《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第四部分装备《高速铁路 40 米跨 1000 吨级箱梁过隧运架成套装备》​

本期项目简介

完成单位: 中铁科工集团有限公司、 中铁工程机械研究设计院有限公司

主要完成人: 李珍西、 沈超、 张智莹、 尹卫、 陈家乐、 钱尚溢、 袁宏超、 邹杰、 施成、 唐娅玲

项目简介

　　(一)项目背景

　　我国高铁桥梁里程占线路全部里程的比例最高达82%,常用跨度混凝土简支箱梁的里程长度占桥梁总里程基本在80%以上,其中以跨度32m预应力混凝土简支箱梁桥为主。若采用跨度40m预制架设简支梁,优势明显:一是可显著提高桥梁的跨越能力、减少墩台基础的数量、增加桥梁跨度布置的适应性、减少现浇小跨度连续梁桥和大跨度简支梁桥的数量;二是可减少预制架设等施工作业的班次、减少隐蔽工程的防护工作量、提高施工效率;三是综合造价比既有桥梁预计可降低3%~5%。

　　(二)技术概况

　　针对郑济高铁40米跨1000吨级预制简支箱梁运输架设需求,中铁机械院通过系统性研究,创造性地研制了高速铁路40米跨1000吨级箱梁过隧运架成套装备。研制了低高度运梁车,采用U形结构车体、滑板式驮梁台车、轮距可调轮组等专利技术,解决了运梁及驮运架桥机过隧难题。发明了可交替折叠纵移的中支腿和空间环闭十字铰连接的后辅助支腿,解决了架桥机隧道口架梁和转场支撑的难题。开发了支腿支反力实时监测系统,提出了基于机器视觉图像识别的智能插销技术,构建了架桥机安全作业控制模型,实现了架桥机实时安全监控。研究应用了三维激光雷达扫描识别技术,实现了运梁车辅助安全驾驶。

　　(三)适用范围

　　高速铁路40米跨1000吨级箱梁过隧运架成套装备适用于时速250~350km铁路客运专线20m、24m、32m、40m标准和20~40m之间的非标双线整孔预制箱梁的运输与架设。能够满足进隧道-20m架梁,出隧道口+5m架梁。实现对曲线线路箱梁的架设,架梁曲线半径可达1500m,适应架设最大纵坡30译。

　　(四)获奖情况

　　2020年,“高铁1000吨级箱梁运架搬提成套施工设备冶获得中国工业大奖表彰奖;2021年1月,“高速铁路40米跨1000吨级箱梁过隧运架成套装备冶获得中铁高新工业股份有限公司科技进步奖特等奖。

项目创新点

　　(1)首创并研制的高速铁路40米跨1000吨级预制箱梁架运成套装备,可实现40米跨1000吨级预制箱梁、兼容不同类型不同跨度双线预制箱梁的架设以及智能监控和远程运维,并且可满足隧道口架梁以及驮运穿越隧道的要求。

　　(2)首创并研制的高速铁路40米跨1000吨级箱梁架桥采用可变位、伸缩、翻折等不同功能的多支腿组合,满足线路复杂施工和转场需求。

　　(3)首创并研制的高速铁路40米跨1000吨级箱梁运梁车采用U型车体、轮距可调轮组、高度可调的滑板式驮梁台车,满足了40米跨1000吨级箱梁及32m、24m不同梁型的运输及过隧道需求。

　　(4)首次研发并实现了适应高速铁路40米跨1000吨级箱梁架设施工的转场驮运施工组织方法。

　　(5)研发出适用车体与轮组布置为上下式“品冶字形的运梁车轮组用整体安装技术及其装置。

　　(6)通过对运梁时路面三维激光雷达扫描识别线路中心辅助驾驶、架梁时基于机器视觉的销轴插拔实时监测和关键支腿支反力监测等各工序关键点安全数据实时监测和采集,构建出端到云的作业安全模型实现远程运维及大数据分析服务,并让其参与控制,提升了运架设备的自动化、智能化水平,提高了施工的安全性。

同类项目比较

　　40米跨1000吨级箱梁过隧运架成套装备为国内外首创,两年内无同型对比产品,其总体技术达到了国际领先水平。截至2020年10月,国内出现了1000吨过隧运架成套装备。国内同类技术对比见表1。

应用案例

　　中铁二局承担郑济高铁郑州至濮阳段郑州黄河特大桥北岸引桥ZPZQ-VI标段,标段内共有铁路简支梁353片,其中32m梁9片,40m梁344片,现浇梁3座,钢衍梁1联。为满足施工要求,使用了中铁机械院研制的40米跨1000吨级过隧运架成套装备。

　　此套设备为国内外首创,从2018年5月份到达现场,历时三个月完成安装调试,并于2018年9月29日在河南新乡郑济高铁郑璞段完成首架(见图1),此次架设的成功,使我国成为首个实现高速铁路跨度40米预应力混凝土简支箱梁整孔预制和架设的国家。

　　截至2020年6月18日,该项目已完成中铁二局承建标段所有353片预制箱梁的架设,其间完成10次托运转场。现场使用证明,该设备性能稳定、操控便捷、安全性高、人机交互好,现场劳动强度低、作业效率高。

社会效益与经济效益

　　(一)社会效益

　　40米跨1000吨级过隧运架成套装备的首架,首次实现了高速铁路40米跨1000吨级预应力混凝土简支箱梁采用大型成套运架成套装备整孔架设以及规模化应用,是国内外高速铁路建造技术的重大提升,开辟了铁路客专箱梁运架的新模式,使我国成为首个成功运用高铁跨度40米预应力混凝土简支箱梁整孔预制和架设的国家。

　　(二)经济效益

　　高速铁路40米跨1000吨级箱梁过隧运架成套装备已有4台套投入使用,截至目前,首台套已完成标段内全部353片千吨箱梁架设,第二、三、四套设备分别在福厦高铁漳州段、广汕铁路陆丰东制梁场、南沿江铁路武进制梁场。据不完全统计,目前为施工企业创造产值逾4000万元。