使梯子下部與地面接觸，實現作業人員上下橋；上升卷揚鋼絲繩，使梯子懸空，不影響架橋機過孔。解決了因運梁車占路造成的人員上下班滯后等問題，使用方便，有效地提升了施工進度。

圖9 爬梯

3 應用效果及效益分析

高速鐵路箱梁提運架設備改進工裝應用效果及效益分析見表1。

4 結束語

提運架設備工裝相比傳統箱梁提運架具有操作步驟簡單、設備磨損小、維護費用低、施工人員勞動強度低、施工效率高、安全風險小、適應性強等技術優勢，具有良好的推廣應用前景。隨著我國高速鐵路建設的發展，運用該研究成果，能夠較好地解決施工中的關鍵難題，優化施工步驟，安全、環保，符合國家倡導綠色工程的理念。

表1 應用效果及效益分析

技術改進 原有缺陷 改進工裝應用效果 工效扁擔梁（1）架橋機靠自身動力進行長距離轉場時進度慢、安全性差；（2）架橋機調頭時靠鋼軌走行進度慢，調頭場地硬化要求高架橋機轉場或橋下調頭時，通過運梁車安裝扁擔梁，實現運梁車馱運架橋機作業，提高施工速度、降低對場地硬化的要求，消除安全隱患節約施工時間2 d/次前支腿（1）過路基、連續梁或轉場時需采用吊車拆除前支腿下部結構；（2）人工用手拉葫蘆翻轉前支腿工藝復雜、安全性差、進度慢過路基、連續梁或轉場時不再拆卸架橋機前支腿下部架構，采用油缸直接向上折疊前支腿即可，提高施工速度，降低人工勞動強度，節約成本節約施工時間2 h/次運架一體機整體吊裝座（1）梁場位于橋側時，吊運梁機需在橋面拼裝、拆卸；（2）在沒有移梁平臺的情況下，吊運梁機無法實現橋面取梁運架一體機轉場時，在橋下完成拼裝，通過該專利設計的吊裝座，實現MG450型提梁機吊裝運架一體機上橋、橋面取梁，節約移梁平臺成本，避免了移梁平臺轉場時高度不同造成的施工麻煩，降低設備拼裝成本節約施工時間2 h/次多功能吊具高速鐵路有3．40、3．66、3．80 m三種吊裝孔橫向跨度的梁型，每次變梁型時都需重新加工、更換吊具使用可調節吊桿間距的吊具實現高速鐵路3．40、3．66、3．80 m吊裝孔跨度的起重吊裝，一次改裝實現全部高度鐵路梁型的吊裝，節約更換吊具工時及成本節約施工時間10 d/次運梁車整體吊裝吊具（1）梁場位于橋側時，運梁車需在橋面拼裝、拆卸；（2）運梁車調頭時需拆卸后重新拼裝實現MG450型提梁機吊裝運梁車上橋，調頭時通過MG450型提梁機將運梁車吊至橋下，運梁車在橋下寬敞場地調頭節約施工時間10 d/次起吊懸掛裝置 工藝復雜、進度慢該裝置一次安裝，不需拆卸，不影響架梁施工，相比以往設計的運梁車整體吊裝吊具，施工工藝簡單，成本低節約施工時間2 d/次吊裝座 工藝復雜、進度慢該裝置一次安裝，不需拆卸，不影響架梁施工，相比以往設計的運梁車整體吊裝吊具，施工工藝簡單，成本低節約施工時間2．5 d/次吊裝托架（1）在架橋機調頭工藝中，運梁車馱運架橋機用一種扁擔梁，而MG450型提梁機吊裝架橋機用的另一種扁擔梁，浪費資源；（2）運架公司有2套SPJ900型架橋機，但2種扁擔梁只有1套，需要用時吊運麻煩，浪費成本通過有吊裝座的架橋機整體吊裝托架，既可用在運梁車馱運架橋機工況，又可通過2臺提梁機吊運架橋機上下橋，解決SPJ900/32型架橋機一次調頭需要2種托梁架的問題，提高效率節約施工時間5 d/次爬梯（1）運梁車運梁時，車輛無法通過，造成人員上下班滯后；（2）普通爬梯每次需要吊車才能放置，且下班后無法收起，不利于工地安全解決了因運梁車占路造成的人員上下班滯后，使用方便，有效提升施工進度節約上下班等待時間0．5 h/次