簡支鋼桁梁小角度上跨鐵路營業(yè)線架設(shè)施工技術(shù)

葉西放（中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽　合肥　230023）

?

簡支鋼桁梁小角度上跨鐵路營業(yè)線架設(shè)施工技術(shù)

葉西放（中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽合肥230023）

某新建鐵路特大橋1～96m簡支鋼桁梁上跨繁忙鐵路干線，與線路成21.75°小角度斜交。鋼梁橋址兩側(cè)場地狹窄，地形復(fù)雜，施工條件惡劣。經(jīng)過現(xiàn)場勘察，通過對不同方案的可行性、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素的綜合比選，選擇了綜合利用轉(zhuǎn)體、平移的架設(shè)技術(shù)，成功完成了工程施工，在場地受限的情況下滿足營業(yè)線施工的安全和工期要求。

跨鐵路營業(yè)線；簡支鋼桁梁；架設(shè)

1　工程概況

某新建鐵路特大橋全長1158.710m，主橋?yàn)榭缍?6m的簡支鋼桁梁，上跨某既有鐵路上行線，與既有鐵路成21.75°夾角。鋼桁梁為無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架下承式鋼桁梁，節(jié)間長度為12m，桁高12m，桁間距14m，主結(jié)構(gòu)用鋼量1388.9t。主橋鋼桁梁布置圖見圖1。

圖 11～96m簡支鋼桁梁布置圖

2　架設(shè)方案比選

2.1架設(shè)方案論證

簡支鋼桁梁施工能否滿足營業(yè)線施工安全和工期的要求是方案可行與否的決定因素。

類似跨越既有鐵路的簡支鋼桁梁施工方案多采用頂推架設(shè)，頂推架設(shè)施工需在兩主墩中間設(shè)置臨時支墩或采取增加配重的方法，并在鋼桁梁前端設(shè)置導(dǎo)梁，但本橋與鐵路夾角角度小，且既有鐵路線為繁忙干線，線路兩側(cè)地形復(fù)雜，沒有設(shè)置臨時支墩的空間和條件，且在營業(yè)線上方進(jìn)行拖拉施工協(xié)調(diào)難度極大，沒有實(shí)施的可能性。

2.2方案比選

根據(jù)場地情況和營業(yè)線施工要求，經(jīng)過充分分析論證，擬定包括轉(zhuǎn)體架設(shè)、平移架設(shè)以及先轉(zhuǎn)體后平移架設(shè)三個方案，具體如下：

（1）方案一：根據(jù)現(xiàn)場條件，按設(shè)計推薦施工方案將鋼桁梁的拼裝場地設(shè)置在13#墩側(cè)，鋼桁梁桿件運(yùn)至現(xiàn)場后，沿武鐵路營業(yè)線搭設(shè)拼裝支架，支架中心線與營業(yè)線夾角增大至26.75°，在支架端頭和13#橋墩之間設(shè)置滑道，沿著滑道平面轉(zhuǎn)體至設(shè)計位置，如圖2所示。

（2）方案二。根據(jù)現(xiàn)場情況，由兩主墩中心線位置向13#橋墩側(cè)平移42.9m搭設(shè)鋼桁梁高位拼裝支架，以保證鋼桁梁絕大部分拼裝不需在封鎖要點(diǎn)時間點(diǎn)內(nèi)施工，鋼桁梁拼裝完成后通過設(shè)置在兩主墩端部的水平連續(xù)千斤頂將鋼桁梁在滑道梁上拖拉平移至架設(shè)位置，進(jìn)行落梁、支座安裝施工后完成鋼桁梁的安裝，方案布置見圖3。

圖2　鋼桁梁轉(zhuǎn)體架設(shè)施工工序

圖3　鋼桁梁平移施工方案布置

（3）方案三。根據(jù)鋼桁梁拼裝場地地形特點(diǎn)，由兩主墩中心線位置向13#橋墩側(cè)平移31.4m搭設(shè)高位拼裝平臺，并將拼裝平臺在遠(yuǎn)離營業(yè)線基礎(chǔ)上再向外旋轉(zhuǎn)10°，以保證鋼桁梁桿件拼裝滿足鄰近營業(yè)線C類施工的要求。鋼桁梁高位拼裝完成后，先將鋼桁梁轉(zhuǎn)體10°至與兩橋墩中心線平行位置，再將鋼桁梁滑移至架設(shè)位置進(jìn)行落梁和支座安裝的施工，完成鋼桁梁安裝。

圖4　鋼桁梁先轉(zhuǎn)體再平移架設(shè)施工工序

（4）方案技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性分析：

方案一：此方案因在鋼桁梁拼裝過程中絕大部分桿件吊裝需在天窗點(diǎn)內(nèi)施工，對營業(yè)線設(shè)備安全威脅大，協(xié)調(diào)難度極高；因天窗點(diǎn)內(nèi)施工降低施工工效，成本增大；受營業(yè)線行車組織影響易導(dǎo)致工期不可控，滿足不了業(yè)主的要求。

方案二：由圖可以看出，鋼桁梁按平移架設(shè)施工方案施工需拆遷既有村路和食品加工廠，成本高；且經(jīng)調(diào)查，食品加工廠為政府定點(diǎn)屠宰場，不能進(jìn)行拆遷。因此，該方案受場地條件限制不能實(shí)施。

方案三：按此方案進(jìn)行施工，場地條件滿足使用要求，同時鋼桁梁拼裝過程中除4件上弦桿件需在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行拼裝，對鋼桁梁拼裝工期無影響；方案有一定的施工技術(shù)難度，成本有一定增加。

方案比選結(jié)論：綜上所述，三個方案均有不利條件，為響應(yīng)業(yè)主對營業(yè)線施工安全和工期的要求，在業(yè)主要求方案變更情況下項(xiàng)目部確定選用方案三。

3　鋼桁梁拼裝施工

3.1支架拼裝平臺的設(shè)計、施工

根據(jù)現(xiàn)場場地條件，在13#墩側(cè)主桁下弦桿各節(jié)點(diǎn)下方設(shè)置共9組臨時支架，與滑道梁共同組成鋼桁梁拼裝平臺。1#～7#承重支架為拼裝承重支架，0#和8#承重支架除作為拼裝承重支架外兼做轉(zhuǎn)體及平移滑道承重支架。

3.2橋墩墩頂布置

12#、13#橋墩墩頂布置滑移平臺：在支座墊石間采用2排鋼管柱支撐，鋼管柱與墩頂預(yù)埋板焊接牢固，每列鋼管柱上安裝分配梁；在支座墊石上采用單排鋼管混凝土墊塊與墊石頂部預(yù)埋鋼板焊接連接，在頂板上安裝分配梁。在墩頂分配梁上沿墩長方向安裝6I45b工字鋼作為滑移平臺。主墩墩頂滑移體系布置見圖5。

圖5　主墩墩頂滑移體系布置圖（單位：mm）

4　鋼桁梁現(xiàn)場拼裝

鋼桁梁拼裝橋縱向由13#墩向12#墩方向進(jìn)行，橋橫向由鄰近營業(yè)線側(cè)向外側(cè)進(jìn)行。鋼桁梁架設(shè)以每個節(jié)間為一個施工單元，首個節(jié)間拼裝封閉且軸線拱度調(diào)整完畢后進(jìn)行下一個節(jié)間拼裝，與此同時逐步將本節(jié)間的所有沖釘、普栓用高栓替換并做施擰。鋼桁梁第四個節(jié)間拼裝時開始進(jìn)行橋面板焊接。鋼桁梁拼裝按照先安裝下弦桿、橫梁、橫肋及橋面板，再拼裝斜腹桿，然后安裝上弦桿、橋門架（中橫聯(lián)）、上平縱聯(lián)等，以盡快形成閉合框架，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

5　轉(zhuǎn)體及平移架設(shè)

5.1架設(shè)總體方法

在鋼桁梁E0′端（0#支架滑道梁HL6上）臨時墩頂設(shè)置旋轉(zhuǎn)體系，在端橫梁中心位置設(shè)置定位轉(zhuǎn)軸，在兩側(cè)臨時墩上設(shè)置滑道；在鋼桁梁E0（0#支架與12#橋墩間）安裝跨線滑道梁，滑道梁頂面由中心到兩側(cè)設(shè)置滑道、側(cè)擋限位；在12#和13#墩頂遠(yuǎn)離拼裝平臺端各布置1臺150t水平連續(xù)千斤頂提供牽引力。鋼桁梁轉(zhuǎn)體施工時以定位轉(zhuǎn)軸為軸心，以鋼桁梁跨度為半徑，采用12#墩端水平連續(xù)千斤頂提供牽引力，完成10.0°的鋼桁梁轉(zhuǎn)體。10.0°轉(zhuǎn)體完成后，在營業(yè)線封鎖停電的情況下同時啟動兩臺水平連續(xù)千斤頂，通過液壓泵站控制兩臺水平頂同步運(yùn)行，將鋼桁梁平移至架設(shè)位置。

5.2滑移系統(tǒng)

滑移系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸、滑塊、滑道、動力裝置、反力裝置等組成，整體布置見圖6。

圖6　滑移系統(tǒng)布置圖

（1）轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸設(shè)置鋼桁梁在0#支架端橫梁中心下方的滑道梁上，采用陰陽口鋼管套接形式，套接長度范圍內(nèi)采取涂抹黃油等潤滑措施，轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)圖見圖7。采用高強(qiáng)螺栓將陽口鋼管固定于鋼桁梁上，陰口鋼管焊接固定于滑道梁頂板上。

圖7　轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)圖

（2）滑塊：由Q235B材質(zhì)鋼板組焊而成，縱向設(shè)有鋼絞線通過孔，供鋼絞線通過，并采用錨具及夾片在背部固定?；瑝K頂部與鋼桁梁支座墊板采用臨時間斷焊固定，底部安裝MGE滑板與滑道面形成摩擦副，MGE滑板鑲嵌在鋼管中以沉頭螺栓固定，滑塊結(jié)構(gòu)圖見圖8。

圖8　滑塊結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

（3）滑道：轉(zhuǎn)體滑道按轉(zhuǎn)動軌跡的弧線布置，平移滑道直線布置，滑道兩側(cè)設(shè)置側(cè)向限位擋板，并間隔加焊加勁板，約束滑塊的橫向偏移，滑道面采用不銹鋼復(fù)合板，通過焊接固定在滑道梁頂板上，滑道結(jié)構(gòu)見圖9。

圖9　滑道斷面示意圖（單位：mm）

（4）動力裝置

轉(zhuǎn)體、平移過程采用水平連續(xù)千斤頂提供動力，在12#、13#主墩側(cè)面分別設(shè)置一臺150t水平連續(xù)千斤頂，設(shè)置反力座提供反力。轉(zhuǎn)體過程僅啟動12#墩側(cè)千斤頂，平移過程兩臺水平頂通過液壓泵站控制同時啟動，并通過同一油路供油，實(shí)現(xiàn)同步牽引。

（5）反力裝置

滑移過程的反力裝置主要指水平連續(xù)千斤頂反力座，反力座設(shè)置在主墩頂滑道端部，采用鋼板組焊而成，縱向設(shè)有鋼絞線通過孔，底部與滑道焊接牢固，見圖10。

圖10　水平頂反力座結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

5.3轉(zhuǎn)體、平移施工

轉(zhuǎn)體、平移必須在申請鐵路封鎖點(diǎn)內(nèi)施工，施工前對滑道、千斤頂設(shè)備、線路、油路等進(jìn)行檢查確保各項(xiàng)措施準(zhǔn)備到位，施工過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測。轉(zhuǎn)體、平移施工步驟如下：

步驟一：鋼桁梁落架后，將鋼桁梁與滑塊之間、鋼桁梁的轉(zhuǎn)軸陰陽口之間連接牢固。對鋼桁梁線形、滑道頂標(biāo)高、支架變形及基礎(chǔ)沉降進(jìn)行觀測，采集初始數(shù)據(jù)。

步驟二：在停電封鎖點(diǎn)內(nèi)開始鋼桁梁的10°轉(zhuǎn)體操作。轉(zhuǎn)體前在10°轉(zhuǎn)體后的位置滑道上做明顯標(biāo)記，啟動12#墩側(cè)的水平連續(xù)千斤頂，拖拉鋼桁梁8#支架端的滑塊帶動鋼桁梁以0#支架端轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到標(biāo)記位置后停止。轉(zhuǎn)體過程全程監(jiān)控滑塊的移動、鋼桁梁線形、滑塊變形、支架變形及基礎(chǔ)沉降等，并如實(shí)填寫記錄，若發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即發(fā)出警報、停止施工。

步驟三：完成鋼桁梁10°轉(zhuǎn)體施工后拆除轉(zhuǎn)軸，調(diào)整0#支架上方滑道布置、滑塊狀態(tài)，安裝13#橋墩側(cè)牽引系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體與平移體系之間的轉(zhuǎn)換。對鋼桁梁整體結(jié)構(gòu)線形及支架變形情況進(jìn)行全面測量，確保鋼桁梁自身結(jié)構(gòu)及支架無超差變形后方可開始平移的準(zhǔn)備工作。

步驟四：平移施工前的準(zhǔn)備工作完成后，在封鎖停電的情況下進(jìn)行鋼桁梁平移架設(shè)，2臺水平連續(xù)千斤頂同時啟動、同步運(yùn)行。平移過程中全程進(jìn)行安全防護(hù)及施工監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即發(fā)出警報、停止施工。

步驟五：鋼桁梁即將就位時，應(yīng)控制鋼桁梁緩慢行走，利用限位千斤頂精確調(diào)整定位，測量人員密切監(jiān)控，以使鋼桁梁準(zhǔn)確到位，確保安裝精度。

步驟六：鋼桁梁調(diào)整定位后，拆除墩頂滑道、分配梁、鋼管柱支撐等輔助設(shè)施，為落梁施工做好準(zhǔn)備。

5.4限位糾偏

5.4.1轉(zhuǎn)體限位糾偏措施

轉(zhuǎn)體過程采用水平定位轉(zhuǎn)軸作為鋼桁梁轉(zhuǎn)體圓心，限制轉(zhuǎn)體過程偏移。為防止鋼桁梁出現(xiàn)橫向偏移，在曲線滑道面兩側(cè)設(shè)置限位擋板，控制滑塊在滑移過程中的橫向偏移。轉(zhuǎn)體滑動過程若出現(xiàn)側(cè)向偏移，可通過填塞鐵楔方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。填塞鐵楔法即在滑塊一側(cè)與滑道梁頂板的橫向限位擋板之間塞入尺寸合適的楔形鐵塊，在拖拉滑移過程中，楔形鐵塊向另一側(cè)推擠滑塊，以實(shí)現(xiàn)糾偏目的。

5.4.2平移限位糾偏措施

為防止鋼桁梁出現(xiàn)橫向偏移，在滑道梁頂面縱向通長布置側(cè)向限位擋板，控制滑塊在滑移過程中的橫向偏移?；瑒舆^程若出現(xiàn)橫向偏移，可通過填塞鐵楔和單動一側(cè)水平頂?shù)确绞竭M(jìn)行調(diào)節(jié)。由于本工程采用橫向平移法架設(shè)，且結(jié)構(gòu)為簡支梁形式，可以通過單動一側(cè)水平頂拖拉鋼桁梁一端前移進(jìn)行橫移調(diào)整。

5.4.3架梁就位糾偏限位措施

鋼桁梁滑移就位后若存在橋縱向偏差，可采用千斤頂或手拉葫蘆在墩頂滑道上焊接擋板或混凝土梁上生根，進(jìn)行微調(diào)定位。

6　落梁

鋼桁梁架設(shè)就位檢驗(yàn)合格后開始實(shí)施落梁，落梁采用鋼支墩配合4臺500t液壓千斤頂進(jìn)行。落梁時同時啟動一側(cè)橋墩副支墩上的2臺豎向頂將鋼桁梁頂起，使該側(cè)的主支墩脫空，抽出主支墩上的一個鋼管調(diào)節(jié)段，然后2臺豎向頂同時回程，使鋼梁落在主支墩上支撐。鋼梁落穩(wěn)后，將副支墩上脫空的千斤頂移開，然后抽出副支墩上的一個鋼管調(diào)節(jié)段，再將千斤頂歸位，由此完成鋼梁一端的一次落梁。接著按相同步驟進(jìn)行另一端的落梁，如此反復(fù)，直至落到可安裝支座的高度，進(jìn)行支座安裝，待支座安裝后進(jìn)行最后一次落梁。

7　支座安裝

待落梁高度剩余60cm左右時，根據(jù)支座中心十字線對鋼桁梁精確調(diào)整對位，對位完成后進(jìn)行支座安裝，支座錨固采用無收縮高強(qiáng)度灌筑材料、重力灌漿方式進(jìn)行施工。

鋼桁梁落在支座上之前，如支座上鋼板螺栓孔與鋼桁梁節(jié)點(diǎn)處螺栓孔不重合，可微調(diào)支座位置，螺栓孔重合，及時將支座與鋼桁梁用高強(qiáng)螺栓連接起來，并將支座錨固。

8　結(jié)語

本橋通過鋼桁梁施工方案的比選，將轉(zhuǎn)體、平移的施工技術(shù)綜合應(yīng)用于跨繁忙鐵路干線簡支鋼桁梁架設(shè)，克服了營業(yè)線施工安全、工期等困難因素，解決了施工的主要矛盾，經(jīng)計算檢算該施工方法技術(shù)可行。簡支鋼桁梁先轉(zhuǎn)體再平移跨越繁忙鐵路干線架設(shè)技術(shù)對類似橋梁施工有一定的借鑒價值。

［1］唐培文.小角度跨營業(yè)線鋼桁梁無平衡重轉(zhuǎn)體施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2012（14）：372～373.

［2］侯 勇.簡支雙線鋼桁梁橋設(shè)計與施工技術(shù)研究［J］.鐵道工程學(xué)報，2010（10）：62～66.

［3］陳建峰，戴曉春，郭建勛，等.玉蒙鐵路曲江大橋簡支鋼桁梁架設(shè)方案分析［J］.鋼結(jié)構(gòu)，2009，24（9）：74～76.

［4］李會良.鋼桁梁頂推施工技術(shù)［J］.中國港灣建設(shè)，2009（2）：57～59.

2016-3-8

U448.36

A

2095-2066（2016）11-0148-03