小半径曲线箱梁架设安全质量控制技术

描述：高速铁路预应力混凝土简支箱梁，因其体积大、质量大，使得提、运、架梁施工难度较大、风险较高，尤其是在小半径曲线上架梁更为突出。文章根据宁安城际铁路青弋江特大桥箱梁架设施工实际，对小半径曲线箱梁架设安全质...

[摘 要]高速铁路预应力混凝土简支箱梁，因其体积大、质量大，使得提、运、架梁施工难度较大、风险较高，尤其是在小半径曲线上架梁更为突出。文章根据宁安城际铁路青弋江特大桥箱梁架设施工实际，对小半径曲线箱梁架设安全质量控制技术、常见问题及解决方法进行了总结。

1 工程概况

新建南京至安庆铁路东起江苏省南京，经安徽省马鞍山、芜湖、铜陵、池州等长江南岸沿江地带，跨长江后终至安庆，线路全长257km，设计时速 200km/h以上。其中宁安铁路青弋江特大桥地处安徽省芜湖市境内，线路里程为DK087+314～DK090+443，预制架设混凝土简支箱梁254 孔，其中小曲线半径57孔。

青弋江特大桥架梁施工有以下特点：一是最小曲线半径仅为800m；二是架梁工期紧，技术含量高，质量要求严格；三是箱梁架设多处跨越城市道路，环境复杂。

2 施工难点

2.1 施工难度大

小半径曲线架梁施工架桥机的布设及过孔行走线路要求高，难度大；箱梁的运输、喂梁精度要求高，通过性差，架梁空间有限。架桥机的通过性、架设过程中的防倾覆及架设施工组织是架设施工的难点和关键点。

2.2 安全风险大

小半径曲线上架梁施工，架桥机整体稳定性差，架设过程中容易发生侧翻或倾覆，安全风险较大，必须对架桥机最危险工况下的整体稳定性进行检算，并采取相应有效的技术保障措施。

2.3 设备要求高

通用900t架桥机一般适用于曲线半径R≥2000m地段架设箱梁，小半径曲线架梁对架桥机性能、净空等要求较高。我们必须组织设计、制造、 安装等单位共同研究，制定专项方案，委托有资质厂家对架桥机进行改造，并取得地方质监部门的认可，确保改造后的架桥机能够满足在曲线半径R=800m地段 架设箱梁要求。

3 施工准备

3.1 设备和作业人员资质。箱梁架设的提运架设备均属大型特种设备，必须通过国家安全监督检验机构的认证，在取得安全准用证后方可使用。作业人员必须严格按照作业项目及类别取得国家相关部门颁发的操作证。

3.2 编制施工方案及组织演练。根据工程实际情况，编制架梁施工技术方案和施工安

全专项方案，组织专家会审，并报上级主管部门审批、备案。通过电脑模拟架梁状 态、计算出每一步骤所需时间，根据模拟结果现场划线定出架桥机摆放位置及喂梁线路，并在正式架梁前，组织施工演练。

3.3 桥梁复测和接收。架梁前，对成品箱梁进行检查和交接。当墩台的沉降变形达到设计要求时，对桥梁的中线，墩台垫石标高，水平和外部尺寸等进行复测，复测结果满足要求后进行施工。

3.4 组织技术交底。对架梁施工队进行详细技术交底和施工安全交底，对作业人员进行安全教育培训，确保架梁施工质量和安全。

4 改造后架桥机技术特点

4.1 架桥机结构组成

架桥机主要由前后2台起重天车、主纵梁2根及横联、前支腿、后支腿、后支腿台车及顶升装置、辅助支腿、悬臂梁、下导梁、辅助天车、轨道、电气控制系统、液压系统和动力系统等组成。

4.2 加大下导梁横移量

小曲线预制混凝土箱梁桥实际为折线桥，架桥机是通过下导梁简支过孔的，下导梁横移需要在前移到位后进行，保证下导梁占位准确是实现小曲线落梁 到位的第一步。经计算在曲线半径R=800m架设箱梁时，下导梁的横移量为1.34m，而改造后的TLJ型900t架桥机下导梁的横移量可达 到±1.4m，满足要求。

4.3 加大后支腿净空宽度

曲线喂梁时架桥机后支腿内净空宽度要求加大，改造后的TLJ型900t架桥机采用闭式“○”型结构，内净空宽度为14.1m，架设32m普通简支箱梁宽度为12.2m，满足梁体通过空间。

4.4 调整后支腿台车差速

在R=800m曲线上，架桥机过孔两后支腿台车运行距离差为253mm。当采用1档（1.5m/min）运行时，频率差为0.3hz，当采用 2档（3m/min）运行时，频率差为0.6hz，后支腿台车运行距离差可达到400mm，可通过预先设置变频器，调整后支腿台车差速。

4.5 增大过孔角度

架桥机过孔时，辅支腿台车调整角度起到方向盘作用，行走在下导梁上，下导梁与桥梁设置锚固装置，以确保架桥机过孔安全。架桥机后支腿偏离线路 中心线的距离和角度应按曲线半径分别计算确定，当R=800m时，架桥机过孔需要调整2°，而改造后的900t架桥机能够调整3.7°，满足要求。

4.6 下导梁采取加固措施

由于曲线半径小，过孔时水平力较大，为保证加桥机整体稳定，在墩身混凝土浇筑时预先埋设精轧螺纹钢，架梁时下导梁和预埋螺纹钢连接，增加架桥机的稳定性。架梁结束后精轧螺纹钢露出混凝土部分做防锈处理。

4.7 架桥机整体稳定性检算

4.7.1 横向稳定性计算

横向稳定性最危险工况为非工作状态整机抗风横向稳定性。经分析，以通过前支腿支点与架桥机纵轴线平行的直线为基准线进行横向稳定性计算是偏于安全的。

非工作状态风压按800N/m2计算

稳定力矩：W1=7223 kN·m

倾覆力矩：W2=2831 kN·m

稳定系数：K=W1/ W2=7223/2831=2.55≥1.5（稳定）

4.7.2 纵向稳定性计算期刊论文

纵向稳定性最危险工况为以下2种情况：

⑴架梁机未吊梁时前的纵向稳定性

荷载有垂直荷载（机臂、前支腿、后支腿含走行机构、辅助支腿、吊梁天车含动滑轮组及吊具、导梁天车、导梁吊机）及水平风荷载。

纵向稳定性计算

稳定力矩：W1=25410 kN·m

倾覆力矩：W2=13908 kN·m

稳定系数K=W1/W2=25410/13908=1.83≥1.5（稳定）

⑵架梁机过孔到位（架梁机前支腿支立前）的纵向稳定性

荷载有垂直荷载（主梁、后支腿、前支腿）、水平风荷载和外荷载。外荷载：架梁机前支腿处于20m架设位置，后支腿和辅助支腿呈过孔走行状态，经计算，辅助支腿支反力为160t，此力作用于导梁机主梁上。

纵向稳定性计算

稳定力矩：W=35976 kN·m

倾覆力矩：W2=23680 kN·m

稳定系数K=W/W2=35976/23680=1.53≥1.5（稳定）

5 小曲线架梁质量控制要点

5.1 安全质量控制措施

箱梁架设主要有装梁、运梁、喂梁、落梁、支座锚固、架桥机过孔等6个关键工序。小曲线架梁安全质量控制措施主要有：

⑴架梁作业应严格按照施工技术方案和施工安全专项方案，并执行TB10213铁路架桥

机架梁规程。

⑵箱梁提运架过程采用 “四点受力三点平衡” 安全质量控制措施，即提升时以端头两个吊点的钢丝绳采取串联式，使吊具的两吊点相平衡，另端两吊点采用独立卷扬机。从而实现四点吊梁、三点受力的作用，避免了附加扭矩的产生。

⑶提梁前检查卷扬机钢丝绳是否垂直，避免在起吊时碰撞支座，安排专人对卷扬机、制动器等重要部位进行监护。

⑷装梁时各支点对位要准确，纵向偏差为±20mm，横向偏差为±10mm，如位置偏差超标，须重新对位。

⑸运梁前应对运梁车的刹车和紧急限位开关进行检查，启动起步缓慢平稳，严禁突然加速或急刹车。重载运行速度控制在3～5km/h，曲线、坡道地段应严格控制在3km/h以内。

5.2 测量质量控制

⑴架梁前必须对箱梁的外观尺寸进行验收，梁体长、宽、高标准为（±20mm）、（-10mm，10mm）、（-5mm，10mm），对不符合规范必须在梁场进行处理。

⑵梁架前必须对垫石高程、锚栓孔深度、位置、墩台跨度等进行验收，对不符合验收标准的进行处理。垫石高程标准（0，-10mm），如果不符合 标准，箱梁架设后会造成灌浆层不足或超标（灌浆层为20mm-30mm）。垫石高度一般允许最低值为320mm，垫石高度不足会导致千斤顶不能正常支立。

⑶锚栓孔深度要求≥400mm，锚栓孔位置偏移≤10mm，如条件不达标将会造成箱梁无法正常就位。

6 常见的质量问题及解决办法

6.1 箱梁梁长、梁高超标

6.1.1 产生后果

梁长超标将会使箱梁架设后梁体伸缩缝超标；梁高超标将直接导致梁面错台及梁面标高超标。

6.1.2 解决方法

⑴梁长超标：一是制梁时严格控制梁长在允许误差范围内；二是对梁长进行统计，并匹配计算，再通过架设过程中调整支座纵向允许偏差来使全线梁缝均匀分布。

⑵梁高超标：对不符合要求的梁高进行打磨处理。然后对箱梁梁高、垫石标高进行匹配计算，算出理论错台量，再通过调整砂浆层厚度来控制错台量。

6.2 垫石高度不足；锚栓孔深度不够。

6.2.1 产生后果

⑴垫石高度主要是由于墩身高度控制的，一般允许最低高度为320mm，若垫石高度不足会导致千斤顶不能正常支立。

h允许=470（千斤顶高度）+60（千斤顶顶出高度）+20（橡胶垫）-210（支座高度）-20（砂浆层厚度）=320mm

⑵孔深一般控制在400mm，孔深不够或偏移将导致无法落梁就位。

6.2.2 解决办法

垫石高度要提前检查，高度不足的，要对墩帽进行提前凿除处理。对于锚栓孔深度不够或锚栓孔偏移的情况，要提前处理。

6.3 箱梁架设后梁缝不合格、产生错台

6.3.1 产生后果

梁梁缝不合格、错台会影响下步施工，可能对后期运营产生影响（运营过程中由于热胀冷缩导致箱梁不能自由活动）。

6.3.2 解决办法

箱梁架设后梁缝不合格、产生错台主要是因为前期垫石交接，箱梁交接时产生的，要严格履行架梁前验收交接工作。

6.4 砂浆层厚度不合格及砂浆层出现裂纹

6.4.1 产生后果

砂浆层是连接墩台与箱梁的最主要结构，砂浆层厚度不合格以及砂浆层裂纹会影响砂浆层的承重。

6.4.2 解决办法

砂浆层出现裂纹主要原因是由于灌浆料的养护不到位。在养护开始6小时内必须保持表面湿润，然后涂刷养护剂或覆盖塑料薄膜，并加盖淋湿草袋或棉被覆盖，随时检查保持湿润，养护时间不小于24小时。

7 结束语

目前，宁安城际铁路青弋江特大桥预制箱梁架设施工正常，以每天2孔的速度顺利推进，现场组织规范合理，各项保障措施运行高效，施工中未发生任何安全、质量事故。对后续宁安铁路预应力混凝土简支箱梁架设施工尤其是小半径曲线架梁具有一定的借鉴意义和指导作用。