时速250km的铁路隧道架梁分析

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　　【摘 要】介绍了时速250km的铁路隧道架设箱梁施工方法，桥位现浇梁；扩大隧道断面；改进梁穿隧道，运架一体机穿隧道架设、低高度运梁车架设。通过施工以及经济方案进行了比较，对施工组织具有参考价值。
　　【关键词】过隧道箱梁；桥位现浇；扩大断面；后浇翼缘板；运架一体机；低高度运梁车
　　
　　1 概述
　　近年来，高速铁路、客运专线建设迅速发展，多条线路开工建设。山区、丘陵地带客运专线建设受地形限制，往往是桥隧频繁相间。对于隧道中间的桥来说，箱梁穿隧道运输就成为施工组织重点考虑问题。不同标准客运专线隧道和箱梁的断面如下：
　　隧道断面表
　　设计时速（km/h） 轨面上的有效断面（m2） 半径（cm） 圆心至轨面高（cm） 隧道最大宽度（cm）
　　250 92 641 227 1282
　　300 100 665 242 1330
　　箱梁的断面尺寸
　　设计时速（km/h） 部颁标准 梁长（m） 梁宽（m） 支点处梁高
　　（m）
　　250 通桥（2009）2229 32.6 12.2 2.6
　　300 通桥(2008)2322A 32.6 12 3.05
　　300km标准隧道断面大，箱梁宽度小，穿隧道运输不会受影响。而250km标准桥面较宽且隧道断面相对较窄，是过隧架梁的最不利工况。则需要重点分析研究，
　　青荣客运专线地处丘陵地区，包含隧道间架梁的工程。根据工程分布情况，合理安排桥梁箱梁施工组织段落，隧道、箱梁统计见下表：
　　穿隧道运箱梁数量统计表
　　工点名称 中心里程 隧道
　　长度 箱梁
　　孔数 过隧道
　　孔数 梁场位置
　　架梁孔数 24 24 福山梁场(DK187+034)
　　谭家庄隧道 DK186+540.00 260
　　架梁孔数 27
　　福山梁场 DK187+034
　　架梁孔数 32
　　西庄隧道 DK190+360.00 360
　　架梁孔数 74 74
　　车山隧道 DK200+260.00 880
　　架梁孔数 5 5
　　架梁孔数 131 131 牟平梁场(DK247+800)
　　金山隧道 DK237+100.00 600
　　架梁孔数 289
　　牟平梁场 DK247+800
　　架梁孔数 157
　　烟墩山隧道 DK253+370.00 720
　　架梁孔数 88 88
　　架梁孔数 43 43 威海梁场（DK72+600)
　　孟家疃隧道 DK268+892.50 295
　　架梁孔数 82 82
　　威海梁场 DK72+600
　　架梁孔数 74
　　虎山隧道 DK278+802.50 1205
　　架梁孔数 48 48
　　小南山隧道 DK282+145.00 470
　　架梁孔数 32 32
　　架梁孔数 27 27 荣成梁场（DK303+080）
　　西字城1号隧道 DK290+795.00 330
　　架梁孔数 3 3
　　西字城2号隧道 DK291+365.00 250
　　架梁孔数 44 44
　　梁帽山隧道 DK293+765.00 1030
　　架梁孔数 32 32
　　文登 DK296+800.00
　　韩家隧道 DK298+530.00 620
　　架梁孔数 12 12
　　立驾山隧道 DK301+000.00 1100
　　荣成梁场 DK303+080
　　… … …
　　根据施工组织安排，通过梁场到桥梁工点的途中，需要经过的隧道有13座8120米，共621孔箱梁。
　　根据青荣线现场调查资料，针对上述621孔箱梁分别采取①桥位现浇梁，②扩大隧道断面运梁，③后浇翼缘板箱梁穿隧道，④改进运梁车穿隧道，共四个施工方案分别进行分析说明。
　　2 桥位现浇梁
　　采用桥位现浇梁，一般适合梁的孔数比较少的情况，例如隧间几孔梁的工程，无需采用大型的机械进入，节省机械租用费。青荣线隧间梁数量多，费用大，不是很经济，部分在深沟地段的施工难度大，造成施工成本高。根据青荣线本段现场勘查工程条件计算分析该621孔箱梁桥位现浇费用，并与预制梁费用比较，见下表：
　　现浇与预制架设梁的费用差
　　现浇梁孔数（孔） 现浇梁指标（元） 预制梁指标（元） 架设梁指标（元） 指标差值（元） 费用差值（万元）
　　621 945607.73 652283.1 94799.83 198524.8 12328.4
　　现浇梁较预制梁费用增加12328.4万元
　　3 扩大隧道断面运梁
　　如果隧道按照时速300km/h的隧道断面扩孔，扩孔隧道内轮廓轨面以上净空面积为100m2，经过分析以及现场调查，100m2断面可以采用普通的运梁车通过隧道的。
　　扩大隧道断面避免了桥在深沟地段的现浇梁的施工难度大的问题，并且对于大规模的隧间梁来说，投资相对节省，目前在宁安城际有应用。
　　本段隧道长度共计8120米，根据现场钻探勘查地质资料，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩长度分别为500、2010、2110、3500米，根据不同断面各级围岩隧道设计工程数量分别计算不同断面工程投资对比见下表：
　　扩大断面与不扩大断面的费用比较
　　围岩级别 长度（米） 100m2断面
　　指标（元） 92m2断面
　　指标（元） 指标差（元） 费用差
　　（万元）
　　Ⅱ级 500 38357.2 36530.99 1826.21 91.31
　　Ⅲ级 2010 36889.97 34367.55 2522.42 507.0
　　Ⅳ级 2110 66085.83 58938.56 7147.27 1508.1
　　Ⅴ级 3500 112636.52 96630.13 16006.39 5602.2
　　费用合计 7708.6
　　扩大隧道断面较不扩大断面费用增加7708.6万元。
　　4 后浇翼缘板箱梁穿隧道
　　武广、石太等客运专线箱梁运输过隧道时就采用了后浇翼缘板施工方案。经调查，石太线后浇翼缘板增加投资7.4万元/孔，如果按照石太的指标，全线621孔箱梁后浇翼缘板需要增加费用4595.4万元。青荣线通桥（2009）2229标准梁，梁宽12.2米，支点处梁高2.6米。2229梁翼缘很小，并且翼缘施工难度大，在地形条件复杂山区，翼缘模板拼装困难，吊装平车容易使箱梁接缝处发生变形以及轨道侧位移，质量控制难度大。
　　目前山区、丘陵地区客运专线隧道间箱梁极少再采用此施工方案。
　　5 改进运梁车穿隧道架设
　　目前改进运梁车过隧道有两种方式：①采用运架一体机②采用超低位运梁车。
　　5.1 运架一体机通过隧道的断面图为：
　　
　　
　　运架一体机，仅有秦皇岛天业通联和北京万桥生产，全国目前投入运营的也只有几台，随着客运专线的发展，运架一体机也必将得到很好的应用。运架一体机吊运架箱梁最大重量为900吨，工作时最小水平曲线半径2000m，运行速度空载 0~7公里/小时，满载0~3.5公里/小时 ，最快架设速度（5公里运距）4--5孔/天。运架一体机运梁过隧时，箱梁两侧距离隧道内壁距离均为2800mm左右，能够通过路基的方法和提升的方法架设梁，假如运架施工意外受阻，可随时调头转移工地，架另一方向的桥梁。隧道不需要做二次仰拱。
　　提升具体的步骤为：运架梁机调整至低位，调整主梁卷扬将箱梁降至合适高程；运架梁机1-2km/h的速度前行通过隧道，过程中加强监护，运架梁机前方要有专人带路，梁面的四角及接触网支座要有专人监护；出隧道后主梁卷扬升起箱梁至正常运输高度。工作效率略低于运梁车配架桥机方案。目前在南广铁路、南钦铁路得到推广应用。
　　5.2 低高度运梁车通过隧道的断面图为：
　　
　　
　　超低运梁车，仅有秦皇岛天业通联生产的TCL超低运梁车，资源较运架一体机更加稀缺，整车最低位置1 900 mm，在重载运输箱梁过隧道时，整车最低位置2 000 mm。运梁车驮梁进出隧道口时，存在±3％坡同平面过渡的工况。超低运梁车可通过悬挂油缸自身行程的伸长或缩短来自动适应坡道，并顺利通过隧道口。隧道需要做二次仰拱。
　　具体的步骤为：过隧道前，托梁小车进行拆解；运架梁机1-2km/h的速度前行通过隧道，运输时，混凝土箱梁直接支撑在边侧大吨位油缸上，以降低整机的运输高度；运架梁机前方要有专人带路，梁面的四角及接触网支座也要有专人监护；工作效率与运架一体机相当。目前南广铁路也有应用。
　　6 结论
　　根据以上的分析比较，在落实运架一体机设备资源情况下，青荣客运专线最终采用维持250km标准隧道断面，采用运架一体机施工方案。
　　对于其他250km标准山区、丘陵地带客运专线隧道间箱梁施工方案的选择，应当考虑施工机械资源情况，结合现场工程分布、施工条件情况，根据上述分析方法综合分析，确定适宜于本项目特点的合理施工组织方案。
　　
　　
　　参考文献：
　　[1]铁建设[2009]226号文公布的《铁路工程施工组织设计指南》。
　　[2]王兴铎教授，关于运架一体机过隧架梁的调研报告。
　　[3]北京万桥，完整运架一体方案介绍，2010（2）。

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