隧道内预制架设40?m箱梁技术
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摘 要：近年来，随着西部大开发的深度推进，公路建设速度不断加快，西北地区的高速公路建设正在逐步完善。但甘肃省的公路建设中黄土沟壑和山岭重丘的地形地貌，使得建设项目中桥梁隧道长度占路线总里程比例明显增加，桥隧相连的情况成为常态。由于预制箱梁与桥梁上、下部做平行作业，节约工期、降低建设成本而在公路设计施工中被广泛采用。而黄土地貌沟壑纵横，桥梁预制场地的选择难度相应不断增加。能否有效解决狭小场地的箱梁预制场地布置、箱梁预制完成如何运架的问题成为该地形下施工的主要问题。
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0017-03
中铁十七局集团有限公司在兰州南绕城高速公路标段内共两座桥梁，即宣家沟大桥和小里沟大桥，分别位于柳泉二号隧道的两端，两座桥梁全部为左右分幅，双车道高速公路标准，桥面宽12.25 m。左右幅桥台均与隧道进口相接，为桥隧相接设计，及桥台背墙后缘线与隧道洞门线重合。宣家沟大桥跨越宣家沟，沟内常年流水，桥梁第五跨上跨213国道，两岸山势陡峭，桥下场地狭窄，且作为隧道弃渣场使用。桥梁墩身最高43 m，40 m箱梁每片重达140 t，使得箱梁的预制和吊运安装非常困难。设计文件中提出的预制架设方案为跨墩龙门架施工。但是宣家沟沟底场地狭小，考虑到跨墩龙门架施工成本过高以及制梁场地狭小等问题，面对工期压力，专门组织技术管理人员研讨、多方咨询后提出在柳泉2#隧道内预制箱梁的比选方案。
1 洞内制运梁
1.1 方案比选
洞内制梁的方案优势较多，主要体现在以下几个方面：
（1）隧道内预制场地前期场地建设成本很小，桥梁和隧道位于同一平面，为箱梁的吊装提供了方便，箱梁运输直线进行，不需要拐弯或垂直提升，相对于露天预制使用跨墩龙门吊吊装更加安全。（2）隧道内预制不受天气的影响，可以昼夜施工，加快了进度，隧道内温度适中，有利于混凝土养生，辅以蒸汽养生极大地保障了混凝土的强度生成，这一优点在冬季施工中尤其明显。（3）隧道内预制不需要再占用非建设用地，对公路沿线环境破坏小；蒸汽养生较常规养生用水更少，环保意义显著。
洞内制梁的缺点有：场地狭小、施工干扰大、施工组织困难、移梁需定制专门设备、存梁数量有限、总作业时间变长等。综合考虑投入、效率、工期等因素，先考虑隧道内制梁方案。
隧道内制梁和普通梁场制梁基本相同，主要困难在于提运梁。洞内移梁有两种方案：一种是利用低位移梁车；另一种是定制龙门吊提梁。
低位移梁车施工时将移梁车由台座预留槽处横向穿过台座，将梁体顶升脱离台座后横向移出，通过移梁车底部的万向轮转向再纵向移动至架桥机处喂梁。此方案的优点是设备投资少、作业空间相对开阔、工序间施工干扰小，缺点是所需作业人员多、劳动强度大、作业效率低，特别是不能存梁，出一片架设一片，总体施工工期长，适用于下部结构已全部完工，边制边架梁的工况。
定制龙门吊方案是根据隧道净空尺寸并结合施工各工序作业需要定制龙门吊进行施工。此方案的优点是作业效率高、所需人员少，能够提前预制和存梁展开平行作业，压缩施工工期，缺点是制梁区作业空间狭小，购置定制设备一次性投资较大。
1.2 设备选型
该工程结合隧道净空、龙门吊起吊高度、梁体最大宽度等因素后，选用双主梁门式提梁机作为箱梁起吊设备。模板的垂直运输及混凝土浇筑选择了小型门式吊车。
提梁机主要尺寸及工作状态，见图1、图2。
定制2台80 t洞内提梁机，起重及行走系统均靠电力驱动，工作电源为380 V，单机功率28 kW，提梁机单机起重量80 t，跨度8 m，轮距3.8 m。主梁及支腿均为钢板焊接而成的箱型结构。该龙门吊具备电缆自动收放功能，电缆放置于电缆槽内。行走系统采用轨道行走，沿隧道电缆槽两侧铺设40钢轨。提梁机各部件运至现场后，直接在隧道内进行拼装，完成调试后报请安监部门检查后即可投入使用。
隧道内模板的横向运输和混凝土浇筑，使用同类型的5 t龙门吊一台。
1.3 提梁运梁
装梁时提梁机行驶至预制台座两侧，将保护梁体的护板挂好后。钢丝绳穿过底座预留的吊装孔，待钢丝绳与滑轮吊环连接稳妥后即同时启动两台卷扬机提梁，提到位后平移到侧方运梁车上，运梁车采用无驾驶室的低平型号，便于隧道内通过。
提梁及完成运梁仅需30 min左右。箱梁提运过程合理安排好时间，基本不影响其他工序施工。
2 隧道内向两端架梁
受桥隧相接的条件限制，普通的双导梁架桥机无法实现正常架梁。为此，采用横向收窄的双导梁架桥机架梁，梁体就位后再利用千斤顶和滑轮组横向移动就位；单导梁架桥机结构简单、使用灵活，但拆卸转场困难、荷载受限、横向安全系数低，为此确定仍采用双导梁架梁，但横向大梁适当改动收窄以满足洞内就位时横向尺寸的限制。
架桥机受隧道宽度的限制，第一跨边梁无法架到位，采用斜向架梁加滑动小车的方式就位，具体如图3所示。
架桥机出洞后恢复正常方式架梁，将一端桥梁架完之后不必将架桥机解体转场，可利用高速公路隧道半径大的特点，整体平移主桁架梁，到隧道另一端快速组装。
具体如图4所示用两台75 t吊车将架桥机的两根63 m主桁架吊放至运梁车上，分两次运到隧道另一端，洞内用龙门吊卸车，卷扬机、支腿等配件用6 m平板车倒运，叉车配合安装支腿，能够在两天之内重新具备架梁条件。
3 工程效果
选择隧道内作为预制场地直接避免了预制场地的征地费用及场地硬化费用，供水，供电线路也是沿用了隧道施工时原有的设施及线路。根据两桥实际工程量共计72片梁，预制场地需征地、填筑整平、硬化，预制场地内水、电线路的布置费等开支能够节约费用约30万元，且不破坏沿线自然环境，更加环保。
而且隧道内制梁在甘肃省冬季受气温影响小，将隧道两端用棉布门帘封住，洞内温度稳定在7℃～9℃，冬季施更加便利。在冬季施工时间较长的省份能够有效节约工期。洞内使用蒸汽养护方式进行箱梁养生，节约水源并且缩短养护期。可以看出选择隧道内箱梁预制较露天预制节省费用是多方面的，在工期保证的前提下，隧道内进行箱梁预制是优先选择的方式。
通过自行式双主梁门式提梁机等特殊设备的运用，和架桥机主梁整体过隧道等科学的施工组织，实现了大跨径箱梁在隧道内的预制和架设，为桥梁施工中预制场地的选择提供了一条新的思路。
参考文献
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