铁路客运施工技术研究

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1工程概况

新建张呼铁路怀安站特大桥位于张家口市怀安县北部，桥长7094．71m。跨越西洋河及既有京包铁路、城市道路(北外环路、丹拉连接线、文苑路)等。怀安高架站区间采用4股道布置，并为张大客运专线预留接入条件。道岔布置较复杂，导致本桥站场区间桥跨布置方式较复杂。不仅有常见的简支梁、单线梁还设有站台梁、等宽及变宽道岔连续梁。道岔范围内分别布置6×32．7m等宽道岔连续梁、4×32．7m变宽道岔连续梁、5×32．7m变宽道岔连续梁、7×32．7m变宽道岔连续梁、6×32．7m变宽道岔连续梁、连续梁之间布置1孔简支梁。由于桥梁结构多样，常用的振动梁、三辊轴、提浆整平机在现场施工中不足以满足现场的施工精度及进度需求。

2桥面混凝土保护层激光自动整平设备研究

2．1桥面混凝土保护层激光自动整平机总体设计。桥面混凝土保护层激光自动整平机主要由激光发射器、激光接收器、控制箱、液压控制机构以及整平机等部分构成，普通混凝土整平机设计如图1所示，桥面混凝土保护层激光自动整平机设计如图2所示。2．1．1自动调节激光发射器设计。自动调节激光发射器设备采用具有自动安平功能的激光扫平仪，扫平直径为800m，精度为10″，激光器的自动安平功能具有安装方便和工作中受震动或碰撞发生偏移时能自动停止激光发射并报警，具有独特的重新自动安平功能。使用时，提前将设备在桥面电缆槽内架设安装，并将线路基础数据输入，作为绝对高程使用。2．1．2自动调节激光接收器设计。自动调节激光接收器接收器采用一种360°全方位激光接收器，安装在整平机横梁上方，当检测到激光基准面后，通过信号电缆将信号传送到控制箱。2．1．3智能化自动控制箱。智能化自动控制箱用于接收和处理信号，控制箱安装在整平机横梁顶部，通过技术人员操作控制可实现手动、自动的转换。控制箱要设定在自动状态时手动控制优先。2．1．4自动整平机振捣桁架设计。自动整平机振捣桁架是在整平机部分增加了额外装置，将原先角钢桁架重新合理设计为组合方钢桁架形式，设有1m和2m单节，可根据工程需要而定，节与节之间采用高强螺栓连接，可适合不同的施工要求。设备动力采用电动机带动偏心块高速旋转，带动机架对混凝土进行振捣。机架两端装有离合式绞轮，可以极其轻松地掌握工作行走速度。2．1．5桥面标高自动控制液压系统设计。桥面标高自动控制液压系统是为了全面实现整平机智能化、机械化的躯干。是将全方位激光接收器安放在整平机上方的伸缩杆上，从激光平面到滚轴之间固定距离即为标高测量基准，激光接收器接到激光信号后不停地给控制箱发送高程信息，如果激光扫射在接收器上部，说明滚轴处于设计高程的下方，一个提高滚轴的修正信号发送给液压阀。反之，一个降低滚轴的修正信号发送给液压阀。修正后的电信号控制液压控制阀，以改变液压油输向油缸的流向与流量，液压阀控制整平机的液压升降臂，提高或降低滚轴以维持正确的标高。2．1．6自动行走辅助设备改良设计。1)行走轨道设计以往的整平机设备行走在槽钢或工字钢轨道中，设备行走轮较窄，在曲线半径较小、设备行走偏移时，整平机掉轨事件时有发生。因此，将轨道设计为双方钢组合轨道，并将行走轮设计加宽，同时还在桁架梁端增加定向轮设计，极大的提高了设备的行走稳定性与施工作业的安全性。由于设备的高程控制由液压升降臂进行调整控制，因此行走轨道不需要进行调整，只需简单循环倒运安装即可，大大减少了人员作业工作。2)辅助整平轮设计为防止设备行走过程中，滚轮与挡砟墙发生碰撞，滚轮设计宽度小于桥面宽度，本次设计新增加了辅助整平轮进行保护层边缘混凝土整平施工。2．2桥面混凝土保护层激光自动整平技术创新及工艺特点。1)为了解决振动梁、三辊轴、提浆整平机施工中的缺陷，最终达到精密平整混凝土的目标，应用桥面混凝土保护层激光自动整平机技术来代替传统的整平技术，由传统的人工控制高程改进为激光自动控制，实现了混凝土保护层的纵向高程精密控制。2)由于设备高程控制改进为液压升降臂进行调整控制，在轨道铺设方面与传统设备相比，桥面混凝土保护层激光自动整平机行走轨道不需要进行调整，只需简单循环倒运安装。而且设备不仅可以在挡砟墙上和挡砟墙内侧行走还可以在梁面、挡水台上设置轨道行走，操作方式简单、组合方式灵活、适用范围更广。3)桥面混凝土保护层激光自动整平机机器组合形式采用组合方钢桁架形式，节与节之间采用高强螺栓连接，可根据桥面渐变宽度和桥梁结构的不同，灵活调节。与传统的施工设备相比，桥面混凝土保护层激光自动整平机灵活性更强，适用范围更广。

3动整平设备改良后的效益分析

3．1效益分析。与以往采用振动梁、三辊轴、提浆整平机施工方式相比，设备中激光发射器可覆盖范围为600m调整一次测量设备，且设备仅需配置单节4m轨道，4组循环铺设，避免了传统施工的多次高程采集和轨道调整，这样不仅缩短了各个工序的衔接时间，而且在节约了周转轨道倒运量的同时又减少了劳动力的需要量，大大提高了工效，节约了施工成本。3．2桥面混凝土保护层激光自动整平设备应用实例。张呼客运专线怀安站特大桥桥面保护层使用该工法施工，经过现场施工检验，桥面系施工效率可达到7孔/d，较普通整平机提高了5孔/d，设备省去大量的轨道高程调整工作，桥面保护层可省略木抹子收面工序，保护层成品高程精确度提高了50%～80%，其提浆整平效果好，保护层裂纹产生较少，混凝土外观质量和结构物整体性能得到了提高，达到了预期的效果，提高了施工进度和施工质量的同时，取得了良好社会经济效益。桥面混凝土保护层施工已在张呼铁路怀安站特大桥实施完成，桥面混凝土保护层激光自动整平机设备系统安装简单、使用方便，控制范围大，可同时控制多台机械作业，具有整平精度高、自动化程度高和性能稳定、价格适中等特点，它的应用在提高施工进度、减少人力成本、增加企业效益和标准化创誉方面有着显著的效果。可推广应用于铁路、公路桥梁桥面系混凝土保护层施工。

4结语

本项工艺以提浆整平机为设备原型研发了国内首台桥面混凝土保护层激光自动整平机，将高程控制改进为激光信号调整液压升降。在挡砟墙顶部或梁面行走，由激光扫平仪发出信号，设备上安装的激光接收器检测到信号后，液压控制阀调整液压伸缩臂升降，控制整平机滚轴高程，实现混凝土保护层的精密控制。通过整平机滚轴横坡调整螺栓，调整桥面双向横坡及曲线横坡。本工艺适用于铁路桥梁桥面系混凝土保护层施工。尤其在坡度变化多、桥面宽度变化复杂的桥梁使用。在其他类似设计的铁路、公路桥梁桥面系混凝土保护层施工时可以借鉴，具有较高的推广实用价值。

参考文献:

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作者:任亮 单位:蒙冀铁路有限责任公司