多支點(diǎn)頂推技術(shù)在跨鐵路橋梁施工中的應(yīng)用

衛(wèi)紅發(fā)

(中鐵十七局集團(tuán)有限公司，太原 030006)

1 工程概況

石家莊環(huán)城公路良村大橋位于石家莊市裕華區(qū)，其主橋依次跨越307國(guó)道、石德鐵路良村車站、307國(guó)道復(fù)線、石津灌溉渠。主橋兩幅并置，系梁為單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，全寬48.8 m。左右兩幅幅寬24.3 m，梁長(zhǎng) 102 m，高 2.630 ～3.014 m，單幅梁達(dá)8 030 t。拱肋采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，每幅拱為兩組平行的啞鈴型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，拱軸線為二次拋物線。吊桿間距為5 m。

主橋立面和橫斷面見圖1。

圖1 主橋立面和橫斷面 (單位:cm)

2 技術(shù)方案

良村大橋主橋位于6 000 m豎曲線上，設(shè)計(jì)為頂推施工跨越307國(guó)道和既有線運(yùn)營(yíng)鐵路，頂推距離長(zhǎng)，重量大，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。結(jié)合傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過綜合技術(shù)比較，確定采用四滑道多支點(diǎn)頂推技術(shù)方案，主橋系梁采用分幅施工，分幅頂推。

主要施工方案為:系梁在引橋12#～15#墩之間利用設(shè)計(jì)墩柱和臨時(shí)墩搭設(shè)制梁平臺(tái)預(yù)制成型;在主橋位15#～16#墩之間的鐵路股道間設(shè)置4排臨時(shí)墩;利用主梁預(yù)制支架作為頂推作業(yè)平臺(tái)，在臨時(shí)墩和永久墩墩頂上布置頂推滑道和頂推千斤頂;頂推滑道布設(shè)在9排支撐墩上，總長(zhǎng)204 m，每個(gè)墩上有四個(gè)滑點(diǎn)，頂推進(jìn)行中支撐系梁滑點(diǎn)20～24個(gè);在預(yù)制好的系梁底部安裝拉錨器，采用鋼絞線連接拉錨器和千斤頂，通過主控制臺(tái)集中控制8～10臺(tái)千斤頂，將制梁臺(tái)座上制好的梁體，在滑道上整體不斷頂推系梁前行;頂推過程中，橫向位置糾偏由設(shè)在墩頂外側(cè)的限位器實(shí)現(xiàn);頂推分七次完成，單次頂推距離10～24 m。主梁頂推到位即為成橋狀態(tài)，然后安裝支座，拆除滑道。

主要工藝流程見圖2。

3 主要施工技術(shù)

3.1 制梁臺(tái)座和臨時(shí)墩布置

在主橋與引橋線路位置施做9排永久墩、臨時(shí)墩作為箱梁支撐預(yù)制和頂推平臺(tái)。見圖3。

臨時(shí)墩以剛性墩為主，主要受力桿件采用φ1 100 mm鋼管柱，基礎(chǔ)采用鉆孔樁及鋼筋混凝土承臺(tái)。承臺(tái)上布置預(yù)埋件，受力鋼管通過縱向聯(lián)結(jié)鋼管(焊接)、橫向通過型鋼(螺栓聯(lián)結(jié))形成整體框架，其上在依次安裝砂筒、墊梁、滑道板，聚四氟乙烯滑塊補(bǔ)齊滑道高度。鋼管上下端與預(yù)埋件和墊梁聯(lián)結(jié)處澆筑部分C30混凝土以增大此局部的剛度。

圖2 頂推施工工藝流程

圖3 臨時(shí)墩總體布置(單位:cm)

3.2 滑道布設(shè)

滑道由臨時(shí)墩上的墊梁、滑道和滑板組成?；缐|梁是用鋼板焊接而成的箱形簡(jiǎn)支梁，其兩端支撐到鋼管臨時(shí)墩上，承受滑道傳遞的荷載。滑道采用3 cm厚鋼板，兩端30 cm范圍內(nèi)設(shè)圓弧(圖4)，滑道上面鋪3 mm厚不銹鋼板。根據(jù)箱梁四腹板結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及頂推跨度的布置，滑道設(shè)置于箱梁縱向腹板位置處，共四道。

圖4 滑道板構(gòu)造(單位:mm)

采用國(guó)產(chǎn)聚四氟乙烯滑塊，其抗壓強(qiáng)度不低于30 MPa，厚度采用12 mm，長(zhǎng)度按40 cm分段。為減小頂推摩擦系數(shù)，在滑塊表面涂上耐久、耐摩擦的硅脂油。

3.3 前后導(dǎo)梁的設(shè)置

根據(jù)頂推跨度布置形式，在頂推過程中前后懸臂最大長(zhǎng)度均比較大(分別為26.83 m、35.5 m)，所以采用前后雙導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行頂推。

鋼導(dǎo)梁設(shè)計(jì)為四片工字梁，為了保證其自身穩(wěn)定性，兩兩一組形成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。前導(dǎo)梁全長(zhǎng)21.705 m，外伸部分19.905 m，埋入混凝土箱梁內(nèi)1.8 m，后導(dǎo)梁全長(zhǎng)29.685 m，外伸部分27.555 m，埋入混凝土箱梁內(nèi)2.130 m。為減小導(dǎo)梁根部最大正彎距，在每個(gè)導(dǎo)梁下部設(shè)置4～6根32 mm精軋螺紋鋼，一端預(yù)埋在第一段箱梁內(nèi)，另一端與導(dǎo)梁上設(shè)置的牛腿張拉連接(單根精軋螺紋鋼張拉力300 kN，雙控)。

為了有利于導(dǎo)梁上滑道，在導(dǎo)梁前端專門設(shè)有一500 mm×800 mm缺口，當(dāng)鋼導(dǎo)梁即將到達(dá)前方橋墩時(shí)，則在聚四氟乙烯滑塊上放置50 t液壓千斤頂來接引鋼導(dǎo)梁上滑道。

3.4 安裝頂推設(shè)施

3.4.1 頂推機(jī)具的布置安裝

全橋布置8臺(tái)100 t連續(xù)頂推千斤頂(采用分級(jí)調(diào)壓、集中控制技術(shù)，確保橋墩承受的水平力在設(shè)計(jì)容許范圍內(nèi);但由于開始頂推時(shí)克服靜摩擦較大以及上坡的影響，備用兩臺(tái)100 t連續(xù)頂推千斤頂)。每個(gè)頂推點(diǎn)5～6 m的范圍內(nèi)放置ZLDB油泵及ZLDK主控臺(tái)，布置在橋面上。

初期分別在14#墩布置2臺(tái)ZLD-100型連續(xù)千斤頂，15#墩布置4臺(tái) ZLD-100型連續(xù)千斤頂，1#臨時(shí)墩處布置2臺(tái)ZLD-100型連續(xù)千斤頂頂推，見圖5(a)。后期將14#墩布置的2臺(tái)ZLD-100型連續(xù)千斤頂?shù)箵Q到16#墩上，備用的2臺(tái)ZLD-100型連續(xù)千斤頂安裝在13#墩兩中間滑道下墊梁上，見圖5(b)。

圖5 頂梁千斤頂布置

根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式，千斤頂安裝有如下三種方式:

1)以臨時(shí)墩墊梁為反力裝置(圖6)

圖6 墊梁端頭反力裝置

它利用墊梁端頭板和中間加勁板開孔，以便于穿牽引索，千斤頂安裝在墊梁前端千斤頂托架上。頂推時(shí)千斤頂?shù)姆戳朔徊糠至后w行走時(shí)的摩擦力，減少臨時(shí)墩的水平力。該反力裝置配合錨固型拉錨器使用。

2)以永久墩上預(yù)埋鋼板為反力裝置(圖7)

這種類型的反力裝置直接安裝在永久墩上，可以配合錨固型拉錨器使用。

3)以臨時(shí)墩小墊梁上焊接鋼板為反力裝置

這種類型的反力裝置直接焊接安裝在臨時(shí)墩小墊梁上(圖8)，可以配合插入式拉錨器使用。

圖7 永久墩上設(shè)反力裝置

圖8 墊梁上設(shè)反力裝置

3.4.2 安裝拉錨器

根據(jù)頂推要求，拉錨器分插入式和錨固式兩種。插入式由2［40焊接而成，用于箱梁無腹板處，頂?shù)装逋瑫r(shí)受力。錨固式直接錨固在箱梁的橫隔板、腹板處，用精軋螺紋鋼錨固。

拉錨器和千斤頂間采用8根φ15.24的鋼絞線連接，拉錨器上采用OVM15-9配套錨墊板錨固鋼絞線。千斤頂處采用夾持器錨固鋼絞線。所用的鋼絞線采用左、右旋兩種搭配使用，以免使用同一旋向鋼絞線而引起千斤頂活塞旋轉(zhuǎn)，造成設(shè)備損壞。

3.4.3 側(cè)向限位與糾偏裝置

為防止箱梁在頂推過程中出現(xiàn)過大的偏斜，在每個(gè)臨時(shí)墩左右側(cè)安裝側(cè)向限位裝置，限制箱梁的橫向移動(dòng)。側(cè)向限位裝置的作用是引導(dǎo)、限制箱梁梁體沿中線方向滑動(dòng)，當(dāng)發(fā)生橫向偏移時(shí)，通過它來糾偏。本橋外側(cè)采用的是絲桿式側(cè)向限位裝置，內(nèi)側(cè)由于空間限制，直接安裝導(dǎo)向輪，限位裝置在箱梁兩側(cè)對(duì)稱安裝。頂推過程中，發(fā)現(xiàn)梁體有少量偏移時(shí)，可隨時(shí)通過兩側(cè)限位器進(jìn)行糾偏。

3.4.4 安裝牽引索

穿索前先用油泵打開ZLD-100頂前后夾持器的夾片，再將鋼絞線逐根從頂?shù)奈膊肯蝽敳看┤?，而在鋼絞線的另一端對(duì)稱地穿入拉錨器的錐孔。鋼絞線束在拉錨器及ZLD-100頂端面外露長(zhǎng)度不小于50 cm。左右捻向的鋼絞線間隔排布，為便于穿索，可用引線桿導(dǎo)向。每臺(tái)千斤頂穿完鋼絞線后，松開ZLD-100頂前后夾持器，壓緊夾持器及拉錨器的夾片。

3.5 系梁頂推

3.5.1 頂推實(shí)施

本橋系梁采用分幅施工，分幅頂推。采用多點(diǎn)自動(dòng)連續(xù)頂推方案，即對(duì)全橋的頂推千斤頂進(jìn)行集中控制，再通過各墩油泵分級(jí)調(diào)壓，確保同步運(yùn)行。頂推時(shí)，所有人員必須分工明確，定人定崗、各就各位(總控臺(tái)、各墩開千斤頂、喂滑板、看限位器、拉錨器安裝、測(cè)量觀測(cè)等)，服從統(tǒng)一指揮，確保頂推的順利進(jìn)行。

根據(jù)臨時(shí)墩間距及拉錨器位置，系梁頂推過程中需多次倒換拉錨器及千斤頂。整個(gè)系梁需分七次要點(diǎn)進(jìn)行頂推，頂推距離分別為11 m，12 m，10 m，24 m，23 m，10 m，12 m，合計(jì)頂推距離 102 m。

3.5.2 頂推作業(yè)注意事項(xiàng)

1)接通總電源，采用集中控制、分級(jí)調(diào)壓、差值限定的方式同步頂推，按主控制臺(tái)工作按鈕，各液壓站同時(shí)起動(dòng)，按主控臺(tái)頂推按鈕，各液壓站按五級(jí)調(diào)壓的最低一級(jí)向千斤頂供油，按從小到大的順序依次按主控臺(tái)控制各液壓站等級(jí)的按鈕，各液壓站向各千斤頂?shù)墓┯蛪毫χ鸺?jí)增大，最后達(dá)到設(shè)計(jì)值。

2)在梁體前進(jìn)的同時(shí)，各墩頂喂接滑塊人員不斷地將滑塊從滑道后端喂入，并將隨梁體前移從滑道前端滑出的滑塊接住備用。

3)在頂推的過程中，不斷觀測(cè)梁體中線，如偏差大于2 cm時(shí)，利用安裝在兩側(cè)的限位和糾偏裝置對(duì)箱梁施加側(cè)向力來糾偏。

3.6 安裝支座

系梁頂推到位后，采用4臺(tái)500 t的扁平千斤頂將梁端頂起，頂起高度不超過10 mm，拆除滑道、滑板，安裝永久支座。

4 結(jié)束語

本橋系梁頂推應(yīng)用四滑道多支點(diǎn)頂推施工技術(shù)，取得了圓滿成功，達(dá)到了預(yù)期效果。系統(tǒng)操作方便，工藝先進(jìn)，工期短，機(jī)具設(shè)備能重復(fù)使用，可節(jié)省費(fèi)用，降低造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，為類似橋梁工程施工提供了重要的參考依據(jù)。

［1］陳寶春.鋼管混凝土拱橋發(fā)展綜述［J］.橋梁建設(shè)，1997(2):8-13，22.

［2］嚴(yán)朝鋒.貝雷梁支架體系在混凝土系桿拱橋施工中的應(yīng)用［J］.鐵道建筑，2010(10):14-16.

［3］中華人民共和國(guó)交通部.JTJ 041—2000 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2000.

［4］中華人民共和國(guó)交通部.JTJ071—94 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:人民交通出版社，1994.