南京大勝關(guān)長江大橋過江地鐵簡支梁施工技術(shù)

王 平,劉 博,于祥君

(中鐵大橋局集團第二工程有限公司,南京 210015)

1 工程概況

南京大勝關(guān)長江大橋是京滬高速鐵路的控制性工程,也是滬漢蓉鐵路跨越長江的通道,同時搭載南京市雙線過江地鐵[1]。其主橋全長1 615 m,由北向南孔跨布置為2聯(lián)(84+84)m連續(xù)鋼桁梁+(108+192+336+336+192+108)m六跨連續(xù)鋼桁拱橋,南引橋合建區(qū)由北向南孔跨布置為(37+60+37)m預(yù)應(yīng)力混凝土地鐵連續(xù)箱梁+32 m預(yù)應(yīng)力混凝土地鐵簡支箱梁+(37+60+37)m預(yù)應(yīng)力混凝土地鐵連續(xù)箱梁+17×32 m預(yù)應(yīng)力混凝土地鐵簡支箱梁。

32 m地鐵簡支箱梁分布在S3號～S4號、S7號～S24號墩間,全部為直線箱梁,位于各墩蓋梁兩側(cè)懸臂上,共36片。箱梁橫向布置見圖1。

圖1 32 m地鐵簡支箱梁橫向布置(單位：cm)

橫移架設(shè)支架主要由型鋼支腿、貝雷橫梁、縱梁、橫移滑道、縱移滑道、提升及下放系統(tǒng)等組成。

地鐵簡支箱梁利用原鐵路梁為預(yù)制平臺,為了保證剛度及穩(wěn)定性[2～4],外膜采用鋼模板,內(nèi)膜面板采用竹膠板,內(nèi)膜支架采用建筑施工扣件式鋼管腳手架[5～6]。梁體預(yù)制完成并張拉壓漿后,利用橫移架設(shè)支架將地鐵簡支梁起吊，橫移至指定位置下放并安裝。梁體安裝完成之后,貝雷縱梁沿橫移滑道橫移返回至原鐵路梁上方同貝雷橫梁、型鋼支腿沿縱移滑道整體縱移至下一孔預(yù)制地鐵梁位處,繼續(xù)橫移下一孔地鐵梁。

2 橫移架設(shè)方案比選

若采用架橋機[7]對地鐵簡支梁進行架設(shè)安裝,則無法實現(xiàn)已預(yù)制好的地鐵簡支梁從原鐵路梁頂預(yù)制臺座處到安裝位置處的橫移；如果將梁運至安裝孔位正下方,再用架橋機進行起吊安裝,需要大型運梁車及起吊設(shè)備,且施工周期長,高空作業(yè)量大、成本高,對施工場地要求較高。

若采用支架原位現(xiàn)澆[8～9],需要大量鋼管樁和貝雷梁,且由于鋼管樁平面位置在承臺范圍以外,需對地面軟土地基[10～11]進行處理,工程量太大。

若采用橫移架設(shè)支架,施工周期短,高空作業(yè)量相對較小,投入少,橫移架設(shè)過程中結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定、可控,對施工場地要求較低。因此，決定采用橫移支架方案(圖2)。

提升系統(tǒng)采用4根吊帶、2根扁擔梁及縱梁頂?shù)那Ы镯斶M行提升,并設(shè)置保險銷軸裝置,保證梁體提升、下放過程安全可控。

貝雷梁縱梁、橫梁由貝雷梁拼裝而成,橫梁通過型鋼支腿支承于已澆筑的地鐵簡支梁墊石基座頂或已架設(shè)的地鐵簡支梁梁端頂部,與預(yù)埋件連接。橫移滑道固定在貝雷橫梁上,通過250 kN穿心式千斤頂與鋼絞線實現(xiàn)貝雷縱梁平穩(wěn)橫移。

整個橫移架設(shè)支架縱移是在原鐵路梁上鋪設(shè)的縱移滑道上進行的,可安全平穩(wěn)有序進行。

3 橫移架設(shè)支架設(shè)計

3.1 橫移架設(shè)支架結(jié)構(gòu)組成(表1)

3.2 橫移架設(shè)支架的計算

3.2.1 主要計算內(nèi)容

(1)提升裝置受力計算,包括分配梁受力計算,扁擔梁計算,吊帶計算[2～3]；

圖2 橫移架設(shè)支架方案

表1 橫移架設(shè)支架主要組成結(jié)構(gòu)表

(2)貝雷縱梁計算[12]；

(3)貝雷橫梁[12]；

(4)支腿計算[2～3],包括支腿A、B、C；

3.2.2 主要計算工況

工況1：貝雷縱梁提升地鐵簡支梁；

工況2：貝雷縱梁在貝雷橫梁上滑移；

工況3：地鐵簡支梁下放。

3.2.3 計算結(jié)果

利用MIDAS6.71計算程序建立仿真模型,按空間結(jié)構(gòu)進行三向應(yīng)力驗算。經(jīng)過計算,貝雷縱梁、橫梁、各支腿受力及整體穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。只在貝雷縱梁支點處對弦桿加強,弦桿局部采用加焊加勁板及貼板的方式進行加強。

4 橫移架設(shè)支架試吊

橫移架設(shè)支架拼裝完成后按照門式吊機方式進行試吊,合格后方可使用。

支架為梁體橫移架設(shè)的主要受力結(jié)構(gòu),梁體吊掛于縱梁,縱梁支撐于橫梁(橫梁上部設(shè)有橫移滑道)。通過提升裝置將梁體提升,然后通過千斤頂及鋼絞線將梁體牽引橫移至指定位置。待梁體橫移架設(shè)完成后,將縱梁移回初始位置,與橫梁鎖定,拆除輕軌部分橫梁,然后進行支架縱移。

4.1 空載試驗

(1)將提升裝置上下升降2次,觀察支架提升及鎖定有無異常。

(2)將縱梁空載沿橫移滑道往復(fù)橫移2次,觀察結(jié)構(gòu)橫移狀態(tài)有無異常,檢查縱梁、橫梁結(jié)構(gòu)、橫移滑道及支腿結(jié)構(gòu),檢查各部件之間連接是否可靠。

4.2 靜載試驗

利用支架將梁體提升0.34 m,將提升裝置鎖定,停止10 min,由測量人員檢測縱梁撓度是否滿足設(shè)計要求。

檢查支架結(jié)構(gòu),各連接部分有無松動、提升裝置有無異常、鎖定裝置是否良好。

4.3 動載試驗

先后起落貝雷縱梁1 m左右。檢查提升系統(tǒng)有無異常、保險裝置是否靈敏有效。

4.4 橫移試驗

利用支架將梁體提升0.34 m,停止5 min,檢查支架結(jié)構(gòu)有無異常、千斤頂工作狀態(tài)是否穩(wěn)定。將提升裝置鎖定,檢查鎖定裝置是否良好。利用支架將梁體下放,注意觀察梁體下放過程中支架結(jié)構(gòu)有無異常,千斤頂工作狀態(tài)是否穩(wěn)定。

利用支架將梁體吊起橫移0.5 m,停止10 min,注意觀察支架結(jié)構(gòu)有無異常,各部分連接是否良好。

5 橫移架設(shè)支架施工

5.1 首孔橫移架設(shè)施工

(1)在首跨墩頂各安裝1個支腿A,支腿與地鐵簡支梁墊石基座頂?shù)念A(yù)埋件焊接固定,同時與基座周圍水平限位框上的法蘭進行栓接。

(2)在首跨原鐵路梁上鋪裝縱向滑道,在滑道上安裝支腿B。

(3)在支腿A、B上拼裝橫梁,在橫梁上安裝橫移滑道,將滑道下板與橫梁鎖定。

(4)在橫梁上拼裝縱梁,將縱梁與橫移滑道上板鎖定。

檢查簽證,試吊,提升地鐵簡支梁，見圖3。

(5)在貝雷縱梁上方安裝提升系統(tǒng),包括千斤頂、分配梁、吊帶及箱梁底部扁擔梁。

(6)利用提升系統(tǒng)將地鐵簡支梁提升,安裝梁底支座。

(7)利用250 kN千斤頂、鋼絞線及配套錨具牽引貝雷縱梁沿橫移滑道橫移至預(yù)定位置將梁體下放(圖4)。

(8)梁體精確對位后進行支座灌漿,待漿體強度滿足要求后,解除提升系統(tǒng),將貝雷縱梁橫移至原位,準備支架整體縱移。

圖4 準備橫移

5.2 橫移架設(shè)支架縱移

(1)將縱移滑道接長延伸至第2孔預(yù)制地鐵簡支梁處。

(2)將貝雷橫梁與支腿A之間的聯(lián)接解除。

(3)在第2孔梁的前支點處安裝A支腿；在后支點處,即在第1孔梁的梁端頂部安裝支腿C,與梁端預(yù)埋件焊接固定。

(4)利用250 kN千斤頂、鋼絞線及配套錨具牽引B支腿沿縱移滑道縱移至第2孔預(yù)制梁位處(圖5)。

圖5 地鐵簡支梁橫移到位

(5)重復(fù)上述(5)～(8)逐孔架設(shè)安裝其他的預(yù)制地鐵簡支梁。

6 注意事項

(1)在貝雷橫梁與各個支腿連接處設(shè)置貝雷弦桿加勁板,在貝雷橫梁與支腿連接處設(shè)置貝雷加強槽鋼。

(2)支架縱移時在貝雷橫梁與貝雷縱梁連接處現(xiàn)場設(shè)置2[10斜撐,縱移到位后,起吊箱梁前將其拆除。

(3)為保證吊帶和貝雷縱梁受力均勻,在起吊、橫移過程中要按照“同步、緩慢、勻速”的原則操作。

(4)在鋪設(shè)預(yù)制臺座底模時應(yīng)預(yù)留梁底扁擔梁的位置,以避免其無法安裝。

(5)架設(shè)過程中為保證4個支點均勻受力,避免“三條腿”現(xiàn)象導(dǎo)致梁體結(jié)構(gòu)受扭,將墩頂用作4個臨時支點的千斤頂,按每端油缸兩兩并聯(lián)工作,兩端均衡給油進行頂升,以保持4個支點反力符合相關(guān)技術(shù)條件中“每支點反力不超過4個反力平均值±5%”的要求。

(6)2 000 kN千斤頂行程為200 mm,需配置電動油泵,提升時需同步進行；

(7)橫移滑道滑動面采用不銹鋼板+四氟板。

(8)提升簡支箱梁時需將橫移滑道與貝雷縱梁臨時鎖定,橫移時須解除橫移滑道與貝雷縱梁之間的臨時鎖定。

(9)第1孔梁橫移時,前橫梁支腿為支腿A、B,后橫梁支腿為支腿A、B；其他孔位梁橫移時,前橫梁支腿為支腿A、B,后橫梁支腿為支腿C、B。千斤頂張拉鋼絞線牽引橫移,并保持同步。

7 結(jié)語

京滬高速鐵路南京大勝關(guān)長江大橋南引橋合建區(qū)32 m地鐵簡支梁橫移架設(shè)支架施工方案在現(xiàn)有的條件下,最大限度地利用了現(xiàn)有資源,使關(guān)鍵工序施工周期縮短(支架縱移每孔10 h,支架橫移每孔4 h,連續(xù)作業(yè)狀態(tài)每孔地鐵梁安裝需3個工作日),提高了架梁效率。實踐證明,該方案簡單易行,結(jié)構(gòu)安全可靠,效率較高,為項目取得了可觀的經(jīng)濟及社會效益,并為類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗,是一種值得推廣的架梁移梁新技術(shù)。

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