40米千噸箱梁被穩穩放在了高鐵橋墩上

孔祥文 本報記者 矯 陽

近日，南沿江城際建設跨疏港特大橋13號至14號橋墩之間，中國鐵建股份有限公司的建設者駕駛着兩台超級架橋機，即我國自主研製的高鐵施工裝備——40米跨1000噸運架成套設備，成功將第一片長40米的千噸高鐵箱梁穩穩放置於樑上。這是國內第一個大規模採用千噸箱梁的高鐵工程，是中國高鐵重大科研創新成果——“高速鐵路大跨度簡支箱梁建造關鍵技術研究—提運架設備”的正式工程化應用。

節約用地必須減少橋樑橋墩

南沿江城際鐵路全長278.53公里，是國內首條由地方政府主導投資建設的城際鐵路，位於江蘇省境內、長江下游南岸，設計速度350公里每小時。

“這條高鐵是繼鄭濟鐵路、福廈鐵路試驗使用40米簡支箱梁後，我國第一條正式大規模採用千噸40米箱梁建設的高鐵。”上海鐵路局集團南沿江城際鐵路項目指揮長何志超説，此前，我國時速350公里的高鐵建設大多采用無砟32米簡支箱梁，梁體重量達900噸。

相比32米簡支箱梁，40米箱梁梁體長度增加8米，使橋墩間跨增加7.8米，梁高僅增加0.2米。“採用40米箱梁，平均將每延米重量降低6%，且跨度增加使梁體和橋墩數量減少20%，有效節省了工程建設佔地。”中鐵二十二局南沿江鐵路項目負責人劉茂權説。

“隨着高鐵建設規模的增大，面臨的地形地質、環境條件越來越複雜，跨越河流、溝谷的高墩橋樑以及軟基沉陷地區的深基礎橋樑越來越多，下部橋墩結構在橋樑建設費用中的比重較大。”中鐵科工集團機械院橋樑機械研究所負責人李珍西説，為節約用地、降低建設成本，減少橋樑橋墩成為國鐵集團科研立項的課題之一。

橋墩跨度設置從32米提至40米

我國高鐵橋樑箱梁制架技術先後歷經兩次重大提升和突破。第一次是在2000年採用重600噸、長24米箱梁建造技術；第二次是在2006年採用重900噸、長32米箱梁建造技術，也是目前高鐵建設大範圍應用的技術。

箱梁制架重量和橋箱梁長還能否再提升？

“當簡支箱梁橋的跨度大於32米時，此前只能採用原位澆築的簡支箱梁橋或者連續梁、連續剛構橋，經濟性指標下降且質量控制難度較大。”劉茂權説。

針對高鐵橋樑建設急需實現跨度40米及以上預應力混凝土簡支箱梁的規模化應用的情況，為適用於高鐵沿線制梁場集中預製、運梁車移運、架橋機架設的施工模式，中國鐵道科學研究院在立項“新一代高速鐵路建設關鍵技術”總體研究課題上，提出了40米跨1000噸箱梁架運成套設備方案。

項目於2016年開始研究，2017年7月，“高速鐵路大跨度簡支箱梁建造關鍵技術研究—提運架設備”方案獲中國鐵路總公司通過，經研製試驗，成功實現了重1000噸、長40米箱梁建造技術。

“相比之前的產品，1000噸級架橋機更加智能化，功能更全面。”劉茂權説，架橋機上分佈了大量傳感器和攝像頭，可將關鍵參數傳到後台，包括起重重量、機器姿態、落梁速度、周圍風速等等。後台會監測參數是否符合要求，超限會有警示。

裝備和制梁必須齊頭並進

要成功實現40米千噸箱梁建造技術，裝備和制梁必須齊頭並進。

“相比32米箱梁，40米千噸箱梁不僅在梁場生產時對澆注施工、維護保養等環節提出了工藝、工法新要求，而且由於其大跨度、大體積、大錨具等特點，給架設作業也帶來了安全風險高、控制難度大等新挑戰。”中鐵二十二局集團江陰東制梁場場長張博説。

為將重達千噸的龐然大物順利架設到橋墩上，在引進這套最新技術成果的千噸級提樑設備後，項目技術人員經反覆試驗，獲取了包括起重重量、機器姿態、落梁速度、周圍風速等提樑參數。

2019年9月15日，江陰東制梁場順利澆築生產首片千噸40米箱梁，並於當年11月12日一次性順利通過國家級生產許可認證，成為國內第一家千噸高鐵梁場。“計劃生產751片箱梁，其中40米千噸箱梁367片，目前已經完成146片箱梁生產任務。”張博説。

據悉，千噸40米箱梁成套設備目前已申請實用新型專利、發明專利13項，其中7項實用新型專利已獲授權，6項發明專利進入實質審查階段。