鐵路客運專線整孔簡支箱梁通過隧道方案

1、鐵路客運專線整孔箱梁通過隧道方案研究客運專線建設(shè)實踐表明,整孔簡支箱梁采取預(yù)制架設(shè)方法是最優(yōu)施工方案。與移動模架、移動支架造橋比較,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,成為新開工客運專線優(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,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)計單位及箱梁運架設(shè)備廠家在施工實踐中積極探索,從箱梁結(jié)構(gòu)、隧道襯砌、運架設(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問題,為梁場規(guī)模制架梁創(chuàng)造條件。目前武廣客專已成

2、功實施,津秦、杭甬、南廣等在編制指導(dǎo)性施工組織設(shè)計階段進(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架設(shè)備通過時速350km和250km兩種速度目標(biāo)值隧道時的工況。按照當(dāng)前客運專線速度目標(biāo)值的不同,隧道斷面、箱梁尺寸不同,設(shè)計實踐中主要有以下兩種典型組合: (1隧道斷面100m2,用于時速350km客運專線,線間距5m,整孔箱梁寬12.0m,無砟軌道;(2隧道斷面92m2,用于時速200-250km客運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)與運架設(shè)備基本參數(shù)圖3-1 時速350km 客運專線(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預(yù)留部分。架橋機(jī):常態(tài)下高度1370cm,寬度1800cm;小解體后運梁車運載架橋機(jī)高度879cm,寬度1222cm(高度為578cm時架橋機(jī)最大寬度。運梁車: 330350cm(地面至梁底,兩側(cè)輪胎最外邊緣距離630cm;運載箱梁常態(tài)下高度635655cm,寬度1200cm。根據(jù)施工實踐,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,運梁車裝載箱梁通過時翼緣板高度小于12m。適當(dāng)降低運梁工況下的翼緣板高度,至斷面凈寬不小于12.4m位臵,運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)到降低運梁工況時梁翼緣板高度的目的,此時隧道斷面凈寬大于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算確定。武廣、杭甬預(yù)留仰拱填充72cm(運梁車高330cm,如圖5-1所示,津秦預(yù)留98cm(運梁車高350cm。箱梁通過隧道時的工況如圖3-3。圖3-4為武廣客專箱梁通過刺山隧道時的實景照片。另外,車體較矮的DFM900T運梁車(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較小,約需3天。兩種方式均需要隧道口至橋臺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景照片影響架橋機(jī)通過隧道的主要

6、因素有兩個:一是在常態(tài)下架橋機(jī)放在運梁車上,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。運梁車背架橋機(jī)全部改裝完成后,為運梁車背架橋機(jī)低位。運梁車背架橋機(jī)高位、低位工況見圖3-5、圖3-6。 圖3-5 運梁車背架橋機(jī)高位圖 圖3-6 運梁車背架橋機(jī)低位圖通過架橋機(jī)的一系列降低、折疊,運梁車載運架橋機(jī)時最大寬度1222cm,最大高度879cm,最寬處的高度為578cm。運梁車載運架橋機(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時速200-250km客專或客貨共線鐵路隧道斷面面積92m2,采用2.3m 運梁車,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,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:一是采用普通運架設(shè)備,隧道擴(kuò)孔;二是采用可以通過隧道的運架設(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。從在建鐵路隧道的經(jīng)驗來看, 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別條件下支護(hù)參數(shù)相

8、近。在施工時應(yīng)遵循設(shè)計原則,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。 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架設(shè)備目前已有穿隧道運架一體機(jī)可以通過時速350km、250km客運專線鐵路雙線隧道。通過隧道時,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,兩側(cè)各有60cm;通過斷面積92m2隧道隧道時,兩側(cè)間隙各為30cm(曲線半徑3500m時中矢6cm。兩種斷面隧道均可以安全通過。吊運架箱梁最大重量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% ;工作時最小曲線半徑2000m;運行速度空載 05km/h,滿載03km/h;最高架設(shè)進(jìn)度(5公里運距 45孔/天。(13.5km運距:每孔梁運架需3 h,每班(8h架設(shè)2.5孔。(25km運距:每孔梁運架需4 h,每班(8h架設(shè)2孔。(315km運距:每孔梁運架需6h50m,每班(8h架設(shè)1孔。(4通過隧道:運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,運架一體式架橋方式節(jié)

10、省713天時間。 2.3采用組合箱梁采用組合箱梁可有效解決箱梁運輸通過隧道問題,組合前的單線箱梁具有尺寸小,重量輕,便于運輸、架設(shè)的優(yōu)點,目前常用450t箱梁運架設(shè)備均可以安全通過。但組合箱梁有以下缺點: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,墩臺尺寸大于整孔箱梁墩臺,投資增加較多。同時組合式箱梁整體性、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,運架時間相應(yīng)增加,并需要更多的制存梁臺座。組合式箱梁架設(shè)以后,現(xiàn)場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.施工測量控制。對通過運梁車的隧道測量工作在現(xiàn)行規(guī)范要求的基礎(chǔ)上增加監(jiān)測頻次、提高測量精度。尤其是對隧道的內(nèi)輪廓凈空控制、線路平縱定位控制及運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)。箱梁裝車后對箱梁頂至地面高差進(jìn)行測量。2.隧道內(nèi)輪廓控制。運架前襯砌臺車定位時加強(qiáng)對臺車面板的定位,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)計內(nèi)輪廓。3.隧道口路基長度、縱向順坡。隧道口與橋臺之間需要一定長度的路基,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,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,坡度值參照運梁車參數(shù)確定。若洞口高度不足以通過架橋機(jī),尚需對隧道出口段進(jìn)行挑頂。4.仰拱填充施工質(zhì)量控制。箱梁過隧道時,運梁車或運架一體機(jī)、箱梁結(jié)構(gòu)自重直接作用于仰拱頂,荷載遠(yuǎn)大于運營荷載。在施工過程中必須加強(qiáng)對仰拱初期支護(hù)、仰拱及仰拱頂找平層的質(zhì)量控制,確保運梁車通過時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,控制梁體中線與運梁車中線偏差。運梁車過隧道時的運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。箱梁過隧道時對箱梁的狀態(tài)進(jìn)行實時監(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,隨時與司機(jī)及外界

13、保持聯(lián)系,及時傳達(dá)和掌握箱梁翼緣板外緣凈空的動態(tài)數(shù)據(jù),當(dāng)梁端或梁跨跨中的凈空小于5cm時,應(yīng)立即停車進(jìn)行調(diào)整。嚴(yán)格控制運梁車在隧道內(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，采取降低運梁車高度、運梁車斜行等方法解決。 4.意見及建議 4.意見及建議 鐵路客運專線簡支箱梁應(yīng)首先考慮預(yù)制架設(shè)施工，條件不具備時方 可考慮現(xiàn)澆施工。從運營使用和施工方便考慮，簡支箱梁應(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。整孔簡支 箱梁需要通過隧道時，應(yīng)盡量不改變橋