轨道交通U 梁运输及安装施工技术

1 引言

U 梁是城市轨道交通中演化出来的一种新产品[1]，不仅具有其他梁型的结构力学特性，还具有其独特的优点：（1）建筑景观性好，U 梁的建筑高度低，大约仅是箱梁的一半，在视觉上减少了体量,并且跨越地方道路通过性强；（2）全寿命建设和运营成本低，结构本身具有阻隔轮轨噪声的功能，减少了声屏障的用量，大大减少了建设和运营成本；（3）系统集成效率高，传统箱梁桥面有栏杆、声屏障基础、电缆桥架等附属结构，而U 梁这些附属已整合到预制结构中，缩短了工程造价和施工周期[2]。基于以上优点，U 梁在城市轨道交通工程中的大量应用是一种必然趋势。因此，有必要对U 梁运输、安装进行技术总结，尤其是滑移法作为一种创新型的架设方法在分叉段U梁安装中的应用[3]，既安全又经济地解决了分叉段梁的安装。

2 工程概况

青岛市轨道交通13 号线全线均为高架桥，车站为岛式站，标准线间距为5m（见图1），车站处增加至14m，高架标准梁采用整孔预制预应力混凝土简支U 梁（见图2）。青岛市轨道交通13 号线2 号制梁场承担古镇口站-古镇口南站区间、古镇口南站-港城CBD 站区间、港城CBD 站-琅琊台站区间及古镇口南站车辆基地出入线共计992 榀U 梁预制及架设任务。

图1 标准线间距U 梁布置

图2 车站U 梁布置

3 U 梁运输

U 梁运输分为线下运输和线上运输，通过线下运输设备将U 梁运输至各个提梁点，利用门式起重机将U 梁提至线上运输设备，通过线上运输设备运至架设点。

3.1 运梁道路改造与新建

在U 梁架设前，需对梁场到各个提梁点路线进行考察，确定利用既有道路或新建运输道路。利用既有道路之前，需对既有道路及桥梁委托有资质的单位进行检测，检测合格后方可运输，检查不合格需进行维修加固后方可使用。

1）利用等级公路

等级公路利用前需进行检测，检测合格后到交通管理部门办理手续后方可利用。如检测不合格，需委托有资质的设计单位对道路和桥梁进行维修加固设计，维修加固后方可运输。

2）利用乡村道路

一般乡村道路无法满足运梁承载要求，需对既有乡村道路局部破损的路面进行破除翻建，对原路面结构层较好的则进行加铺施工。

翻建结构自上而下依次为：20cm 厚C30 混凝土+20cm 厚水泥稳定风化砂+路基（压实度≥96%）。

加铺结构自上而下依次为：20cm 厚C30 混凝土+原道路结构层。

3）新建运输道路

新建道路结构自上而下依次为：20cm 厚C30 混凝土+20cm 厚水泥稳定风化砂+50cm 厚石渣+清表30cm 后平整碾压

3.2 U 梁运输

1）线下运梁

在确保U 梁运输安全可靠的前提下，根据U 梁外形尺寸、重量和运输道路环境，对牵引能力以及有效荷载爬坡度等技术参数进行计算，牵引车采用奔驰3354/540 马力车头，轮胎式运梁车采用11 轴线（前五后六）液压平板车。

运梁时，提梁机将U 梁缓慢放置运梁车上，经质量检验合格后拆除连接吊索具。再用螺栓从吊装孔穿入与车板端梁固定，防止运输过程中U 梁移动。U 梁运输时应保证4 个支点的不平整量不大于2mm，运梁车启动时需要缓慢平稳，严禁突然加速或突然制动，U 梁运输时速度保持在20km/h 以内。

当运输车行至上、下坡道路面时，液压平板车前后处在不同高度，从而会使梁底与液压平板车产生角度及空隙，导致接触面变小，从而车或梁受损。为避免以上问题，在运梁车上设置端梁，当行驶至坡道路面时梁底与液压平板车不产生角度，从而使U 梁运输过程中的安全和质量得到保障。

2）线上运梁

除了提梁点安装的6 榀U 梁外，其它U 梁均需要用线上运梁车进行运输（见图3），线上运梁车为DYP130t 型轮轨式运梁车。U 梁线下运输（见图4）至提梁点，通过门式起重机将梁提至线上运输设备，U 梁线上运输设备采用DYP130T 型轮轨式运梁车。运梁小车轨道采用43 轨，轨道固定方式采用22MM 螺纹钢焊接固定，一端固定在承轨台预埋筋上，一端焊接在轨道上。考虑运梁小车是否满足运梁需求，需对运梁车偏斜运行时的水平侧向载荷、轨道支承杆稳定性及强度、钢轨强度、轨道滑动及倾翻进行计算。

图3 U 梁线下运输

图4 U 梁线上运输

4 U 梁架设

4.1 U 梁架设方案选择

提梁点U 梁选择门式起重机进行架设，线间距为5.0～5.9m 的选择架桥机进行架设，线间距为5.9～14.0m 且不在提梁点范围的U 梁选择滑移法进行架设。

4.2 提梁点门式起重机U 梁架设

青岛轨道交通13 号线均为岛式站，岛式站处左右线分离，架桥机无法通过岛式站，因此每个高架区间需设置1 个提梁点，提梁点一般设置在该区间起点或终点。每个提梁点利用2 台门式起重机安装前3 孔6 榀梁，作为拼装运梁车和架桥机的平台，同时利用门式起重机架设线间距大于5.9m 的U 梁。U梁最大长度30m，最大重量2050kN（205t），采用2 台门式起重机同步抬吊，单台门式起重机额定起重量为1300kN（130t），如图5 所示。

图5 门式起重机架设U 梁

运梁车将U 梁运至提梁点后，先穿吊杆，吊杆安装固定后，再利用叉车进行支座安装，最后将U 梁起升到一定位置横移落梁，最后拆除吊杆，完成U 梁安装。

4.3 架桥机U 梁架设

架桥机的主梁间的中心间距为9m，双列U 梁可以通过起吊天车的横移就位。首先利用地面运梁车将U 梁由制梁场运送到各个提梁点，再由门式起重机将U 梁吊至桥面运梁车上，然后运梁车将U 梁喂至架桥机后部主梁内，完成U 梁架设。如图6 所示。

图6 架桥机U 梁架设

1）利用线上运梁车将U 梁运至架桥机尾部，至前吊梁小车起吊位置停止，然后利用前吊梁小车将梁的前端吊起。

2）后运梁小车与前吊梁小车配合，以相同的速度向前行驶，到后吊梁小车起吊位置停止。

3）由后吊梁小车将U 梁的后端吊起，前、后吊梁小车以同等速度将U 梁吊至跨中，运梁小车退出运梁。

4）前、后吊梁小车通过横移将梁移动就位后下落至准确位置；至此，第1 榀U 梁安装完毕，准备安装另一侧U 梁。

至此，本孔U 梁安装完成，按照以上步骤，安装第2 孔U梁。

4.4 滑移法架设

对线间距大于5.9m，下部结构一般设置两个分离墩柱，每个墩柱上设置一榀U 梁。架桥机一般无法将U 梁一次性架设到位，需在两个墩柱之间搭设支架平台，平台与两个墩柱盖梁高度一致，架桥机可以直接将梁落至平台上，然后通过滑移装置将梁滑移至设计位置。

4.4.1 支架平台搭设

1）区间墩柱支架搭设

区间墩柱钢支架可设置在承台上，钢支架位置确定后，钢支架底部设置法兰板，并通过膨胀螺栓将法兰板固定在承台上。钢支架柱子使用630mm×15mm 钢管，支架上横梁采用五拼56 号工字钢，中、下横梁为四拼56 号工字钢，平撑、剪刀撑采用22 号槽钢，如图7 所示。

图7 区间墩柱支架搭设图

2）车站边墩支架搭设

车站边墩钢支架下为土地基，需设置2.2m×2.2m×0.6mC35 混凝土基础，内设φ12mm@10cm 2 层钢筋网片。立柱使用630mm×φ15mm 钢管，钢支架上横梁采用三拼56 号工字钢，下横梁采用四拼56 号工字钢，平撑、剪刀撑使用22 号槽钢，如图8 所示。

图8 车站边墩支架搭设图

4.4.2 滑移结构形式

梁采用轨道滑移结构进行滑移，滑移面采用不锈钢板，在接触面上涂抹黄油进行润滑。滑移结构（即移位器）含滑移轨道、顶升油缸、横移油缸、纵移油缸等4 部分。

4.4.3 滑移就位

通过千斤顶顶升，将移位器安装到位，下降千斤顶使U 梁完全落在移位器上，U 梁滑移时，先进行横向滑移然后纵向滑移进行微调（见图9）。

图9 横向顶推、纵向顶推

U 梁滑移就位后，将永久支座安装到位，然后利用千斤顶再次将梁顶起，取出移位器。利用千斤顶将梁降落，将梁下降至设计标高后灌浆、养护。至此，一片U 梁滑移就位。

5 U 梁运架控制要点

1）U 梁为薄壁开口结构，抗扭性较差，地面运梁便道需进行硬化，确保U 梁在运输过程中不受扭；

2）运输前需固定好U 梁，防止U 梁在运输过程中发生侧翻；

3）根据运梁车爬坡要求，运梁便道纵坡需≤±3%；

4）梁端底板顶面需略低或水平，避免线上运输轨道压制梁端造成梁端混凝土劈裂；

5）支座垫石在浇筑前需严格复核螺栓孔位，无误后方可浇筑混凝土，避免支座螺栓无法插入孔内；

6）U 梁架设前需严格执行复核交接制度，支座垫石复核无误后方可进行U 梁架设；

7）U 梁架设前需核对支座螺栓型号，确定无误后方可进行架设；

8）用架桥机安装第2 榀U 梁时，由于梁体要从架桥机主梁和第1 榀梁之间横移穿过，因此需确定好第2 榀U 梁的起吊高度。

6 结语

本文通过对轨道交通U 梁运输及架设方法的阐述，尤其是滑移法即安全又经济地解决线间距大于5.9m 段落的U 梁架设，对未来类似施工具有指导参考意义。