高铁运架一体式架桥机发展与性能比较研究

高铁运架一体式架桥机发展与性能比较研究

魏岳峰 毛凌一 张淼玮

(石家庄铁道大学河北省交通应急保障工程技术研究中心 河北石家庄 050043)

摘 要：架桥机在高速铁路建设中应用前景广泛，为适应各种复杂工况，需对架桥机的结构、功能和操作技术及作业流程进行不断改善与提高。结合运架分离式架桥机与运架一体式架桥机的特点，对两者的优劣势进行对比分析；通过比较技术参数、结构组成、施工工序、对施工环境的适应性，阐述运架一体机的发展与优化进程。在持续的研发改进过程中，线路首末孔架梁、高铁箱梁运输通过隧道、紧邻隧道口及隧道内架梁等问题已基本解决。证明了现有架桥机技术水平与应用能适应大多数复杂恶劣的环境条件，可以完成大部分高速铁路箱梁架设施工任务。

关键词：高速铁路架桥机 运架一体式 流动式 性能比较

1 引言

20世纪90年代初期，意大利高速铁路网开始逐步建设，对大吨位架桥机有了更多的应用需求，为架桥机开拓了市场，这使意大利更早地开始了新型大吨位架桥机的研发，如Nicola、Deal、Spic等公司开始研发900 t级架桥机，并在本国取得了良好发展。我国当时没有自主研发改进架桥机的意识，大吨位架桥机主要从国外引进。但在发展过程中，两国对于架桥机的定位有所不同，“高速铁路架桥机”这一概念由我国于1996年最早提出[1-2]。时至今日，我国高速铁路架桥机的应用规模与技术发展程度已经得到了大幅提升。

2 运架一体机分类及特性介绍

运架一体机分为由意大利Nicola公司生产的具有下导梁机的运架一体机(后文称下导梁式运架一体机)和由石家庄铁道大学生产的SLJ900/32流动式运架一体机(后文称流动式架桥机)两种。

2.1 运架一体机分类

(1)下导梁式运架一体机

下导梁式运架一体机最早由意大利Nicola公司研发，为我国早期引进的运架一体机机型，如图1～图2所示。下导梁式运架一体机主要由下导梁机和运架梁机组成，虽省去了运梁车部分，提高了施工效率、简化了施工工序[3-4]。随着施工环境趋于复杂，下导梁的存在使得该种架桥机的适用范围受限，并不适用于多隧道线路，且当时的使用成本与整体造价都较高。

图1 下导梁式运架一体机

图2 下导梁式运架一体机组成

(2)流动式架桥机

流动式架桥机由石家庄铁道大学自主研发，主要由金属结构、起升系统、整机走行系统、液压系统和电气控制系统等部分组成，如图3所示。金属结构包括主梁、辅助支腿、主支腿、前车架、后车架；起升系统包括前后起重小车、卷扬机、吊具；整机走行系统包括前、后车悬挂[5-6]。运梁时后车架与前车架支撑成一跨式，提梁时后车架与主支腿支撑成一跨式。

图3 流动式架桥机

该架桥机适用于多隧道线路，节约施工时间，解决了在隧道施工中复杂费时的问题。除去了下导梁部分在施工中带来的不便，简化了架梁顺序。不久又研发出改进型流动式架桥机，加设中支腿以代替原有架桥机的辅助支腿，在中支腿与前支腿的共同支撑下进行架梁。

2.2 运架一体机特点分析

2.2.1 施工优势

与传统的运架分离式架桥机相比，运架一体机施工优势明显。

黑龙江省冰雪旅游业发展过程中存在的一个突出问题就是：冰雪旅游文化和冰雪旅游资源的融合不够深入，没有形成相互依存，相互促进的良好发展态势。这就要求科学合进地规划：首先，对冰雪文化进行宣扬，通过冰雪节、冰雕节、冰雪摄影等艺术活动对冰雪文化进行宣扬，让广大群众增强对冰雪旅游文化的认同感；其次，结合黑龙江省的发展历史和地方特色，推出一整套统一和谐的文化体系，使得冰雪旅游发展过程中的文化融合具有良好的形态；最后，政府做好顶层设计，引导黑龙江省冰雪旅游文化和冰雪旅游产业发展的深度融合，形成以文化为依托，冰雪为表现的一种持续性特色冰雪产业。

(1)实现了提梁、运梁和架梁作业由1台设备完成，即一体化作业，作业流程简捷、转场方便。避免使用运梁车，无需使用过渡轨等器材进行运梁车与架桥机的对接，省去了运梁车从梁场将待架梁运至现场、为保持整体重量平衡起重天车前后两次移动、后支腿与中支腿反复打开收缩、驮梁小车与架桥机天车通过控制系统协同运行等施工流程[7]，提高了施工效率和架梁速度、简化了施工流程。

(2)设备集成化程度高，作业机械化程度高。运架一体机集机、电、液设计于一身，高度集成。

(3)相对适应了多隧道线路的建设，大大减少了过隧时间。运梁方式从驮运过隧改为跨运过隧，易于通过隧道。无需对待架梁的翼缘板进行剪切以减少顶宽而后进行二次浇筑的办法来通过隧道、无需分次回填隧道仰拱、无需升降支架或拆卸转折架桥机的构件以降低架桥机设备的高度和宽度[8]。节省了时间，降低了施工成本，同时避免了对隧道的损伤破坏。

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(4)在出隧道的第一孔梁架设时架桥机恢复较为简单，不需要较长的恢复场地，在一定程度上解决了紧邻隧道口架梁的问题。

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2.2.2 施工劣势

与无隧道工况下的运架分离作业模式相比，运架一体机存在一些劣势。

(1)综合作业效率不高

从梁场到待架孔距离越远，效率越低。运架分离式作业时，运梁车可在喂梁结束后先返回梁场与架桥机作业同步并行；而运架一体机无法完成该工序的同步进行，造成时间上的浪费。

(2)整机重量相对较大，综合耗油量较大

对于下导梁式运架一体机来说，还存在以下缺点:①由于下导梁的存在，首末两孔架设的施工工序比传统架桥机的工序更加复杂，且安全性较低。②在架设进隧道前最后一孔梁时，需移动下导梁；而出隧道口架梁时，只有在出隧道口处梁长满足一定长度的前提下才可进行架梁。隧道内架梁、隧道口架梁时步骤繁琐的问题仍然存在。③过孔依赖下导梁，需对下导梁与桥墩上的预埋件进行锚固，施工流程复杂；落梁时，前抽下导梁使架桥机受力复杂，整体稳定性较差，加大了施工危险程度[9]。

3 运架一体机机型性能比较

3.1 下导梁式运架一体机与流动式架桥机性能比较

以我国引进的900 t级穿隧式下导梁运架一体机及由我国石家庄铁道大学自主研发的流动式运架一体机为例进行技术参数比较，比较结果见表1。

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从结构组成、施工工序、对施工环境的适应性等方面对下导梁式运架一体机和流动式架桥机的性能进行比较，比较结果见表2。

表1 下导梁式运架一体机与流动式架桥机技术参数比较

900 t级下导梁式运架一体机 流动式架桥机整机重量 约790 t(架桥机约480 t、下导梁约310 t) 约550 t外形尺寸 架桥机:69.8 m×7.9 m×8.6 m下导梁:70.9 m×2.2 m×2.2 m 94.3 m×7.1 m×8.5 m架设跨度 32 m、24 m、20 m 32 m、24 m、20 m额定起吊质量 900 t 900 t功率 2×419 kW 2×440 kW空载起升速度 0～1.0 m/min 0～1.5 m/min满载起升速度 0～0.5 m/min 0～0.5 m/min空载行走速度 0～8 km/h 0～8 km/h满载平地行走速度 0～3 km/h 0～5 km/h满载3‰坡道行走速度 0～1.5 km/h 0～3 km/h轮胎接地比压 6.5 bar 6 bar成本 约2 700万元 约2 300万元

表2 下导梁式运架一体机与流动式架桥机性能比较

900 t级下导梁式运架一体机 流动式架桥机结构组成 由下导梁机和架桥机组成 仅由架桥机部分组成结构稳定 通过下导梁机与待架桥墩预埋件的锚固 通过三角形结构主支腿和拖轮系统的支持，可实现自身稳定，无需锚固过孔 依靠于下导梁机，需对下导梁进行移动 依靠后车架和主支腿定扭矩马达的驱动提梁、运梁环境要求受场地限制影响较大，不利于在紧邻高速铁路、曲率半径较小等狭小空间内或无法借助路基上桥等不利工况下架梁受场地限制影响较小，在不利条件下可应用桥位取梁技术进行取梁一般架梁流程 架梁流程较为复杂，架梁过孔时需移动下导梁并进行锚固 施工流程较为简单，无需进行锚固、对接等操作首末孔及隧道口架梁流程出隧道第一孔梁架设时，架桥机恢复较为简单，但梁需满足一定长度才可架梁。首末孔架梁及进入隧道口前最后一孔梁架设时，均需移动下导梁，过程较为繁琐首末孔架梁、出隧道第一孔梁架设与进入隧道口前最后一孔梁架设施工流程与一般架梁过程基本相同，节省时间，彻底解决了多隧道线路架梁问题维护保养与成本 较高较低

3.2 流动式架桥机优势

由表1～表2可知，与目前既有的各类架桥机相比，流动式架桥机具有独到的技术优势。

(1)依赖三角形结构主支腿和拖轮系统的支持，实现自身稳定。主支腿各轮组始终保持滚动，避免卡死事故；下托轮组处设有液压马达驱动系统，减小过孔时主支腿对桥墩产生的弯矩和水平分力。

(2)依靠架桥机整机独自完成架梁作业，无需其他辅助器具与下导梁机参与作业，减轻了自重且结构形式更为简单[10]；无需携带下导梁进行转场，采用全轮独立转向技术，在施工、转场过程中调整比较方便；在架梁方向改变时，较容易实现桥上整体掉头等施工工序[11]。

(3)更适合于多隧道线路架梁，易于实现进入隧道前最后一孔、出隧道后第一孔梁的架设，提高了架桥机对于深沟、峡谷等施工环境的适应性。

(4)简化了线路中架设首、末孔梁的施工工序，提高了整机的稳定性，施工更加安全。

(5)以往高铁施工中依靠下导梁机完成过孔。为防止过孔架梁过程中下导梁倾覆，特别强调需对下导梁机与桥墩预埋件进行锚固；而本机型施工时省去了这一工序，无需对主支腿进行锚固，可单独依靠主支腿放于待架孔前方桥墩。

(6)受场地限制影响较小，在紧邻高速铁路、曲率半径较小等狭小空间内或无法借助路基上桥等不利工况下也可进行架梁；可进行桥位取梁，提高了对恶劣施工条件的适应能力。

(7)易于实现整机变跨。仅需将后起重小车纵移方向滑道内的支撑架位置进行调整，移动后起重小车来实现变跨，其他作业工序不变。

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(8)整机自重较轻，综合油耗较低，施工成本减少。

3.3 改进型流动式架桥机

改进型流动式架桥机(后文称为流动式架桥机B型)继承了原有机型(后文称为流动式架桥机A型)的大部分特点，机型结构与组成部分基本相似，用中支腿代替了原有的辅助支腿。

3.3.1 流动式架桥机A型与流动式架桥机B型性能比较

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从结构组成、施工工序、对施工环境的适应性等方面对流动式架桥机A型和流动式架桥机B型的性能进行比较，比较结果见表3。

现阶段，在新课程改革背景下，我国依旧有部分小学数学教师在进行实践教学活动时，沿用传统的教学思路和教学理念，对课堂教学的方式和思路未能进行合理的转变，使得课堂教学停留于传统的模式中，应用的教学方式与教学理念发生了偏离，不符合素质教学的要求，难以真正的发挥出综合实践活动在数学教学中的优势，教学效果低下。

表3 流动式架桥机A型与流动式架桥机B型性能比较

流动式架桥机A型 流动式架桥机B型结构组成 由架桥机部分组成由中支腿代替原有辅助支腿，其余部分与A型基本相同对已架箱梁的影响因临时落梁，已架箱梁需承受待架箱梁产生的载荷，结构易受扭不必临时落梁，已架箱梁不必承受载荷，保护了结构的安全一般架梁流程 施工流程较为简单。架梁前，需将辅助支腿移至待架孔前方桥墩，需反复起吊待架箱梁施工流程简单，不必将中支腿过孔至待架孔前方桥墩，也不必反复起吊待架箱梁首末孔及隧道口架梁流程 适用于多隧道线路，与一般架梁过程基本相同，节省时间 适用于多隧道线路，与一般架梁过程基本相同，节省时间维护保养与成本 较低较低

3.3.2 流动式架桥机B型创新点

(1)从结构上用中支腿代替辅助支腿。待架箱梁始终由起重天车吊起，保持四点起吊、三点平衡的理想状态[12]。避免了待架箱梁在已架箱梁上临时落梁、反复起吊，保证了已架箱梁不受扭转、不再承担由临时落梁产生的载荷。

(2)流动式架桥机B型的大部分构件、组成部分和原有流动式架桥机相同，降低了创新成本，保留了原有架桥机的技术优势。

4 结论

高铁架桥机在我国已经完成了从引进到改进、从改进到自主创新的转变，在保证基本不增加任何施工步骤的前提下，解决了线路首末孔架梁、高铁箱梁运输通过隧道、紧邻隧道口及隧道内架梁的问题，逐步提高了作业效率和对施工环境的适应性，大幅降低了高速铁路建设的成本。

同时，高铁架桥机施工应用中仍存在对架桥机维护和管理不完善、施工人员不严格按操作流程施工、缺乏安全意识的问题，对技术人员的培养水平与规模也应有所提高。

矿井现有三个水平开采，分别有独立的主排水系统：一水平排水高度177m,主水仓容积2500m3，中央泵房安装200D-43×7型水泵三台。二水平井底标高-240m，主水仓容积3780m3，二水平泵房安装200D-65×10（或200D-65×9）型水泵6台。三水平井底标高-517m，地面标高+186m，排水高度703m，水仓容量3760m3，安装PJ150×12型水泵三台。敷设φ273mm排水管路两趟，从中央水泵房经过北二副井井筒直接排到北二地面水厂。

近年来，随着高层建筑的日益增多，地下工程的建筑面积也越来越大。一般的高层住宅区均在若干幢相邻的高层建筑物下面设计一贯通的大型车库。这种地下车库的埋深通常较大，有相当一部分体积要位于地下水位以下，如果在施工和使用期间不采取抗浮措施，在水浮力作用下地下建筑物要向上位移而引起墙体和底板的开裂。因此，抗浮设计对于大型地下工程而言是相当重要的。

参考文献

[1] 黄耀怡，余春红.略论我国大吨位架桥机从创始到世界领先之路(上)[J].铁道建筑技术，2015(2):1-13.

[2] Roy Rajkumar， Johns Hinduja Srichand， Teti Roberto.Recent advances in engineering design optimization:Challenges and future trends[J].CIRP Annals Manufacturing Technology，2008，57(2):697-715.

[3] 王亮，王艳芳.高铁900 t运架一体机应用及探讨[J].建筑机械化，2018(5):30-32.

[4] CHAN Hao.Design and Research of Class 900 t Railway Box-girder Bridge Erecting Machine[J].Engineering Sciences，2004(1):52-58.

[5] 徐光兴，王海林，刘嘉武.SLJ900/32型流动式架桥机研究[J].国防交通工程与技术，2014(2):1-3.

[6] 李丙寅.SLJ900流动式架桥机仿真分析研究[D].石家庄:石家庄铁道大学，2014.

[7] 王模公，江创华.架桥机喂梁工况的探讨[J].工程机械，2007(8):65-67.

[8] 孙飞.TLJ900C3型架桥机隧道口低位过孔研究[J].铁道建筑技术，2017(9):100-102.

[9] 李林林.高铁施工中大型架桥机设备的应用[J].四川建材，2018(1):185-186.

[10]李敏.浅谈SLJ900/32型流动式箱梁架桥机的组成及运架梁作业程序[J].大科技，2013(33):308-309.

[11]逯久喜，梁瑞芬，史海东.高速铁路架桥机桥上调头设备的应用[J].国防交通工程与技术，2019(2):61-65.

[12]包殿桥.大型架桥机在高铁施工中的应用[J].设备管理与维修，2018(5):94-95.

Comparative Study on Development and Performance of Girder-transporting and Erecting Machine for High-speed Railway

WEI Yuefeng， MAO Lingyi， ZHANG Miaowei
(Hebei Engineering Research Center for Traffic Emergency Response and Guarantee，Shijiazhuang Tiedao University， Shijiazhuang Hebei 050043， China)

Abstract:The bridge-erecting machine has a wide application prospect in the construction of high-speed railway.In order to adapt to various complicated working conditions， it is necessary to continuously improve the structure， function， operation technology and operation process of the bridge-erecting machine.By comparing the characteristics of two kinds of bridge machines， the separated one and the integrated one， the advantages and disadvantages for both machines were analyzed.By comparing technical parameters， structural composition， construction procedures， and adaptability to the construction environment，the development and optimization process of the girder-transporting and erecting machine were expounded.In the process of continuous research and development， the problems of the first and the end hole erecting beam， the highspeed railway box beam transported through the tunnel，the erecting beam adjacent to the tunnel opening and the inner of the tunnel were basically solved.It proves that the existing technical level and application of the girder-erecting machine can meet the needs of modern high-speed railway box girder constructions，adapt to most complicated and harsh environmental conditions，and complete most of the high-speed railway box girder installation tasks.

Key words:bridge-erecting machine for high-speed railway；the integrated type of transporting and erecting girder machine； mobile type； performance comparison

中图分类号：U445.36

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1009-4539.2020.04.031

收稿日期：2020-02-18

基金项目：国家重点研发计划资助项目(2016YFC0802207)

作者简介：魏岳峰(1995-)，男，河北石家庄人，在读研究生，主要从事大型结构设备方面的研究；E-mail:[e-mail]