鐵路客運(yùn)專線整孔簡(jiǎn)支箱梁通過隧道方案

1、鐵路客運(yùn)專線整孔箱梁通過隧道方案研究客運(yùn)專線建設(shè)實(shí)踐表明,整孔簡(jiǎn)支箱梁采取預(yù)制架設(shè)方法是最優(yōu)施工方案。與移動(dòng)模架、移動(dòng)支架造橋比較,預(yù)制架設(shè)在箱梁質(zhì)量、施工過程安全控制、制梁總成本、總工期等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),成為新開工客運(yùn)專線優(yōu)先考慮的箱梁施工方法。但是,在丘陵、山區(qū),橋梁往往被短隧道或短隧道群隔開,采用常規(guī)設(shè)備和方法時(shí),隧道斷面不能通過目前常用的整孔箱梁。為解決這一問題,工管中心、有關(guān)客專公司、施工、設(shè)計(jì)單位及箱梁運(yùn)架設(shè)備廠家在施工實(shí)踐中積極探索,從箱梁結(jié)構(gòu)、隧道襯砌、運(yùn)架設(shè)備等方面著手,在不切翼緣板的前提下,解決整孔箱梁通過短隧道或短隧道群?jiǎn)栴},為梁場(chǎng)規(guī)模制架梁創(chuàng)造條件。目前武廣客專已成

2、功實(shí)施,津秦、杭甬、南廣等在編制指導(dǎo)性施工組織設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了研究、論證,取得了初步成果。合蚌客專單線箱梁通過單線小半徑曲線隧道方案目前正在研究論證中。本文主要研究目前常用的整孔箱梁運(yùn)架設(shè)備通過時(shí)速350km和250km兩種速度目標(biāo)值隧道時(shí)的工況。按照當(dāng)前客運(yùn)專線速度目標(biāo)值的不同,隧道斷面、箱梁尺寸不同,設(shè)計(jì)實(shí)踐中主要有以下兩種典型組合: (1隧道斷面100m2,用于時(shí)速350km客運(yùn)專線,線間距5m,整孔箱梁寬12.0m,無砟軌道;(2隧道斷面92m2,用于時(shí)速200-250km客運(yùn)專線或客貨共線鐵路,線間距4 .6m,整孔箱梁寬12.3m(含預(yù)留鋼筋,有砟軌道。1.隧道斷面100 m21.1

3、隧道結(jié)構(gòu)與運(yùn)架設(shè)備基本參數(shù)圖3-1 時(shí)速350km 客運(yùn)專線(無砟軌道雙線隧道襯砌標(biāo)準(zhǔn)斷面圖 圖3-2 整孔箱梁標(biāo)準(zhǔn)尺寸(通橋(20082322A 面襯砌面單位:cm,陰影為混凝土填充施工時(shí)預(yù)留部分。架橋機(jī):常態(tài)下高度1370cm,寬度1800cm;小解體后運(yùn)梁車運(yùn)載架橋機(jī)高度879cm,寬度1222cm(高度為578cm時(shí)架橋機(jī)最大寬度。運(yùn)梁車: 330350cm(地面至梁底,兩側(cè)輪胎最外邊緣距離630cm;運(yùn)載箱梁常態(tài)下高度635655cm,寬度1200cm。根據(jù)施工實(shí)踐,架橋機(jī)或梁體左右兩側(cè)距隧道襯砌的安全距離不小于20cm。1.2箱梁通過隧道技術(shù)方案斷面積100m2隧道凈寬較大,最寬處

4、可以安全通過整孔箱梁。但仰拱填充(或底板施工完成后,運(yùn)梁車裝載箱梁通過時(shí)翼緣板高度小于12m。適當(dāng)降低運(yùn)梁工況下的翼緣板高度,至斷面凈寬不小于12.4m位臵,運(yùn)梁車裝載箱梁即可安全通過,采取的方法是預(yù)留部分仰拱填充,達(dá)到降低運(yùn)梁工況時(shí)梁翼緣板高度的目的,此時(shí)隧道斷面凈寬大于12.4m。架梁完成后再施工剩余的仰拱填充。預(yù)留高度數(shù)值根據(jù)具體襯砌斷面尺寸計(jì)算確定。武廣、杭甬預(yù)留仰拱填充72cm(運(yùn)梁車高330cm,如圖5-1所示,津秦預(yù)留98cm(運(yùn)梁車高350cm。箱梁通過隧道時(shí)的工況如圖3-3。圖3-4為武廣客專箱梁通過刺山隧道時(shí)的實(shí)景照片。另外,車體較矮的DFM900T運(yùn)梁車(高2.1m目前還

5、很少,缺少具體參數(shù),按高度推算,仰拱填充可以不預(yù)留。1.3架橋機(jī)通過隧道方案架橋機(jī)通過隧道有兩種基本方式,一是先拆解,通過隧道后利用橋頭路基重新拼裝;二是適當(dāng)改裝,降低整體高度和后支腿寬度,以適應(yīng)隧道斷面,保證安全通過。第一種方法拆解、拼裝工作量大,約需57天。第二種方法工作量相對(duì)較小,約需3天。兩種方式均需要隧道口至橋臺(tái)間至少具備一段短路基,若不具備,則需現(xiàn)澆第一、二孔梁,作為拼裝或恢復(fù)架橋機(jī)的場(chǎng)地。武廣客專3座橋梁(白馬特大橋、建強(qiáng)大橋、東湖特大橋與流芳預(yù)制梁場(chǎng)間需跨刺山隧道,采用了第二種方法。 圖3-3 箱梁通過隧道工況 圖3-4 武廣客專箱梁通過刺山隧道實(shí)景照片影響架橋機(jī)通過隧道的主要

6、因素有兩個(gè):一是在常態(tài)下架橋機(jī)放在運(yùn)梁車上,架橋機(jī)頂端高度(1370cm高于隧道洞口高度(988cm;二是后支腿寬度(1800cm大于隧道洞口寬度(1330cm。通過架橋機(jī)的改裝降低架橋機(jī)的整體高度和減少后支腿的寬度。運(yùn)梁車背架橋機(jī)全部改裝完成后,為運(yùn)梁車背架橋機(jī)低位。運(yùn)梁車背架橋機(jī)高位、低位工況見圖3-5、圖3-6。 圖3-5 運(yùn)梁車背架橋機(jī)高位圖 圖3-6 運(yùn)梁車背架橋機(jī)低位圖通過架橋機(jī)的一系列降低、折疊,運(yùn)梁車載運(yùn)架橋機(jī)時(shí)最大寬度1222cm,最大高度879cm,最寬處的高度為578cm。運(yùn)梁車載運(yùn)架橋機(jī)通過隧道后,在隧道口路基段(或第一、二孔梁上按照降低折疊過程的逆過程將架橋機(jī)升高恢復(fù)

7、原狀。2.隧道斷面92 m2時(shí)速200-250km客?；蚩拓浌簿€鐵路隧道斷面面積92m2,采用2.3m 運(yùn)梁車,裝載箱梁翼緣板高度處隧道凈寬12.5m。一般采用有砟軌道,整孔箱梁梁高3.0m,寬度為12.3m(包括接觸網(wǎng)預(yù)留鋼筋,通過直線隧道時(shí),翼緣板距襯砌10cm,不能安全通過。經(jīng)過研究,有三種方法可行:一是采用普通運(yùn)架設(shè)備,隧道擴(kuò)孔;二是采用可以通過隧道的運(yùn)架設(shè)備;三是采用組合箱梁。架橋機(jī)通過隧道的方法與前述相似,不重復(fù)。2.1采用普通運(yùn)架設(shè)備,隧道擴(kuò)孔斷面增大將增加隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)。從在建鐵路隧道的經(jīng)驗(yàn)來看, 4.6m線間距的隧道斷面和5m線間距的隧道斷面在同一種圍巖級(jí)別條件下支護(hù)參數(shù)相

8、近。在施工時(shí)應(yīng)遵循設(shè)計(jì)原則,適當(dāng)加強(qiáng)支護(hù),嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和斷面面積增加的安全風(fēng)險(xiǎn)。 圖3-7 加寬前隧道凈空 圖3-8加寬后隧道凈空2.2采用可以通過隧道的運(yùn)架設(shè)備目前已有穿隧道運(yùn)架一體機(jī)可以通過時(shí)速350km、250km客運(yùn)專線鐵路雙線隧道。通過隧道時(shí),降低箱梁起吊高度,不需要預(yù)留仰拱填充,底面離地面可減小到10cm,此時(shí)翼緣板處于隧道最寬處,距襯砌距離大,可以安全通過。以12.2m寬度整孔箱梁為例,通過斷面積100m2隧道時(shí),兩側(cè)各有60cm;通過斷面積92m2隧道隧道時(shí),兩側(cè)間隙各為30cm(曲線半徑3500m時(shí)中矢6cm。兩種斷面隧道均可以安全通過。吊運(yùn)架箱梁最大重量900噸,最大跨

9、度32.6m;允許最大縱向坡度±3%(架橋工況,允許最大橫坡±4% ;工作時(shí)最小曲線半徑2000m;運(yùn)行速度空載 05km/h,滿載03km/h;最高架設(shè)進(jìn)度(5公里運(yùn)距 45孔/天。(13.5km運(yùn)距:每孔梁運(yùn)架需3 h,每班(8h架設(shè)2.5孔。(25km運(yùn)距:每孔梁運(yùn)架需4 h,每班(8h架設(shè)2孔。(315km運(yùn)距:每孔梁運(yùn)架需6h50m,每班(8h架設(shè)1孔。(4通過隧道:運(yùn)架分離式架橋方式架橋機(jī)分解拆卸裝車,需3 6天,架橋機(jī)通過隧道后重新安裝調(diào)試58天。運(yùn)架一體式架橋方式可完成在隧道口或隧道內(nèi)的架梁,無需分解拆卸和安裝調(diào)試。一次通過隧道轉(zhuǎn)移工地,運(yùn)架一體式架橋方式節(jié)

10、省713天時(shí)間。 2.3采用組合箱梁采用組合箱梁可有效解決箱梁運(yùn)輸通過隧道問題,組合前的單線箱梁具有尺寸小,重量輕,便于運(yùn)輸、架設(shè)的優(yōu)點(diǎn),目前常用450t箱梁運(yùn)架設(shè)備均可以安全通過。但組合箱梁有以下缺點(diǎn):同跨度組合式箱梁較整孔箱梁重(32m整孔箱梁重量約777t,32m 組合箱梁重量約855t,墩臺(tái)尺寸大于整孔箱梁墩臺(tái),投資增加較多。同時(shí)組合式箱梁整體性、剛度低于整孔箱梁。組合式箱梁梁片數(shù)是整孔箱梁的2倍,運(yùn)架時(shí)間相應(yīng)增加,并需要更多的制存梁臺(tái)座。組合式箱梁架設(shè)以后,現(xiàn)場(chǎng)需要澆注橋面濕接頭和橫隔板,增加了施工工序及施工成本。大多數(shù)900t整孔箱梁架橋機(jī)不能直接架設(shè)組合箱梁。3.箱梁過隧道有關(guān)技

11、術(shù)和管理措施1.施工測(cè)量控制。對(duì)通過運(yùn)梁車的隧道測(cè)量工作在現(xiàn)行規(guī)范要求的基礎(chǔ)上增加監(jiān)測(cè)頻次、提高測(cè)量精度。尤其是對(duì)隧道的內(nèi)輪廓凈空控制、線路平縱定位控制及運(yùn)梁車行走面高程控制高度重視,各部分結(jié)構(gòu)成型后精度控制在5mm以內(nèi)。箱梁裝車后對(duì)箱梁頂至地面高差進(jìn)行測(cè)量。2.隧道內(nèi)輪廓控制。運(yùn)架前襯砌臺(tái)車定位時(shí)加強(qiáng)對(duì)臺(tái)車面板的定位,預(yù)留襯砌收斂變形值,確保滿足規(guī)范要求及襯砌收斂穩(wěn)定后內(nèi)輪廓不小于設(shè)計(jì)內(nèi)輪廓。3.隧道口路基長(zhǎng)度、縱向順坡。隧道口與橋臺(tái)之間需要一定長(zhǎng)度的路基,供架橋機(jī)恢復(fù)狀態(tài)使用。如不具備,則需現(xiàn)澆12孔箱梁。當(dāng)仰拱填充預(yù)留時(shí),隧道內(nèi)砼面標(biāo)高與橋頭路基標(biāo)高相差72-98cm,需要在路基、隧道出

12、口一定范圍內(nèi)順坡,坡度值參照運(yùn)梁車參數(shù)確定。若洞口高度不足以通過架橋機(jī),尚需對(duì)隧道出口段進(jìn)行挑頂。4.仰拱填充施工質(zhì)量控制。箱梁過隧道時(shí),運(yùn)梁車或運(yùn)架一體機(jī)、箱梁結(jié)構(gòu)自重直接作用于仰拱頂,荷載遠(yuǎn)大于運(yùn)營荷載。在施工過程中必須加強(qiáng)對(duì)仰拱初期支護(hù)、仰拱及仰拱頂找平層的質(zhì)量控制,確保運(yùn)梁車通過時(shí)仰拱及找平層承載力、平整度滿足箱梁安全通過。5.中線控制。箱梁裝車時(shí),控制梁體中線與運(yùn)梁車中線偏差。運(yùn)梁車過隧道時(shí)的運(yùn)行軌跡盡可能與隧道中心重合,預(yù)先漆標(biāo)出隧道中線。箱梁不宜通過較小半徑曲線隧道。6.走行過程監(jiān)控。箱梁過隧道時(shí)對(duì)箱梁的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,由專人負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)。箱梁頂安排46名監(jiān)護(hù)人員,隨時(shí)與司機(jī)及外界

13、保持聯(lián)系,及時(shí)傳達(dá)和掌握箱梁翼緣板外緣凈空的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),當(dāng)梁端或梁跨跨中的凈空小于5cm時(shí),應(yīng)立即停車進(jìn)行調(diào)整。嚴(yán)格控制運(yùn)梁車在隧道內(nèi)的行車速度,最大車速不大于0.4m/s,第一次過隧道時(shí)車速控制在0.2m/s。 7.應(yīng)急處理。 7.應(yīng)急處理。制訂箱梁通過隧道應(yīng)急預(yù)案。行進(jìn)過程中出現(xiàn)偏離隧 應(yīng)急處理 道中線，導(dǎo)致箱梁頂與隧道內(nèi)輪廓過小或與襯砌發(fā)生劃擦?xí)r，要立即停 車，采取降低運(yùn)梁車高度、運(yùn)梁車斜行等方法解決。 4.意見及建議 4.意見及建議 鐵路客運(yùn)專線簡(jiǎn)支箱梁應(yīng)首先考慮預(yù)制架設(shè)施工，條件不具備時(shí)方 可考慮現(xiàn)澆施工。從運(yùn)營使用和施工方便考慮，簡(jiǎn)支箱梁應(yīng)優(yōu)先采用整 孔箱梁，特殊情況下經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后也可采用組合箱梁。整孔簡(jiǎn)支 箱梁需要通過隧道時(shí)，應(yīng)盡量不改變橋