1高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線對(duì)設(shè)備的需求
與普通鐵路相比，高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線建設(shè)除需要大批的常規(guī)設(shè)備外，還需要一批大型化、專(zhuān)業(yè)化、智能化的專(zhuān)用設(shè)備和專(zhuān)用的試驗(yàn)、檢測(cè)、測(cè)量設(shè)備，以確保技術(shù)指標(biāo)的控制，保障施工能力，保證生產(chǎn)效率。主要需要如下設(shè)備:
(1)橋梁施工設(shè)備。
高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線橋梁施工由于對(duì)鉆孔樁、混凝土以及橋梁結(jié)構(gòu)和材料的特殊要求，須在常規(guī)設(shè)備的基礎(chǔ)上配備其他相應(yīng)的設(shè)備。
(2)提、運(yùn)、架設(shè)備。
高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線中，橋梁所占比例約為36%，且以32m/900t梁為主，采用預(yù)制架設(shè)的方案，需要配備900t架橋機(jī)、900t運(yùn)梁車(chē)、900t或450t提梁機(jī)。這些設(shè)備多數(shù)已在國(guó)內(nèi)進(jìn)行研發(fā)和制造，采用國(guó)際先進(jìn)的機(jī)械、電氣、液壓及其一體化技術(shù)，大多采用國(guó)際知名品牌的零部件，有少數(shù)的設(shè)備依靠進(jìn)口。
(3)移動(dòng)模架造橋機(jī)。
不具備預(yù)制架設(shè)條件的施工地段，其橋梁設(shè)計(jì)多采用連續(xù)箱梁，連續(xù)箱梁多采用移動(dòng)模架造橋機(jī)施工，梁以現(xiàn)澆為主?？缍?2m、重900t的移動(dòng)模架造橋機(jī)國(guó)內(nèi)已有多家廠家研制成功，并投入使用。
(4)旋挖鉆機(jī)。
橋梁的樁基礎(chǔ)大多采用直徑1.25～1.5m的鉆孔樁，而且鉆孔樁的數(shù)量和工程量也相當(dāng)大。旋挖鉆機(jī)以其自帶動(dòng)力、環(huán)保節(jié)能、生產(chǎn)效率高等優(yōu)越性，被大量采用。
(5)大型混凝土攪拌站。
高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線對(duì)橋梁基礎(chǔ)、墩臺(tái)及預(yù)制梁的混凝土都有特殊要求，即高性能混凝土、耐久性混凝土等。而且產(chǎn)量很大，所以需要配置生產(chǎn)能力大、配料精度高、預(yù)留足夠添加劑計(jì)量控制接口、性能穩(wěn)定可靠的混凝土攪拌站。
(6)大噸位壓路機(jī)。
因客運(yùn)專(zhuān)線路基的壓實(shí)度和均勻性控制較嚴(yán)，需要25t的全液壓振動(dòng)壓路機(jī)用于不同填料的碾壓，以滿(mǎn)足密實(shí)度、壓實(shí)均勻性和壓實(shí)效果等綜合要求。
(7)隧道施工設(shè)備。
大斷面長(zhǎng)隧道的施工需要配備以三臂液壓鑿巖臺(tái)車(chē)為主的施工設(shè)備，以滿(mǎn)足隧道施工安全和效率的要求。
(8)軌道施工設(shè)備。
設(shè)計(jì)時(shí)速350km的軌道主要采用無(wú)渣道床，設(shè)計(jì)時(shí)速200km的軌道主要采用有渣道床。無(wú)渣道床施工需采用混凝土滑模攤鋪機(jī)、軌道吊裝調(diào)校設(shè)備等成套設(shè)備，這些設(shè)備需要從國(guó)外引進(jìn)或進(jìn)行技術(shù)合作?？瓦\(yùn)專(zhuān)線軌道采用跨區(qū)間無(wú)縫設(shè)計(jì)，需要配備焊軌生產(chǎn)線、移動(dòng)焊接設(shè)備、軌道鋪裝機(jī)等專(zhuān)用設(shè)備。高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線各項(xiàng)工程對(duì)設(shè)備種類(lèi)的需求如表1所列。
2高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線提、運(yùn)、架設(shè)備的形式比較
高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線的橋梁工程在整個(gè)客運(yùn)專(zhuān)線工程中所占比重很大，設(shè)備投入相對(duì)較大，橋梁的預(yù)制、運(yùn)輸、架設(shè)對(duì)設(shè)備的安全性、可靠性、穩(wěn)定性提出了很高要求。目前國(guó)內(nèi)提、運(yùn)、架設(shè)備生產(chǎn)廠家主要有上海港機(jī)重工有限公司、北京萬(wàn)橋興業(yè)機(jī)械有限公司、北戴河通聯(lián)路橋機(jī)械有限公司、中鐵武橋重工股份有限公司、鄭州大方橋梁機(jī)械有限公司等，有的采取引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，在國(guó)內(nèi)研發(fā)制造，有的是自主設(shè)計(jì)制造，且設(shè)備形式也各有不同。目前，各種形式的設(shè)備都已在國(guó)內(nèi)的高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線建設(shè)中投入使用，各有千秋。下面根據(jù)調(diào)研和分析，對(duì)各種設(shè)備形式進(jìn)行比較，以期提供選型依據(jù)。
2.1提梁機(jī)
梁場(chǎng)900t提梁機(jī)按行走形式分:主要有輪胎式和輪軌式，按結(jié)構(gòu)形式分，有單臺(tái)900t和2臺(tái)450t。其中900t提梁機(jī)有單門(mén)架和雙門(mén)架2種形式，具體型號(hào)有2×450t輪胎式提梁機(jī)、2×450t輪軌式提梁機(jī)、900t輪胎式單門(mén)架提梁機(jī)、900t輪胎式雙門(mén)架提梁機(jī)4種形式。通過(guò)調(diào)研，了解到梁場(chǎng)運(yùn)用900t輪胎式提梁機(jī)和2×450t輪軌式提梁機(jī)較多。900t輪胎式提梁機(jī)便于梁場(chǎng)布置，在梁場(chǎng)內(nèi)按預(yù)留通道可以縱橫向移動(dòng)，吊梁、裝梁，轉(zhuǎn)運(yùn)比較方便。2×450t輪軌式提梁機(jī)需要軌道，只能按固定線路運(yùn)行，主要用于跨線作業(yè)。
(1)2×450t輪軌式提梁機(jī)。此種形式的提梁機(jī)由2臺(tái)450t龍門(mén)吊組成，作業(yè)時(shí)2臺(tái)龍門(mén)吊同時(shí)、同步運(yùn)行吊梁、裝梁，適用于在沒(méi)有路基的地段用于架設(shè)最初的箱梁和拼裝架橋機(jī)，以及在沒(méi)有施工便道上橋的條件下將運(yùn)梁車(chē)吊到橋面上。
(2)900t輪胎式單門(mén)架提梁機(jī)。采用單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠很好的控制前后行走輪組的同步，整機(jī)不會(huì)受扭，轉(zhuǎn)向模式有直行、橫行和斜行，每個(gè)輪組采用單獨(dú)的油缸進(jìn)行轉(zhuǎn)向，在不負(fù)載情況下可原地90°轉(zhuǎn)向。
(3)900t輪胎式雙門(mén)架提梁機(jī)。天車(chē)對(duì)稱(chēng)布置，雙門(mén)架結(jié)構(gòu)，其他性能和單門(mén)架式差別不大，雙門(mén)架的優(yōu)勢(shì)是裝梁時(shí)，運(yùn)梁車(chē)可以從側(cè)面進(jìn)入到提梁機(jī)下方。但此種機(jī)型占地面積較大，預(yù)留通道也比單門(mén)架形式要寬。
(4)提梁機(jī)的選型主要依據(jù)是:梁場(chǎng)的布置形式和施工地段的地形條件，目前開(kāi)工的高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線梁場(chǎng)中幾種形式的提梁機(jī)均有不同數(shù)量的應(yīng)用，以選擇2×450t輪軌式提梁機(jī)和900t輪胎式單門(mén)架提梁機(jī)組合的稍多一些。
2.2運(yùn)梁車(chē)
20世紀(jì)70年代初，大型混凝土預(yù)制整孔箱梁架設(shè)技術(shù)面世。90年代初，這種運(yùn)梁架橋技術(shù)在韓國(guó)高速鐵路施工中應(yīng)用，運(yùn)載重量達(dá)560t。運(yùn)行技術(shù)中采用液壓三點(diǎn)平衡系統(tǒng)。2000年，這種運(yùn)梁架橋技術(shù)在中國(guó)秦沈客運(yùn)專(zhuān)線施工中應(yīng)用，運(yùn)載重量達(dá)600t。其設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是:(1)簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠、安全。(2)采用連桿系轉(zhuǎn)向。(3)采用分段模塊化剛性主梁。(4)采用液壓三點(diǎn)平衡系統(tǒng)。
2000年初，臺(tái)灣高速鐵路施工再次大規(guī)模使用這種技術(shù)，運(yùn)載重量最高達(dá)915t，輪組90°，原地轉(zhuǎn)向技術(shù)被采用。運(yùn)梁車(chē)目前主要有16軸線和17軸線2種規(guī)格，2種車(chē)型長(zhǎng)度和寬度不一樣，所用輪胎規(guī)格也不一樣。但是針對(duì)900t箱梁運(yùn)輸采用16軸線運(yùn)梁車(chē)。900t運(yùn)梁車(chē)無(wú)論進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)，基本構(gòu)成和工作原理都大同小異，主要區(qū)別在于設(shè)計(jì)理念在以下幾方面有所不同。
發(fā)動(dòng)機(jī):均為2臺(tái)主機(jī)，均采用國(guó)際知名的品牌，但功率有所差異，最大的是2×447kW，最小的是2×360kW。其間還有2×420kW和2×400kW等。2臺(tái)主機(jī)可以保證在其中1臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，另1臺(tái)仍能保證設(shè)備完成運(yùn)輸任務(wù)。
驅(qū)動(dòng)軸:高速鐵路施工規(guī)范規(guī)定，運(yùn)梁車(chē)驅(qū)動(dòng)軸數(shù)占總軸數(shù)的1/3即滿(mǎn)足爬坡要求，16軸線的運(yùn)梁車(chē)驅(qū)動(dòng)軸主要有5軸、5軸半和6軸3種，驅(qū)動(dòng)軸數(shù)多的爬坡能力大，分布形式有集中分布和間隔分布2種。制動(dòng)系統(tǒng):有全液壓制動(dòng)、氣-液制動(dòng)、氣壓制動(dòng)3種方式。
托梁小車(chē)驅(qū)動(dòng):有電機(jī)驅(qū)動(dòng)-鏈條傳動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)-鋼絲繩傳動(dòng)2種方式，因?yàn)橥辛盒≤?chē)要求保證和架橋機(jī)吊梁小車(chē)的同步性，鏈條傳動(dòng)比鋼絲繩傳動(dòng)要精確，也易于維護(hù)。但如果選擇定點(diǎn)起吊形式的架橋機(jī)，運(yùn)梁車(chē)不需要有托梁小車(chē)。
軸負(fù)載補(bǔ)償油缸:有單作用油缸和雙作用油缸2種，雙作用油缸比單作用油缸安全可靠。
行進(jìn)方式:有直行和斜行(最大轉(zhuǎn)角30°)，目前投入使用的運(yùn)梁車(chē)多數(shù)都可直行和斜行，只有極少數(shù)的只能直行。
為了更為直觀的表述目前投入使用的運(yùn)梁車(chē)技術(shù)特點(diǎn)，圖1選擇了在國(guó)內(nèi)目前客運(yùn)專(zhuān)線建設(shè)中所占份額較大的幾種車(chē)型進(jìn)行比較.
運(yùn)梁車(chē)技術(shù)參數(shù)比較折線圖
2.3架橋機(jī)
架橋機(jī)主要形式:
輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)(見(jiàn)圖2)、桁架式架橋機(jī)(無(wú)導(dǎo)梁)(見(jiàn)圖3)、導(dǎo)梁式架橋機(jī)(見(jiàn)圖4)，以下是幾種形式架橋機(jī)的比較。
2.3.1輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)
輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)
輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)的設(shè)計(jì)方案是結(jié)合下導(dǎo)梁式架橋機(jī)和桁架式架橋機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)而提出的。針對(duì)高速鐵路橋梁施工特點(diǎn)，基于2個(gè)原則而設(shè)計(jì):
(1)減少操作時(shí)間，進(jìn)而降低施工成本。
(2)設(shè)備易于操作，從而降低失誤的可能性,增強(qiáng)安全操作性能。
輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用十分成功。已在臺(tái)灣高速鐵路橋梁施工中得以證實(shí)，輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)技術(shù)成熟、先進(jìn)，使用方便簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠，具有以下特點(diǎn):
(1)架橋機(jī)可以通過(guò)運(yùn)梁車(chē)馱運(yùn)實(shí)現(xiàn)短途運(yùn)輸，轉(zhuǎn)移工地。架橋機(jī)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單拆解后，支腿與個(gè)別部件由運(yùn)梁車(chē)馱運(yùn)可以通過(guò)高速鐵路雙線隧道。
(2)架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)時(shí)，其后支腿支撐在橋面上，前支腿支撐在待架跨前面的橋墩上，架橋機(jī)支撐狀態(tài)僅處于一孔梁之上，使橋梁受力簡(jiǎn)單，架橋機(jī)自身結(jié)構(gòu)也輕巧。
(3)架橋機(jī)通過(guò)支撐在橋墩上的輔助導(dǎo)梁自行向前過(guò)孔，整機(jī)穩(wěn)定，安全穩(wěn)定系數(shù)高。
(4)架橋機(jī)前行支腿通過(guò)球絞裝置和自行機(jī)構(gòu)與輔助導(dǎo)梁相連接，可輕易適應(yīng)曲線和坡道工況下的架橋施工。
(5)在整個(gè)架設(shè)過(guò)程中，架橋機(jī)保持整孔預(yù)制混凝土箱梁始終處于"四點(diǎn)吊運(yùn)/支撐，三點(diǎn)受力"的狀態(tài)。
(6)架橋機(jī)輔助導(dǎo)梁底面高于橋面，使架設(shè)第一孔和最后兩孔整孔預(yù)制混凝土箱梁簡(jiǎn)便安全。
(7)架橋機(jī)變跨架設(shè)時(shí)，調(diào)整孔距簡(jiǎn)單，不需要其它輔助設(shè)施。輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)一個(gè)作業(yè)工況如圖5所示。
2.3.2桁架式架橋機(jī)(無(wú)導(dǎo)梁)
桁架式架橋機(jī)(無(wú)導(dǎo)梁)
桁架式架橋機(jī)為無(wú)導(dǎo)梁輪胎行走形式架橋機(jī)，喂梁時(shí)后支腿走形輪組打開(kāi)成寬式支撐，進(jìn)行提梁、架梁，過(guò)孔時(shí)前支腿折疊翻轉(zhuǎn)后移，兩個(gè)吊梁小車(chē)后移至主梁尾部，起到平衡配重作用，架橋機(jī)以懸臂方式過(guò)孔。
2.3.3下導(dǎo)梁架橋機(jī)
導(dǎo)梁式架橋機(jī)(無(wú)導(dǎo)梁)
非輔助導(dǎo)梁式，利用下導(dǎo)梁架梁,架梁時(shí)前后支腿同時(shí)承重(梁體與下導(dǎo)梁);梁體懸停時(shí)必須移動(dòng)下導(dǎo)梁進(jìn)行過(guò)孔工況。
架梁時(shí)運(yùn)梁車(chē)需開(kāi)到下導(dǎo)梁上，運(yùn)梁車(chē)與下導(dǎo)梁對(duì)位較難；且與運(yùn)梁車(chē)配合時(shí)間過(guò)長(zhǎng),梁體懸停時(shí)間長(zhǎng)，影響架梁效率；因?qū)ξ灰?，使運(yùn)梁車(chē)互換性差；卷?yè)P(yáng)機(jī)在上邊，影響入繩角度與纏繞。定點(diǎn)起吊，下導(dǎo)梁跨兩跨，不易架設(shè)最初及最后兩跨橋梁。
圖5 輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)作業(yè)工況
2.3.4設(shè)備選型與優(yōu)化
綜合以上分析可以得出，輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)具有技術(shù)上和安全上的相對(duì)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該為首選。但應(yīng)該注意對(duì)設(shè)備的主要配置進(jìn)行優(yōu)化，例如轉(zhuǎn)運(yùn)支架的配置應(yīng)合理，當(dāng)一個(gè)梁場(chǎng)用2臺(tái)架橋機(jī)左右同時(shí)架設(shè)的時(shí)候，應(yīng)該共用一套轉(zhuǎn)運(yùn)支架，有利于降低成本且不影響使用。另外，在設(shè)備關(guān)鍵部件的配置上如主機(jī)、液壓泵、閥、馬達(dá)等關(guān)鍵部件以及減速箱、制動(dòng)器、卷?yè)P(yáng)機(jī)等應(yīng)盡量選用進(jìn)口質(zhì)量可靠的生產(chǎn)廠家的配套產(chǎn)品，而鋼結(jié)構(gòu)件以及一些機(jī)加工件可以選用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行配套，既保障設(shè)備整體的安全性，又可以有效降低成本。
通過(guò)對(duì)架橋機(jī)的市場(chǎng)調(diào)查，在目前已投入使用的架橋機(jī)中，以輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)最多，各種形式架橋機(jī)所占市場(chǎng)比例分布見(jiàn)圖6。
各種形式架橋機(jī)所占市場(chǎng)比例分布
3結(jié)束語(yǔ)
高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線的大規(guī)模建設(shè)，對(duì)非傳統(tǒng)鐵路的施工企業(yè)參與施工，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。機(jī)遇是因?yàn)楦咚勹F路客運(yùn)專(zhuān)線的建設(shè)給施工企業(yè)創(chuàng)造了多元化發(fā)展、擴(kuò)大規(guī)模、鍛煉人才和提高技術(shù)的機(jī)會(huì);挑戰(zhàn)是因?yàn)楦咚勹F路客運(yùn)專(zhuān)線對(duì)施工企業(yè)技術(shù)裝備的投資與管理、人才的配備以及項(xiàng)目管理都提出了新的要求。企業(yè)應(yīng)該高度重視高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線大型專(zhuān)用設(shè)備的投資采購(gòu)，并盡快培養(yǎng)專(zhuān)用設(shè)備的管理和技術(shù)人才，打造一支專(zhuān)用設(shè)備的專(zhuān)業(yè)化管理團(tuán)隊(duì)。
