【導(dǎo)讀】500多噸重的龐然大物，卻靈活穿越隧道，輕松在隧道口架橋，石家莊鐵道大學(xué)國防交通研究所自主研制的流動式架橋機(jī)使山區(qū)高速鐵路建設(shè)暢通無阻，破解世界性造路難題——“鐵臂先鋒”，助高速鐵路穿山越嶺。 架橋機(jī)正在進(jìn)行架梁作業(yè) 逢山開路，遇水架橋。 當(dāng)我國高速鐵路建設(shè)開始向山區(qū)延展時，巨大的架橋機(jī)卻難以在狹窄隧道和有限山間空地中發(fā)揮作用。整機(jī)過隧、隧道口架梁等成為原有運梁架橋設(shè)備不能完成的任務(wù)?！爱?dāng)初研制這款流動式架橋機(jī)，就是為了破解山區(qū)高速鐵路建設(shè)中的這些世界性難題?！?月27日，石家莊鐵道大學(xué)國防交通研究所自主研制的SLJ900/32型流動式架橋機(jī)，通過了以中國工程院院士何華武為主任的專家委員會鑒定，整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。研發(fā)團(tuán)隊領(lǐng)軍者劉嘉武教授表示，這也是我國首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型運架一體機(jī)。 破解運梁過隧難題 馱運改跨運，由車上載變?yōu)檐囅碌酰淞焊叨让黠@降低 “我們研制的首臺SLJ900/32型流動式架橋機(jī)目前正在高速鐵路沈丹線建設(shè)中使用?！?月31日，筆者在石家莊鐵道大學(xué)見到了剛從建設(shè)工地考察歸來的劉嘉武教授。“沈丹線大部分線路位于山區(qū)，隧道幾乎一個挨著一個，而且隧道內(nèi)曲線多、寬度小，傳統(tǒng)的運梁車載梁根本不可能通過?！背鲇诠?jié)約土地、提高運營安全、減少噪聲污染等原因，我國高速鐵路建設(shè)普遍采用“以橋代路”方式。劉嘉武說，這在高速鐵路建設(shè)初期，由于京津、京滬等高速鐵路線路基本建在平原地區(qū)，遇到的山區(qū)隧道特別少，所以傳統(tǒng)運梁架橋設(shè)備不會有此類問題。事實上，我國高速鐵路大致有350公里和250公里兩種時速，速度不同，其隧道的寬度不同，鐵路橋的箱梁寬度也不同?！白钤绯霈F(xiàn)問題是在2007年，當(dāng)時正修建武廣高速鐵路，由于線路經(jīng)過很多山區(qū)，需要穿越大量隧道?！眲⒓挝浣榻B，武廣高速鐵路時速350公里，其隧道最寬處是13米，而鐵路橋箱梁寬12米。由于隧道斷面是半橢圓形，越往上越窄。因此，箱梁最寬處上翼緣的高度需盡可能處于隧道最寬處的高度，才能安全通過。 “當(dāng)時，一般運梁車高3.1到3.5米，而箱梁又高3米，加起來超過了可以安全運梁通過隧道的高度。”劉嘉武說，最后，他們把運梁車高度降到2.25米，才勉強(qiáng)通過隧道。 等到修建時速250公里的石太高速鐵路時，即使是2.25米的低高度運梁車也無法通過隧道了?！耙驗樗淼雷顚捥帪?2.82米，箱梁寬度卻增加到12.2米。而運梁車已經(jīng)降到最低高度。”劉嘉武清楚記得，運梁車再一次卡在了隧道口。 “當(dāng)時沒有辦法，施工方只得把箱梁的兩翼切掉，運到施工現(xiàn)場再修補(bǔ)。但這樣不僅工作效率低，而且影響箱梁的使用壽命?！边@次教訓(xùn)讓劉嘉武開始思考破解難題的辦法。 經(jīng)過對隧道斷面的反復(fù)測算，劉嘉武發(fā)現(xiàn)，讓箱梁處于距離地面半米高度處最為合適。這樣，箱梁最寬的翼緣處距離隧道兩側(cè)大約0.3米，即使是遇到轉(zhuǎn)彎處也可以輕松通過?！叭欢?，老運梁車采用車上載梁的馱運方式，車體高度降到2.25米已經(jīng)屬于降到極限，無論如何不可能讓箱梁處于離地面半米的高度?！?br> 如何突破？劉嘉武想到，何不讓運梁車換一種方式承載箱梁。于是，車上載的馱運方式改為車下吊的跨運方式，成為運梁車安全通過隧道的創(chuàng)新性選擇?！按騻€比方，我們把運梁車看作是一匹馬，馱運就相當(dāng)于把箱梁放在馬背上，而跨運則是把箱梁掛在馬肚子下面，吊著走。” “新的跨運思路確定后，懸掛在車體下面的箱梁雖寬，但可以很容易地使箱梁最寬處調(diào)節(jié)到隧道最寬處的高度，而上面的車體收窄，保證整機(jī)順利通過隧道?！眲⒓挝浔硎?，在高速鐵路沈丹線建設(shè)中，流動式架橋機(jī)不但能攜梁輕松通過隧道，而且在隧道里面可以完成直行、橫行、斜性和八字轉(zhuǎn)向等動作?！斑@大大縮短了運梁時間，節(jié)省了工期。” 實現(xiàn)緊鄰隧道口架梁 無導(dǎo)梁技術(shù)，主輔兩條支腿交替作用，抽屜式作業(yè)省時省地省力 運梁車進(jìn)出隧道的問題解決了，可另一個問題又?jǐn)[在面前?！霸跍タ瓦\專線一個30公里的標(biāo)段，橋隧緊密相連的地方就達(dá)31處。”劉嘉武表示，這在我國山區(qū)高速鐵路建設(shè)中非常常見，高速鐵路橋梁與隧道口緊密相連的情況特別多。“情況好些的，從隧道洞口到橋梁橋臺位置最長距離有11.4米，但有的高速鐵路橋梁則直接嵌入隧道之內(nèi)?！敝埃谄皆貐^(qū)建設(shè)高速鐵路，運梁和架梁是由運梁車和架橋機(jī)分別完成的?！叭欢?，到了山區(qū)，12米高的架橋機(jī)根本無法通過9.25米高的隧道。如果先拆卸開再到架橋工地安裝好，又需要有較大的安裝場地，山區(qū)工地很難實現(xiàn)。”劉嘉武說，因此，山區(qū)建高速鐵路必須要用運架一體的機(jī)械?！皣庥羞\架一體機(jī)，但遇到橋隧相連的施工工況，國外機(jī)也很難完成任務(wù)?！眲⒓挝浣忉?，這是因為國外運架一體機(jī)有一個高2米、長70多米的導(dǎo)梁，因此需要一定距離容納這一導(dǎo)梁。“如果橋梁離隧道口太近、或者橋梁太短(小于120米)，就無法使用這種運架一體機(jī)?！薄翱纯次覀兊男滦蜔o下導(dǎo)梁SLJ900/32流動式架橋機(jī)?！眲⒓挝渲钢粡垐D片向筆者介紹：它長91.6米，寬7.1米，高9米，整機(jī)重約530噸，像一只龐大的千足蟲，這些“足”分為前車和后車兩組，每組若干“足”。與國外的運架一體機(jī)相比，這只“千足蟲”沒有導(dǎo)梁，只在身子前端多了兩條懸掛的長“腿”，一條為主支腿，另一條為輔助支腿?！拔覀冊跍タ瓦\專線上專門做過實驗，它完全可以解決橋隧緊密結(jié)合的架橋難題。”劉嘉武告訴筆者，這臺流動架橋機(jī)的奧妙就在于主支腿并非是與前車、后車及主機(jī)焊接在一起的整體，而是有另外獨立的懸掛支撐架構(gòu)。這樣才可以使主支腿與輔助支腿交替配合起來，相對獨立地發(fā)揮支撐作用?！八ぷ髌饋碛悬c像可抽拉的抽屜?！眲⒓挝浣忉尩?，當(dāng)架橋機(jī)運梁至待架橋墩后，先固定主支腿在橋墩上令其發(fā)揮支撐作用，放下原本折疊的輔助支腿懸空，然后在后車和主支腿上驅(qū)動器的共同驅(qū)動下，前車與攜梁主機(jī)前滑至此孔要架箱梁另一端的待架橋墩。此時，輔助支腿恰好可支于此橋墩替代主支腿發(fā)揮支撐作用，而主機(jī)上懸掛的箱梁前端剛剛到達(dá)主支腿所在橋墩處，做好下一步架梁的準(zhǔn)備工作。“在這一過程中，由于主支腿有獨立支撐架構(gòu)，所以前車、后車、攜梁主機(jī)都向前滑動，而主支腿在第一個橋墩處支撐整機(jī)不動，就像拉出抽屜的過程。” 然后，開始架梁。“由輔助支腿支撐，主支腿提起，在后車驅(qū)動下與攜梁主機(jī)前滑追至另一端橋墩，主支腿與輔助支腿重合，此箱梁恰位于兩個待架橋墩之間的上方，遂緩緩落梁就位，完成一孔箱梁架設(shè)?！眲⒓挝湔f。“通過兩條支腿的交替作用，實現(xiàn)省時省地省力的抽屜式作業(yè)，解決了橋隧相連處無法架梁的難題?！眲⒓挝浣榻B，目前已經(jīng)有5臺流動式架橋機(jī)在高速鐵路滬昆線、京福線、吉琿圖線等線路建設(shè)工地執(zhí)行架梁任務(wù)。 工時可縮短近一半 用工可減少一半，成本要比國外運架一體機(jī)低五六百萬元 “由于沒有導(dǎo)梁，我們的流動式架橋機(jī)在架設(shè)首末孔梁時作業(yè)程序會簡單，施工時間也會縮短。”劉嘉武介紹，國外的運架一體機(jī)架設(shè)首末孔梁要多三四倍的時間。由于山區(qū)的橋往往比較短，他們有時甚至可以做到架一座橋節(jié)省一半時間。而且，架梁時需要的工人數(shù)量也大大減少，運架分離的架橋機(jī)作業(yè)時至少要30個人，而流動架橋機(jī)17個人就綽綽有余。 此外，劉嘉武研制的流動式架橋機(jī)比國外的架橋機(jī)在成本上降低了很多。劉嘉武給筆者算了一筆賬，國外架橋機(jī)的一根導(dǎo)梁重達(dá)340噸，而且上面還布滿液壓等設(shè)備，所以他們的成本要比國外的運架一體機(jī)低五六百萬元。而且，在施工單位中有許多閑置的高位運梁車，可將此車改制成流動式架橋機(jī)的走行部，減少設(shè)備閑置所造成的浪費。據(jù)劉嘉武介紹，目前正在生產(chǎn)的第六臺流動式架橋機(jī)的走行部就是用運梁車改制的。 提高了工作效率、節(jié)約了人力成本，還降低了購置費用，使得SLJ900/32型流動式架橋機(jī)一推出就獲得市場的認(rèn)可。而且對高速鐵路設(shè)計單位來講，也是一個極大的利好消息。他們不必再考慮進(jìn)出隧道首末孔梁的架設(shè)問題，可根據(jù)地形、地質(zhì)條件確定首末孔梁的合理位置?！半S著我國鐵路的快速發(fā)展，還會出現(xiàn)各種施工難題，我們的任務(wù)就是要不斷解決這些難題，為我國的鐵路建設(shè)出一份力?！辈稍L結(jié)束時，劉嘉武告訴筆者，從2006年到現(xiàn)在，他們已經(jīng)研發(fā)了十余種大型鐵路架運機(jī)械?！艾F(xiàn)在國家又在發(fā)展時速200公里的客貨混跑高速鐵路，它的箱梁是T形梁，而且隧道的斷面最寬處縮小到12.06米。我們經(jīng)過測算，只要對現(xiàn)有的架橋機(jī)進(jìn)行適當(dāng)修改，就可以滿足客貨混跑的高速鐵路建設(shè)要求?！? |
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