《交通運輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第四部分裝備《高速鐵路 40 米跨 1000 噸級箱梁過隧運架成套裝備》?

本期項目簡介

完成單位: 中鐵科工集團有限公司、 中鐵工程機械研究設(shè)計院有限公司

主要完成人: 李珍西、 沈超、 張智瑩、 尹衛(wèi)、 陳家樂、 錢尚溢、 袁宏超、 鄒杰、 施成、 唐婭玲

項目簡介

　　(一)項目背景

　　我國高鐵橋梁里程占線路全部里程的比例最高達82%,常用跨度混凝土簡支箱梁的里程長度占橋梁總里程基本在80%以上,其中以跨度32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁橋為主。若采用跨度40m預(yù)制架設(shè)簡支梁,優(yōu)勢明顯:一是可顯著提高橋梁的跨越能力、減少墩臺基礎(chǔ)的數(shù)量、增加橋梁跨度布置的適應(yīng)性、減少現(xiàn)澆小跨度連續(xù)梁橋和大跨度簡支梁橋的數(shù)量;二是可減少預(yù)制架設(shè)等施工作業(yè)的班次、減少隱蔽工程的防護工作量、提高施工效率;三是綜合造價比既有橋梁預(yù)計可降低3%~5%。

　　(二)技術(shù)概況

　　針對鄭濟高鐵40米跨1000噸級預(yù)制簡支箱梁運輸架設(shè)需求,中鐵機械院通過系統(tǒng)性研究,創(chuàng)造性地研制了高速鐵路40米跨1000噸級箱梁過隧運架成套裝備。研制了低高度運梁車,采用U形結(jié)構(gòu)車體、滑板式馱梁臺車、輪距可調(diào)輪組等專利技術(shù),解決了運梁及馱運架橋機過隧難題。發(fā)明了可交替折疊縱移的中支腿和空間環(huán)閉十字鉸連接的后輔助支腿,解決了架橋機隧道口架梁和轉(zhuǎn)場支撐的難題。開發(fā)了支腿支反力實時監(jiān)測系統(tǒng),提出了基于機器視覺圖像識別的智能插銷技術(shù),構(gòu)建了架橋機安全作業(yè)控制模型,實現(xiàn)了架橋機實時安全監(jiān)控。研究應(yīng)用了三維激光雷達掃描識別技術(shù),實現(xiàn)了運梁車輔助安全駕駛。

　　(三)適用范圍

　　高速鐵路40米跨1000噸級箱梁過隧運架成套裝備適用于時速250~350km鐵路客運專線20m、24m、32m、40m標準和20~40m之間的非標雙線整孔預(yù)制箱梁的運輸與架設(shè)。能夠滿足進隧道-20m架梁,出隧道口+5m架梁。實現(xiàn)對曲線線路箱梁的架設(shè),架梁曲線半徑可達1500m,適應(yīng)架設(shè)最大縱坡30譯。

　　(四)獲獎情況

　　2020年,“高鐵1000噸級箱梁運架搬提成套施工設(shè)備冶獲得中國工業(yè)大獎表彰獎;2021年1月,“高速鐵路40米跨1000噸級箱梁過隧運架成套裝備冶獲得中鐵高新工業(yè)股份有限公司科技進步獎特等獎。

項目創(chuàng)新點

　　(1)首創(chuàng)并研制的高速鐵路40米跨1000噸級預(yù)制箱梁架運成套裝備,可實現(xiàn)40米跨1000噸級預(yù)制箱梁、兼容不同類型不同跨度雙線預(yù)制箱梁的架設(shè)以及智能監(jiān)控和遠程運維,并且可滿足隧道口架梁以及馱運穿越隧道的要求。

　　(2)首創(chuàng)并研制的高速鐵路40米跨1000噸級箱梁架橋采用可變位、伸縮、翻折等不同功能的多支腿組合,滿足線路復(fù)雜施工和轉(zhuǎn)場需求。

　　(3)首創(chuàng)并研制的高速鐵路40米跨1000噸級箱梁運梁車采用U型車體、輪距可調(diào)輪組、高度可調(diào)的滑板式馱梁臺車,滿足了40米跨1000噸級箱梁及32m、24m不同梁型的運輸及過隧道需求。

　　(4)首次研發(fā)并實現(xiàn)了適應(yīng)高速鐵路40米跨1000噸級箱梁架設(shè)施工的轉(zhuǎn)場馱運施工組織方法。

　　(5)研發(fā)出適用車體與輪組布置為上下式“品冶字形的運梁車輪組用整體安裝技術(shù)及其裝置。

　　(6)通過對運梁時路面三維激光雷達掃描識別線路中心輔助駕駛、架梁時基于機器視覺的銷軸插拔實時監(jiān)測和關(guān)鍵支腿支反力監(jiān)測等各工序關(guān)鍵點安全數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和采集,構(gòu)建出端到云的作業(yè)安全模型實現(xiàn)遠程運維及大數(shù)據(jù)分析服務(wù),并讓其參與控制,提升了運架設(shè)備的自動化、智能化水平,提高了施工的安全性。

同類項目比較

　　40米跨1000噸級箱梁過隧運架成套裝備為國內(nèi)外首創(chuàng),兩年內(nèi)無同型對比產(chǎn)品,其總體技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平。截至2020年10月,國內(nèi)出現(xiàn)了1000噸過隧運架成套裝備。國內(nèi)同類技術(shù)對比見表1。

應(yīng)用案例

　　中鐵二局承擔(dān)鄭濟高鐵鄭州至濮陽段鄭州黃河特大橋北岸引橋ZPZQ-VI標段,標段內(nèi)共有鐵路簡支梁353片,其中32m梁9片,40m梁344片,現(xiàn)澆梁3座,鋼衍梁1聯(lián)。為滿足施工要求,使用了中鐵機械院研制的40米跨1000噸級過隧運架成套裝備。

　　此套設(shè)備為國內(nèi)外首創(chuàng),從2018年5月份到達現(xiàn)場,歷時三個月完成安裝調(diào)試,并于2018年9月29日在河南新鄉(xiāng)鄭濟高鐵鄭璞段完成首架(見圖1),此次架設(shè)的成功,使我國成為首個實現(xiàn)高速鐵路跨度40米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁整孔預(yù)制和架設(shè)的國家。

　　截至2020年6月18日,該項目已完成中鐵二局承建標段所有353片預(yù)制箱梁的架設(shè),其間完成10次托運轉(zhuǎn)場?，F(xiàn)場使用證明,該設(shè)備性能穩(wěn)定、操控便捷、安全性高、人機交互好,現(xiàn)場勞動強度低、作業(yè)效率高。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　(一)社會效益

　　40米跨1000噸級過隧運架成套裝備的首架,首次實現(xiàn)了高速鐵路40米跨1000噸級預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁采用大型成套運架成套裝備整孔架設(shè)以及規(guī)?；瘧?yīng)用,是國內(nèi)外高速鐵路建造技術(shù)的重大提升,開辟了鐵路客專箱梁運架的新模式,使我國成為首個成功運用高鐵跨度40米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁整孔預(yù)制和架設(shè)的國家。

　　(二)經(jīng)濟效益

　　高速鐵路40米跨1000噸級箱梁過隧運架成套裝備已有4臺套投入使用,截至目前,首臺套已完成標段內(nèi)全部353片千噸箱梁架設(shè),第二、三、四套設(shè)備分別在福廈高鐵漳州段、廣汕鐵路陸豐東制梁場、南沿江鐵路武進制梁場。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前為施工企業(yè)創(chuàng)造產(chǎn)值逾4000萬元。