中铁十三局渝怀铁路项目部 孙广勤

摘要：通过塔机和缆索起重机在渝怀铁路三座乌江大桥垂直水平运输方案的比选和技术经济分析，展示了塔机、缆索起重机在高墩大跨度桥梁施工中的运用情况。

关键词：塔机缆索起重机桥梁施工垂直水平运输

1  工程概况

渝怀铁路是国家实施西部大开发的重点工程之一，它自重庆顺长江而下，至涪陵后逆流而上，沿两岸陡峭悬崖进入乌江峡谷，分别在涪陵城郊、武隆县黄草镇、彭水县下塘口乡三次跨越乌江，从而在我国铁路建设史上第一次在乌江上形成了三座桥墩均超过70米 高的高墩大跨铁路桥梁。大桥主跨分别是128米、168米、128米，均为预应力砼连续钢结构特殊桥梁。

由于乌江两岸山势陡峭，交通运输困难，水位落差大，水流急，大桥施工场地狭小，施工所需各种物资设备和材料数量巨大、大桥施工科技含量高等原因，三座乌江大桥均被渝怀铁路建设总指挥部列入重点工程。

如何解决大桥施工中所需大量各种物资、设备的垂直与水平运输问题(这是摆在施工单位面前的首要问题，也是让技术人员和设备管理人员值得认真研究的一个课题。

2  方案的比较与确定

对于一般的桥梁施工，在选择垂直和水平运输时，往往采用龙门架、汽车起重机、缆索起重机、塔机、浮桥、浮船、脚手架等不同的形式。在实际运用中，汽车起重机很难达到起升高度的要求，且易受道路和场地条件限制；浮桥、浮船会受到水位、流速、航道诸多因素的影响，龙门架、脚手架对大宗物资难以胜任。哪一种方式都会受到各种施工作业条件的制约，很难在技术要求和经济利益上都能达到满意的结果。

由于同是一个单位施工，我们综合了各种有利和不利的条件，经过认真的分析、研究，对原设计方案进行了大胆的改进，在三座乌江大桥选定了塔机和缆索起重机不同的方案。

2.1  涪陵乌江大桥垂直水平运输方案

涪陵乌江大桥是三座乌江大桥的第一座，也是三座桥中最先铺轨的一座，工期十分紧迫。由于两侧悬崖绝壁! 直接将缆索两端连接在岩石上的地锚，即可作为起重机塔架，既省时又简便，架设缆索起重机实为最理想的起重方式。

涪陵乌江大桥缆索起重机采用双索，43 钢丝绳作为主缆索，20 钢丝绳作为牵引索和起重索，设计为两座起重机间距6米，跨度560米 ，地锚与乌江中心的5 号墩承台高差110米 ，单台独立起重能力 8吨 。

2.2  黄草乌江大桥垂直水平运输方案

黄草乌江大桥为主跨168米 的铁路双线大桥，在国内同样结构铁路桥中尚且没有先例。由于技术含量高、施工难度大、各种物资设备和材料需求量大，原设计施工方案中缆索起重机、塔机、施工升降电梯各种方法共同使用，这在实际操作中互相干扰较大，易受施工场地的制约，且需要较大的资金投入。根据现场实际，我们经过分析，最后选取了塔机。

中联重科 TC5023 塔机为水平起重臂，小车变幅，上回转自升多用途塔机。其最大工作幅度50m ，最大起升高度可达150m, 起升重量为2.3-10t 。实际运用中采用附着装置与墩身连接，设计起升高度达到90m 。

2.3  下塘口乌江特大桥垂直水平运输方案

下塘口乌江特大桥长1510m ，主跨位于7号、8号墩之间，由于两岸地势较缓，桥墩数量较多，采用缆索起重方式。

为了满足起升高度和跨度的需要，我们对该桥缆索起重机采用了如下措施：在乌江两岸已建成的4号墩和14号 墩身顶上用M 型万能杆件分别拼装2m*5m、高度50m 的塔架作为支柱，两支柱间跨度614m 。主缆索采用单根56 镀锌钢丝绳，牵引索和起重索采用21.5钢丝绳。缆风绳采用19.5  钢丝绳。两起重机间距 6m ，单台独立起重能力 10t 。

考虑跨度较大，视线受阻等方面的原因，该缆索起重机引进变频调速和无线遥控操纵系统。

3           技术性能比较

3.1   起重能力

3.1.1  缆索起重机起重能力不受小车工作位置的影响，无论小车在何种位置工作，都能达到额定起重量。在两座缆索起重机并列起吊时，起重能力为单台的2倍（涪陵乌江大桥和下塘口乌江特大桥缆索起重机起重特性见图3）

3.1.2  黄草乌江大桥塔吊起重能力受到起重索倍率的影响，当起重索为4 倍率时，起重速度较慢，起重能力可达10t 。塔机的起重能力在一定工作幅度内起重能力恒定，超过一定工作幅度后，起重能力受工作幅度的影响而变化(TC5023 塔机起重特性曲线见图4)。

3.2  工作范围

（1）缆索起重机工作范围受到地理条件的限制，涪陵乌江大桥沿缆索方向的工作范围 80m-520m范围内，下塘口乌江特大桥沿缆索方向的工作范围在5m-600m 之间。在垂直缆索方向的横向工作面上，缆索起重机的工作范围较小，起吊前须靠外力或其它设备先行搬运。

（2）塔机的工作范围较大，为一空心圆面，其大小与塔机起重臂的长度和最小起吊半径有关。

3.3  起重速度(见表1)

两座缆索起重机均使用JK-5 型作为起重卷扬机，下塘口乌江特大桥两座缆索起重机的起升卷扬机采用了变频调速装置。

黄草乌江桥, TC5023 塔机的起升受起重索倍率的影响，工作速度较高，回转机构采用变频无级调速装置，调速性能也较好。

3.4  牵引速度(见表1)

3.5  起升高度(见表2)

4   经济性比较

由于两座缆索起重机属于自行设计，自己施工、安装和使用的设备，而塔机是新购置的设备，两者使用情况不完全相同，设备的后期费用不好进行比较，现仅把设备的设置费用、使用费用中功率和用电量情况以及设备的拆旧回收情况简单加以比较。

4.1  缆索起重机的设置

费用包括：设备购置费、材料费、基础混凝土施工费、安装工时费、机械使用费等。塔机的机械设置费用包括：设备购置费、运输费、基础混凝土施工费、安装调试工时费、机械使用费等"见(表2)。

4.2  完成起重任务和电费消耗情况的比较(见表3)

4.3  设备折旧及拆卸回收情况的比较

（1）缆索起重机用各种钢丝绳及主缆索一般属于一次性使用物品，工程结束后作为废料处理，地锚及砼基础部分应按环保要求处理后不再回收，钢塔架万能杆件属于周转材料可以重复倒用，卷扬机及变频遥控装置可以做为固定资产，按年限折旧。

（2）塔式起重机属于独立完整的一套机械设备，由于在建筑施工中应用较为广泛，且折旧年限相对较长，在使用完毕后，可进行适当的维修保养，直接转场运输到其它施工场所。而且塔机在拆装过程中结构件浪费较少，混凝土基础相对于缆索吊小了许多，对环境的污染也相对较少。

5  几点体会

（1）随着铁路施工质量的不断提高和高速铁路发展趋势，高桥墩、大跨度的铁路桥梁会越来越多，新型塔式起重机和缆索起重机的运用将会非常广泛。

（2）在进行桥梁施工中垂直水平运输方式的选择上，要充分考虑跨度、起重高度、起重能力、场所条件、施工工期、水位、流速、有无可利用的构造物等因素。合理地选择运输方式，对施工作业非常重要。

（3）缆索起重机比塔机一次投入小，施工跨度大，不受施工场地、水位的影响，但其作业面窄，作业速度慢，施工安装时间长，可重复利用的价值小，对环境污染较大。塔机在桥梁施工中，作业面积大，起吊速度快，操作指挥方便，运输成本低，安装拆卸便捷，可以重复安装使用，对环境影响小，但塔机受场地影响大。