【导读】500多吨重的庞然大物，却灵活穿越隧道，轻松在隧道口架桥，石家庄铁道大学国防交通研究所自主研制的流动式架桥机使山区高速铁路建设畅通无阻，破解世界性造路难题——“铁臂先锋”，助高速铁路穿山越岭。 架桥机正在进行架梁作业 逢山开路，遇水架桥。 当我国高速铁路建设开始向山区延展时，巨大的架桥机却难以在狭窄隧道和有限山间空地中发挥作用。整机过隧、隧道口架梁等成为原有运梁架桥设备不能完成的任务。“当初研制这款流动式架桥机，就是为了破解山区高速铁路建设中的这些世界性难题。”7月27日，石家庄铁道大学国防交通研究所自主研制的SLJ900/32型流动式架桥机，通过了以中国工程院院士何华武为主任的专家委员会鉴定，整体技术达到国际领先水平。研发团队领军者刘嘉武教授表示，这也是我国首台具有完全自主知识产权的新型运架一体机。 破解运梁过隧难题 驮运改跨运，由车上载变为车下吊，箱梁高度明显降低 “我们研制的首台SLJ900/32型流动式架桥机目前正在高速铁路沈丹线建设中使用。”7月31日，笔者在石家庄铁道大学见到了刚从建设工地考察归来的刘嘉武教授。“沈丹线大部分线路位于山区，隧道几乎一个挨着一个，而且隧道内曲线多、宽度小，传统的运梁车载梁根本不可能通过。”出于节约土地、提高运营安全、减少噪声污染等原因，我国高速铁路建设普遍采用“以桥代路”方式。刘嘉武说，这在高速铁路建设初期，由于京津、京沪等高速铁路线路基本建在平原地区，遇到的山区隧道特别少，所以传统运梁架桥设备不会有此类问题。事实上，我国高速铁路大致有350公里和250公里两种时速，速度不同，其隧道的宽度不同，铁路桥的箱梁宽度也不同。“最早出现问题是在2007年，当时正修建武广高速铁路，由于线路经过很多山区，需要穿越大量隧道。”刘嘉武介绍，武广高速铁路时速350公里，其隧道最宽处是13米，而铁路桥箱梁宽12米。由于隧道断面是半椭圆形，越往上越窄。因此，箱梁最宽处上翼缘的高度需尽可能处于隧道最宽处的高度，才能安全通过。 “当时，一般运梁车高3.1到3.5米，而箱梁又高3米，加起来超过了可以安全运梁通过隧道的高度。”刘嘉武说，最后，他们把运梁车高度降到2.25米，才勉强通过隧道。 等到修建时速250公里的石太高速铁路时，即使是2.25米的低高度运梁车也无法通过隧道了。“因为隧道最宽处为12.82米，箱梁宽度却增加到12.2米。而运梁车已经降到最低高度。”刘嘉武清楚记得，运梁车再一次卡在了隧道口。 “当时没有办法，施工方只得把箱梁的两翼切掉，运到施工现场再修补。但这样不仅工作效率低，而且影响箱梁的使用寿命。”这次教训让刘嘉武开始思考破解难题的办法。 经过对隧道断面的反复测算，刘嘉武发现，让箱梁处于距离地面半米高度处最为合适。这样，箱梁最宽的翼缘处距离隧道两侧大约0.3米，即使是遇到转弯处也可以轻松通过。“然而，老运梁车采用车上载梁的驮运方式，车体高度降到2.25米已经属于降到极限，无论如何不可能让箱梁处于离地面半米的高度。” 如何突破？刘嘉武想到，何不让运梁车换一种方式承载箱梁。于是，车上载的驮运方式改为车下吊的跨运方式，成为运梁车安全通过隧道的创新性选择。“打个比方，我们把运梁车看作是一匹马，驮运就相当于把箱梁放在马背上，而跨运则是把箱梁挂在马肚子下面，吊着走。” “新的跨运思路确定后，悬挂在车体下面的箱梁虽宽，但可以很容易地使箱梁最宽处调节到隧道最宽处的高度，而上面的车体收窄，保证整机顺利通过隧道。”刘嘉武表示，在高速铁路沈丹线建设中，流动式架桥机不但能携梁轻松通过隧道，而且在隧道里面可以完成直行、横行、斜性和八字转向等动作。“这大大缩短了运梁时间，节省了工期。” 实现紧邻隧道口架梁 无导梁技术，主辅两条支腿交替作用，抽屉式作业省时省地省力 运梁车进出隧道的问题解决了，可另一个问题又摆在面前。“在沪昆客运专线一个30公里的标段，桥隧紧密相连的地方就达31处。”刘嘉武表示，这在我国山区高速铁路建设中非常常见，高速铁路桥梁与隧道口紧密相连的情况特别多。“情况好些的，从隧道洞口到桥梁桥台位置最长距离有11.4米，但有的高速铁路桥梁则直接嵌入隧道之内。”之前，在平原地区建设高速铁路，运梁和架梁是由运梁车和架桥机分别完成的。“然而，到了山区，12米高的架桥机根本无法通过9.25米高的隧道。如果先拆卸开再到架桥工地安装好，又需要有较大的安装场地，山区工地很难实现。”刘嘉武说，因此，山区建高速铁路必须要用运架一体的机械。“国外有运架一体机，但遇到桥隧相连的施工工况，国外机也很难完成任务。”刘嘉武解释，这是因为国外运架一体机有一个高2米、长70多米的导梁，因此需要一定距离容纳这一导梁。“如果桥梁离隧道口太近、或者桥梁太短(小于120米)，就无法使用这种运架一体机。”“看看我们的新型无下导梁SLJ900/32流动式架桥机。”刘嘉武指着一张图片向笔者介绍：它长91.6米，宽7.1米，高9米，整机重约530吨，像一只庞大的千足虫，这些“足”分为前车和后车两组，每组若干“足”。与国外的运架一体机相比，这只“千足虫”没有导梁，只在身子前端多了两条悬挂的长“腿”，一条为主支腿，另一条为辅助支腿。“我们在沪昆客运专线上专门做过实验，它完全可以解决桥隧紧密结合的架桥难题。”刘嘉武告诉笔者，这台流动架桥机的奥妙就在于主支腿并非是与前车、后车及主机焊接在一起的整体，而是有另外独立的悬挂支撑架构。这样才可以使主支腿与辅助支腿交替配合起来，相对独立地发挥支撑作用。“它工作起来有点像可抽拉的抽屉。”刘嘉武解释道，当架桥机运梁至待架桥墩后，先固定主支腿在桥墩上令其发挥支撑作用，放下原本折叠的辅助支腿悬空，然后在后车和主支腿上驱动器的共同驱动下，前车与携梁主机前滑至此孔要架箱梁另一端的待架桥墩。此时，辅助支腿恰好可支于此桥墩替代主支腿发挥支撑作用，而主机上悬挂的箱梁前端刚刚到达主支腿所在桥墩处，做好下一步架梁的准备工作。“在这一过程中，由于主支腿有独立支撑架构，所以前车、后车、携梁主机都向前滑动，而主支腿在第一个桥墩处支撑整机不动，就像拉出抽屉的过程。” 然后，开始架梁。“由辅助支腿支撑，主支腿提起，在后车驱动下与携梁主机前滑追至另一端桥墩，主支腿与辅助支腿重合，此箱梁恰位于两个待架桥墩之间的上方，遂缓缓落梁就位，完成一孔箱梁架设。”刘嘉武说。“通过两条支腿的交替作用，实现省时省地省力的抽屉式作业，解决了桥隧相连处无法架梁的难题。”刘嘉武介绍，目前已经有5台流动式架桥机在高速铁路沪昆线、京福线、吉珲图线等线路建设工地执行架梁任务。 工时可缩短近一半 用工可减少一半，成本要比国外运架一体机低五六百万元 “由于没有导梁，我们的流动式架桥机在架设首末孔梁时作业程序会简单，施工时间也会缩短。”刘嘉武介绍，国外的运架一体机架设首末孔梁要多三四倍的时间。由于山区的桥往往比较短，他们有时甚至可以做到架一座桥节省一半时间。而且，架梁时需要的工人数量也大大减少，运架分离的架桥机作业时至少要30个人，而流动架桥机17个人就绰绰有余。 此外，刘嘉武研制的流动式架桥机比国外的架桥机在成本上降低了很多。刘嘉武给笔者算了一笔账，国外架桥机的一根导梁重达340吨，而且上面还布满液压等设备，所以他们的成本要比国外的运架一体机低五六百万元。而且，在施工单位中有许多闲置的高位运梁车，可将此车改制成流动式架桥机的走行部，减少设备闲置所造成的浪费。据刘嘉武介绍，目前正在生产的第六台流动式架桥机的走行部就是用运梁车改制的。 提高了工作效率、节约了人力成本，还降低了购置费用，使得SLJ900/32型流动式架桥机一推出就获得市场的认可。而且对高速铁路设计单位来讲，也是一个极大的利好消息。他们不必再考虑进出隧道首末孔梁的架设问题，可根据地形、地质条件确定首末孔梁的合理位置。“随着我国铁路的快速发展，还会出现各种施工难题，我们的任务就是要不断解决这些难题，为我国的铁路建设出一份力。”采访结束时，刘嘉武告诉笔者，从2006年到现在，他们已经研发了十余种大型铁路架运机械。“现在国家又在发展时速200公里的客货混跑高速铁路，它的箱梁是T形梁，而且隧道的断面最宽处缩小到12.06米。我们经过测算，只要对现有的架桥机进行适当修改，就可以满足客货混跑的高速铁路建设要求。” |
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