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1、桥隧相连隧道内架设桥梁改良技术研究报告中铁三局集团有限公司平朔公司东露天煤矿铁路专用线铺架工程项目经理部二0一四年一月目录一、研究背景11.1 工程概况11.2重、难点工程11.3重、难点工程概况21.4课题的提出21.5 拟解决的主要问题3二、研究方案、技术路线32.1 主要研究过程32.2研究的方法4三、主要研究内容43.1确定研究内容43.2关键技术73.3改造技术研究9四、工程应用情况10五、经济、社会效益分析115.1经济效益125.2社会效益12六、环保、节能效益分析13七、同类技术对比分析13八、总结138.1 主要研究成果138.2 创新点148.3 推广应用前景148.4 目
2、前存在问题及下步改进思路15一、研究背景1.1 工程概况平朔公司东露天煤矿铁路专用线由既有平朔专用线店坪站接轨，起点DK0+000=平朔线K10+464.84，专用线出站后与安太堡、安家岭专用线并行约1.5km。在DK2+000后转向东偏北方向过小平易乡上泉观村、上马石村、梁坡村至赵家口水库，线路跨越赵家口水库下游，至马营河腊豁口处跨马营河，在林家口村附近设林家口中间站，之后沿马营河东岸阶地北上至上面高村设东露天环线装车站。线路正线全长27.0km（东露天站中心），至环线终点DK30+105.48，线路全长30.105km。在梁坡村附近预留梁坡站。第三工程段主要承建全线铺架工程。主要施工内容为
3、：价购或预制、架设T梁162孔，湿接缝；正线铺轨27.406km；站线铺轨18.62km；铺设单开道岔20组，交叉渡线2组，铺一级碎石道碴13.5万立方米，沉落整修、线路备料，线路有关工程及大临工程等。1.2重、难点工程平朔东露天煤矿铁路专用线为单线铁路，隧道建筑限界采用GB146.2-83，桥梁采用通桥（2005）2101I,隧道净空小（7.45m）、桥梁高（2.85m），架设难度大。在此之前线桥公司还未进行过桥隧相连仅为7.3m的桥梁架设，过孔需在隧道内完成，架桥时部分机体需在隧道内完成，没有可供参考依据。平朔东露天煤矿铁路专用线工期仅为93天，为保证顺利完成业主要求工期，此桥架设成为平朔
4、线重、难点工程。1.3重、难点工程概况圣佛崖2#隧道全长457m，进口47.8m位于半径600m的曲线上，隧道内线路坡度为10及8的上坡（铺架方向），隧道净空为7.45m,隧道出口到圣佛崖3#大桥胸墙距离仅为7.3m，圣佛崖3#大桥为5孔32m单线桥，位于8的直线坡道上。梁型：通桥（2005）2101，桥梁自重：139吨, 架梁方向是店坪东露天，固定支座在店坪方向。圣佛崖3#大桥采用DJ-168公铁两用架桥机进行架桥，架设圣佛崖3#大桥第一孔桥梁时架桥机部分机体需在圣佛崖2#隧道内完成。 1.4课题的提出1、平朔东露天煤矿铁路专用线为单线铁路，隧道建筑限界采用GB146.2-83，桥梁采用通桥
5、（2005）2101I,隧道净空小（7.45m）、桥梁高（2.85m），架设难度大。2、在此之前线桥公司还未进行过桥隧相连仅为7.3m的桥梁架设，过孔需在隧道内完成，架桥时部分机体需在隧道内完成，没有可供参考依据。3、平朔东露天煤矿铁路专用线工期仅为93天，为保证顺利完成业主要求工期，此桥架设成为平朔线重、难点工程。1.5 拟解决的主要问题本课题拟解决的主要问题是为了DJ168架桥机在保证安全和质量的前提下在单线隧道内成功架设32m简支T梁，同时确保业主工期不受影响。（1）如何降低架桥机整机架梁高度；（2）如何实现架桥机隧道内过孔； （3）降低架桥机高度后，如何保证吊梁净空；（4）如何降低轨道
6、结构高度。二、研究方案、技术路线2.1 主要研究过程（1）成立课题组，搜集现场数据及DJ168架桥机各个方面的技术资料，组织进行学习和研讨，拟定初步改造方案。（2）根据现有架桥机结构特点进行专项研究，结合以往的经验，通过施工现场实地考察，收集相关数据及问题，反复研究形成架桥机整体限界和轨道结构的技术改造方案。（3）组织课题组所有成员对方案进行全面分析、讨论提出初步改进方案。（4）与架桥机厂家沟通确认对架桥机改造、结构变动，不影响架桥机架梁时的安全系数。（5）对方案进行实施，同时考察方案实行效果，通过实践中总结经验，对改进方案进行进一步优化改进，对新出现的问题进一步总结、分析、讨论，最终形成最优
7、化的设计改造方案。2.2研究的方法通过实地考察，对比以往施工经验，收集各方面资料，通过各方讨论，总结制定初步解决方案，通过施工中实践，对方案进行技术改进，制定相应的方案、质量控制措施与解决办法，最终形成高质量、高效率的改造方案。为今后架桥机的全面发展提供有力的技术支持。三、主要研究内容3.1确定研究内容技术人员和机械人员对圣佛崖2#隧道及圣佛崖3#大桥进行了现场实测，同时对DJ168架桥机正常架梁时进行有关数据测设，其测量结果如下： 现场实测数据 表3-1 名 称设计数据实测数据隧道底板至顶面净高7.45m7.52m隧道宽（电缆槽顶）4.5m4.53m架桥机3#柱位置净空6.11m6.18m线
8、路坡度88.5隧道口至大桥胸墙距离7.3m7.35m轨道高度（含15cm道碴）0.571m0.571mDJ168架桥机正常架梁时实测数据 表3-2名 称设计数据实测数据架桥机架设时最高点至轨面高度 8.537m8.5m2#柱横梁至吊梁行车净空3.3m 3.34m起吊后梁底至轨面距离1.35m1.5m横移轨道长度5.28m5.2m大臂顶至轨面距离 7.087m7.1m梁底至吊梁行车净空0.43m 0.54m3#柱至轨面高度6.305m6.25m运梁台车（含梁底垫木）0.95m1.03mDJ-168架桥机架桥时实测高度与隧道限界对比图 图3-1DJ-168公铁两用架桥机示意图 图3-2 根据现场调
9、查可以得出：1. 由轨排结构尺寸、隧道内石碴厚度、架桥机大臂上动力桁线及发动机仓高度等因素影响DJ-168公铁两用架桥机高度，正常架桥时架桥机高度约为9.258m，隧道限界高度仅为7.52m，隧道高度不能满足架桥机架桥施工要求。2.架桥机正常架桥施工时工作宽度为5.2m，隧道限界宽度仅为4.53m，架桥机架桥施工宽度不满足隧道限界宽度要求。3.圣佛崖2#隧道离圣佛崖3#大桥胸墙仅为7.35m，架桥机3#柱架桥时需支立在隧道内，架桥机3#柱至隧道底板距离为6.876m，隧道内3#柱位置净空仅为6.18m不能满足DJ-168架桥机架桥要求。 3.2关键技术 影响桥梁架设原因及改造表 表3-3序号
10、末端原因改造对策 达到效果 措施 备注 1 动力桁线及发动机仓使桥机高度过高将动力线桁架及发动机仓顶部拆除 整体高度降低 1、将动力线桁架移至大臂外侧 2、将发动机仓顶部高出部分拆除 图3-3 2 过孔时3#柱高度超隧道限界降低过孔时3#柱的高度 便于隧道内支立3#柱 将3#柱底部调整节拆除 图3-4 3 1#、2#柱横移轨道宽度超隧道限界减小架桥机宽度满足隧道限界要求 便于隧道内过孔及桥梁架设 1、将1#、2#柱横移轨道及横移走行轮拆除 2、将隧道部分水沟及电缆槽拆除图3-54 隧道内石碴厚降低隧道石碴高度保证吊梁行车与轨顶之间净空距离1、将隧道内底碴清除 图3-6 5运梁台车驾驶室高降低架
11、桥机走行高度 不影响DJ168架桥机通过隧道 拆除2#车驾驶室图3-86轨排结构尺寸高采用无枕轨道降低轨排结构高度 保证桥梁可起吊采用轨距拉杆每米2根进行轨距调整、固定；无枕轨道地段用进行硬杂木抄垫，左右钢轨下用长70cm宽15cm高10cm硬杂木抄垫7运梁台车垫木高降低将运梁台车高度 增加吊梁净空距离 将运梁台车梁底垫木更换为5cm硬杂木82#柱净空小增加吊梁2#柱净空距离 满足吊梁净空要求 过孔完成后2#柱用方木抄垫35cm高9支座与桥梁整体结构高降低梁体整体高度 保证喂梁及墩顶移梁安全 1、吊梁前将梁底支座拆除 2、桥梁支座在墩顶安装 图3-3.将动力线桁架及发动机仓顶部拆除改造后，整体
12、高度降低1.395m 图3-4.将3#柱底部调整节拆除 改造后，便于隧道内支立3#柱图3-5.将2#柱横移轨道及横移走行轮拆除 改造后，可降低高度0.56m，便于隧道内过孔及桥梁架设 图3-6.降低轨道结构尺寸 轨道结构降低0.295cm，可保证吊梁行车与轨顶之间净空距离，保证桥梁可起吊。3.3改造技术研究 图3-7 图3-8根据图3-7、图3-8所示，经过架桥机改造及轨道降低后，可得出结论： 1.隧道限界可以满足3#柱架桥支立高度；2.隧道限界可以满足架桥机大臂高度； 3.降低后吊梁净空为3.18m，通过现场实测满足吊梁需求。4.对于架桥机改造及拆除的设备不影响架桥机的性能和安全性，满足架桥
13、机架桥要求。四、工程应用情况桥隧相连隧道内桥梁架设改良技术研究项目在平朔项目桥梁架设中得到了应用，该改良技术以确保安全架设为宗旨，对架桥机整体限界和轨道结构进行了技术改造，解决了以下技术难题：1.将 动力线桁架移至大臂外侧并将发动机仓顶部多余部分拆除，拆除后降低高度1.39m。2.将2#柱横移轨道及横移走行轮拆除，拆除后可降低高度0.56m。3. 采用无枕轨道降低轨排结构高度，用轨距拉杆每米2根进行轨距调整、固定；无枕轨道地段用进行硬杂木抄垫，左右钢轨下用长70cm宽15cm高10cm硬杂木抄垫轨道结构降低0.295cm，可保证吊梁行车与轨顶之间净空距离，保证桥梁可起吊。4.其他改造：将3#柱
14、底部调整节部分拆除，拆除后便于隧道内支立3#柱；拆除2#车驾驶室，便于架桥机通过隧道；将运梁台车梁底垫木更换为5cm硬杂木增加吊梁净空距离；架设时将2#柱向下移动一个销孔可降低0.25m；过孔完成后2#柱用方木抄垫35cm厚以便满足吊梁净空要求。以上改造均不影响架桥机承重结构，可保证桥梁安全架设。DJ168架设32m桥梁正常情况下整体高度为9.258m（架桥机最高点至路基）吊梁净空为3.66m，通过以上部位的改造，架桥机架设32m桥梁时整体高度为6.82m，吊梁净空为3.18m可以满足单线隧道桥梁架设净空（7.45m）。通过在平朔项目的成功实施，桥隧相连桥梁架设所需时间为8小时，不影响业主对于
15、工期的要求，同时对同类设备桥梁架设有重要参考价值，将会有很广的应用前景。可在更多的工程中推广使用，将取得很好的社会效益。五、经济、社会效益分析圣佛崖2#隧道全长457m，进口47.8m位于半径600m的曲线上，隧道内线路坡度为10及8的上坡（铺架方向），隧道净空为7.45m,隧道出口到圣佛崖3#大桥胸墙距离仅为7.3m，圣佛崖3#大桥为5孔32m单线桥，位于8的直线坡道上。梁型：通桥（2005）2101，桥梁自重：139吨, 架梁方向是店坪东露天，固定支座在店坪方向。圣佛崖3#大桥采用DJ-168公铁两用架桥机进行架桥，架设圣佛崖3#大桥第一孔桥梁时架桥机部分机体需在圣佛崖2#隧道内完成。这对
16、于架桥机来说技术难度较大。中铁三局集团有限公司平朔公司东露天煤矿铁路专用线铺架工程项目经理部成功进行了桥隧相连桥梁架设施工，确保后续铺架工程顺利进行，未对业主要求工期造成影响，取得了良好的经济和社会效益。5.1经济效益线桥工程公司第三工程段是一支以铁路铺轨架桥为主的专业施工队伍，自成立以来一直致力于普通铁路施工发展，先后参加了西河铁路、成都北编组站、两伊铁路、平朔铁路、准朔铁路和府谷铁路等新建铁路项目的铺轨架桥施工。随着中国高铁的发展，“四纵四横”铁路快客通道和六大城际快客系统的实现，普通铁路目前主要以货运为主，大多在山区、丘陵等地质条件比较恶劣的地区兴建，作为一支以普通铁路施工为主的铺架施工
17、队伍，第三工程段在施工过程中不断攻克普铁施工技术难点，保证施工质量，确保中铁三局线桥公司在今后中国普通铁路领域占有一席之地。5.2社会效益该改造方案的成功实施，确保后续铺架工程顺利进行，未对业主要求工期造成影响，赢得了建设单位和监理单位的好评，提升了企业形象，取得了良好的社会效益。六、环保、节能效益分析桥隧相连隧道内架设桥梁改良技术研究方案的成功实施在平朔项目建设中取得了良好的环保、节能效益。主要体现在以下方面：1.通过对架桥机整机限界和轨道结构的改造，未增加燃油消耗，未增加有害气体的排放，未对施工范围内施工环境造成恶劣的影响。2. 通过对架桥机整机限界和轨道结构的改造，使隧道及桥梁在未变更的
18、前提下顺利完成了桥梁架设施工，避免了已完成隧道及桥梁的二次施工，同时避免了周边水土、空气质量等的二次破坏。七、同类技术对比分析根据了解桥隧相连隧道内架设桥梁前，需将隧道出口改为明洞或将隧道底板降低以增加隧道净空，以便完成隧道内桥梁架设施工，通过对架桥机整机限界和轨道结构的改造在隧道不变更的前提下能顺利完成隧道内桥梁架设任务，并对建设单位施组工期不造成影响，同时业主及施工单位都节省了大量资金的二次投入。八、总结8.1 主要研究成果1、完成此次隧道口架梁任务后进行了施工总结，优化了施工工艺，并完善了专项施工方案，在桥隧相连架桥时收集了相关数据，以利于将来类似工程施工。 2、严格按照架桥机及铁路相关
19、规范执行，分析计算应有足够的安全系数。情况复杂时，必须通过试运试吊。制定的措施，不得违反安全操作和工作质量的规定。咨询设计生产单位进行设计计算，对架桥机改造、结构变动，应得到厂家认可以满足要求。 隧道内架梁时各项数据收集序号名称实测数据1大臂至隧道顶高度0.63m2吊梁后梁底至2#柱横梁净空0.47m3起吊后梁底至轨面距离1.07m43#柱至隧道顶及隧道边距离0.19m、0.25m5轨道高度0.286m6运梁台车（含梁底垫硬杂木）0.85m8.2 创新点通过对架桥机整机限界和轨道结构的改造，使DJ168架设32m桥梁正常情况下整体高度的9.258m（架桥机最高点至路基）减少至6.82m，将高度
20、降低2.438m，大大提升了此架桥机的架桥性能。8.3 推广应用前景随着中国高铁的发展，“四纵四横”铁路快客通道和六大城际快客系统的实现，普通铁路目前主要以货运为主，大多在山区、丘陵等地质条件比较恶劣的地区兴建，将会出现许多桥隧相连桥梁架设情况，此技术的应用一定会得到推广和普及。因此本项目的成果推广应用前景广阔。8.4 目前存在问题及下步改进思路由于施工环境的多变性，很多因素都给架桥带了前所未有的新的困难，现有的架桥机和工艺已经不能完全满足全部施工要求。（1）进一步研究和改进架桥机整机限界；（2）进一步优化施工方案；（3）需要进一步结合现场实验对架桥机使用性能的研究；（4）学习国外先进技术，不断提高国内隧道内架设桥梁技术水平，使得此技术在铁路工程项目中应用更加成熟。
