48 m鐵路簡支箱梁高位頂推施工技術(shù)

張小東

(中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司 衡茶吉鐵路工程指揮部，湖南 攸縣 412300)

48 m鐵路簡支箱梁高位頂推施工技術(shù)

張小東

(中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司 衡茶吉鐵路工程指揮部，湖南 攸縣 412300)

衡茶吉鐵路新衡陽上行疏解線特大橋第27跨48 m箱梁，上跨武廣鐵路客運(yùn)專線。設(shè)計方案為在40 m高的橋墩上搭設(shè)臨時棧橋預(yù)制箱梁，然后將箱梁頂推跨越武廣客運(yùn)專線就位。本文擇要介紹了頂推施工總體方案，導(dǎo)梁等輔助設(shè)施，以及主要施工技術(shù)參數(shù)。

48 m箱梁 高墩 頂推 施工技術(shù)

1 工程概況

衡茶吉鐵路SDK210+345.918新衡陽上行疏解特大橋，位于湖南省衡陽市咸塘鎮(zhèn)境內(nèi)，特大橋全長2 854.555 m。線路于 SDK209+773—SDK209+797處跨越武廣鐵路客運(yùn)專線，交角為52°?？紤]到武廣鐵路客運(yùn)專線行車限界和凈空的要求，經(jīng)過詳細(xì)研究和論證，在懸灌法、轉(zhuǎn)體法和頂推法三種設(shè)計方案中決定選用頂推施工方法?？缭轿鋸V客運(yùn)專線的48 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁位于本橋的26#，27#墩上，墩身高度為41 m，與48 m箱梁相鄰的為32 m預(yù)制T形梁。本橋位于R=1 200 m的曲線及 +7‰～－18‰的坡道上，為鐵路曲線橋。

48 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁截面為單箱單室，頂板厚度為34.5 cm，底板厚度30 cm(端部加厚)。質(zhì)量為973 t。箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖1所示。

圖1 48 m箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位：cm)

梁體縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用17-φ15.2及12-φ15.2鋼絞線，OVM15-17、12圓塔型錨具，錨下張拉控制應(yīng)力σk=1 283.4 MPa。預(yù)應(yīng)力采用底板及腹板布束方式布置，頂推時需張拉臨時頂板束。

2 頂推施工方案

2.1 頂推施工總體方案

本橋上跨武廣鐵路客運(yùn)專線，在施工方案上決定采用在24#，25#，26#墩之間搭設(shè)臨時支墩，架設(shè)臨時棧橋，在臨時棧橋上進(jìn)行48 m箱梁的預(yù)制。預(yù)制完成后采用頂推施工方法完成48 m箱梁跨越武廣鐵路客運(yùn)專線的架設(shè)。

臨時墩為鋼管格構(gòu)柱，鋼管柱由φ 1 000×16 mm和φ400×10 mm的空心鋼管組成，臨時鋼管墩柱高度為40 m?；炷凉潭ǘ张c臨時墩上部搭設(shè)貝雷梁作為制梁平臺，進(jìn)行箱梁的預(yù)制。分別在固定墩和臨時墩頂部設(shè)置滑道梁。待箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行落梁，將箱梁落在滑道梁上，采用ZLD200型自動連續(xù)頂推千斤頂進(jìn)行箱梁頂推，滑移至26#和27#中間時落梁。頂推施工方案見圖2。

圖2 48 m箱梁頂推施工方案示意

2.2 施工中需要解決的主要技術(shù)難題

1)本橋在40 m高的橋墩上頂推1 000 t的箱梁，在頂推過程中會在墩頂產(chǎn)生很大的縱向水平力，這樣就會使墩底部產(chǎn)生非常大的彎矩，對墩身造成危險，尤其是對兩個鋼管墩柱臨時墩。

2)本橋位于半徑1 200 m的圓曲線上，因此在頂推過程中，梁體在水平面內(nèi)的偏移會很大，位置不好控制。

3)本橋跨越武廣客運(yùn)專線，48 m的跨距中無法設(shè)置臨時支墩，只能靠導(dǎo)梁與箱梁聯(lián)合受力來保證，頂推過程中箱梁受力變化復(fù)雜，控制不好梁體會產(chǎn)生裂縫。

4)箱梁頂推過程中確保武廣客運(yùn)專線的正常安全運(yùn)營和鐵路設(shè)備安全是本工程的重點。

2.3 保障措施

2.3.1 墩頂水平力的控制

對于墩頂水平力的控制，主要采用兩種措施解決。第一，搭設(shè)施工臨時棧橋時，將棧橋(貝雷梁)與永久墩柱及臨時鋼管墩柱通過墩頂預(yù)埋件固結(jié)在一起，形成墩—梁固結(jié)體系，確保在箱梁頂推時四個墩柱受力差別不大，減少了個別墩柱集中受力的隱患，從而降低了墩底的應(yīng)力。第二，采用多點頂推，分別在25#與26#墩頂設(shè)置千斤頂拖拉梁體前進(jìn)。多點頂推一方面分散了拉力，另一方面利用千斤頂傳給橋墩的反力來平衡梁體滑移時在橋墩產(chǎn)生的摩擦力，減小墩頂水平力。為了能實現(xiàn)在頂推過程中對墩頂水平力進(jìn)行實時監(jiān)控，運(yùn)用MIDIS軟件對橋墩墩頂內(nèi)力和墩頂位移之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，得出墩頂所能承受的最大水平力和所對應(yīng)的位移之間的關(guān)系，從而通過連續(xù)觀測墩頂?shù)奈灰苼砜刂贫枕斔搅?。?dāng)水平力超標(biāo)時可以及時發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整千斤頂?shù)氖┝斫档投枕斔搅?，以確保橋墩安全。

2.3.2 梁體頂推過程中平面位置偏移的控制

針對鐵路曲線橋在頂推過程中水平面內(nèi)位移偏大問題，也從兩方面來解決。首先，在梁體的預(yù)制過程中嚴(yán)格按設(shè)計的線型施工，避免誤差積累，造成梁體體型本身誤差過大。其次，在頂推過程中為了能使梁體精確安裝到位，設(shè)計了梁體橫向限位裝置，特別在梁體頂推安裝時，對梁體進(jìn)行實時觀測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)梁體向某一方向偏離時，則令該方向的千斤頂加力，另一方向的千斤頂放松，對梁體施加橫向水平推力，這樣隨著梁體前移，偏離會逐漸被糾正，最終達(dá)到設(shè)計位置。經(jīng)實踐證明該解決方案行之有效，頂推最大偏移量＜5 mm，完全滿足設(shè)計要求。

2.3.3 臨時棧橋支架體系的設(shè)計

1號與2號臨時墩均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，墩身結(jié)構(gòu)為鋼管格構(gòu)柱，3.2 m見方布置。臨時墩分三節(jié)制作安裝，總長為31.39 m，柱腳與基礎(chǔ)預(yù)埋件焊接，節(jié)段之間采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。臨時墩頂結(jié)構(gòu)設(shè)置組件1，組件2，組件3，用于貝雷梁和滑道的安裝，形成箱梁預(yù)制和滑移施工的作業(yè)平臺。

在永久墩和臨時墩上搭設(shè)貝雷梁棧橋支架，作為箱梁預(yù)制和導(dǎo)梁安裝的施工平臺。貝雷梁施工平臺全長69.8 m。橫橋向設(shè)置12個貝雷片，間距為450 mm，中心間距900 mm。貝雷片用支撐架進(jìn)行橫向連接，與墩頂結(jié)構(gòu)中組件2和組件3用銷釘連接，這樣就把梁墩聯(lián)結(jié)成一個墩梁整體結(jié)構(gòu)。

利用電腦MIDIS軟件建立臨時棧橋體系分析模型，分析結(jié)果表明，臨時棧橋體系滿足頂推施工過程中不同工況要求。

2.3.4 頂推施工中要確保武廣客專運(yùn)營安全

施工前與廣州鐵路局集團(tuán)有限公司有關(guān)運(yùn)營與設(shè)備單位簽定施工配合協(xié)議，明確雙方責(zé)任，確保施工中的行車安全。施工中，嚴(yán)格執(zhí)行和遵守鐵道部及鐵路局印發(fā)的關(guān)于既有線行車施工安全管理的各項規(guī)章制度。在頂推施工過程中，嚴(yán)格按照廣鐵集團(tuán)批準(zhǔn)的施工天窗時間進(jìn)行作業(yè)。頂推作業(yè)時，為確保施工安全，施工區(qū)間兩端進(jìn)行了施工封鎖和區(qū)間斷電。

3 導(dǎo)梁及頂推設(shè)施

3.1 導(dǎo)梁及其安裝

楔形導(dǎo)梁順橋向設(shè)置(參見圖2)，兩個主梁為“工”形截面，主梁聯(lián)結(jié)系由鋼管桁架組成，螺栓連接。導(dǎo)梁分五段進(jìn)行吊裝，其中尾段長0.627 m，2.427 t;中段一長 7.366 m，23.107 t;中段二長 7.998 m，17.725 t;中段三長 7.998 m，11.775 t;前段長 9.999 m，9.6746 t。

五段導(dǎo)梁均在支架上安裝，安裝時導(dǎo)梁按 R=1 200 m曲線由折線拼裝，高強(qiáng)螺栓連接就位后進(jìn)行終擰。采用推拉的方法沿滑移方向?qū)⑵渫瞥?，?dǎo)梁懸出26#永久墩13 m。導(dǎo)梁的拼接安裝采用130 t汽車式起重機(jī)。

3.2 拉錨器和牽引裝置

拉錨器采用OVM15-7型夾片式錨具，鋼絞線采用抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa的12-7φ5鋼絞線，一端同頂推千斤頂連接，另一端固定在拉錨器上。拉錨器和鋼絞線安裝好后，要進(jìn)行預(yù)緊，以保證頂推過程中鋼絞線受力均勻。

3.3 千斤頂及泵站

千斤頂采用ZLD200型自動連續(xù)頂推千斤頂，安裝在墩頂鋼托架上。配用ZLDB泵站和ZLDK主控臺。

連續(xù)千斤頂工作流程：啟動系統(tǒng)后，所有前置頂夾緊鋼絞線，牽著鋼梁同時向前行走，當(dāng)前置頂撞上5X(行程開關(guān)5)時，后置頂亦同時往前行走。此時，前置頂與后置頂同時往前運(yùn)動，后置頂?shù)膴A具自動夾緊鋼絞線，荷載由前置頂向后置頂轉(zhuǎn)移。當(dāng)前置頂走到并撞上6X(行程開關(guān)6)，前置頂立即往回行走。此時，前置頂?shù)膴A具自動松開，荷載全部由后置頂承擔(dān)。當(dāng)后置頂走到并撞上2X(行程開關(guān)2)時，前置頂開始往前行走。如此循環(huán)，周而復(fù)始，使鋼梁保持連續(xù)、勻速向前行走。

4 頂推技術(shù)參數(shù)及工藝流程

4.1 主要頂推技術(shù)參數(shù)

1)頂推重量：9 730 kN;

2)最大頂推力：1 360 kN;

3)頂推速度：5 m/h;

4)頂推距離：73.5(理論頂推時間為：73.5/5=14.7 h);

5)頂推動力儲備系數(shù)：3.0(4臺100 t千斤頂);

6)頂推牽引索拉力安全系數(shù)：3.99(采用7根/束鋼絞線，共4束);

7)頂推就位軸向誤差：±20 mm;

8)頂推滑塊安全儲備系數(shù)：3.12(采用滑動支座滑塊)。

9)滑道安裝精度：頂面相對高差≤1 mm。

4.2 頂推施工工藝流程(見圖3)

圖3 箱梁頂推施工工藝流程

5 結(jié)語

我國將要修建的各類橋梁中，中等跨度的多跨箱梁橋占有相當(dāng)?shù)谋壤覈笮偷跹b設(shè)備嚴(yán)重不足;所以頂推法是適合我國國情的一種較好的建橋方法，其發(fā)展前景是廣闊的。

通過本橋頂推48 m鐵路箱梁的成功實施，不僅滿足了衡茶吉鐵路在武廣客運(yùn)專線開通之前安全上跨通過，也為衡茶吉鐵路后期順利開通創(chuàng)造了前提條件。

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［2］劉樹愛．頂推施工階段內(nèi)力分析及臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］．石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報，1998(11)：1-5．

［3］趙亞亭，王振宇，王永剛．自鎖爬行頂推架設(shè)大跨度鋼梁技術(shù)［J］．鐵道建筑，2006(3)：22-24．

［4］中華人民共和國鐵道部．TB10203—2002 鐵路橋涵施工規(guī)范［S］．北京：中國鐵道出版社，2002．

［5］黃繩武．橋梁施工及組織管理［M］．北京：人民交通出版社，1999．

U445.462

B

1003-1995(2011)09-0012-04

2011-02-10;

2011-06-20

張小東(1964— )，男，山西永濟(jì)人，高級工程師。

(責(zé)任審編 孟慶伶)