雙線變單線異型箱梁首跨架設(shè)施工方法研究和運(yùn)用

潘定坤 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭黃鐵路有限公司

1 工程概況

皖贛鐵路擴(kuò)能改造工程蕪湖至宣城段弋江站至宣城站段線路正線58.578 km，線路設(shè)計(jì)時(shí)速250 km/h。站前Ⅰ標(biāo)蕪湖制梁場承擔(dān)992孔箱梁運(yùn)輸架設(shè)任務(wù)，其中單線箱梁410孔，有雙線變單線異型箱梁架設(shè)2次，分別是青弋江特大橋（單線）的104跨、青弋江右繞特大橋第238跨單線箱梁。

2 研究和運(yùn)用雙線變單線異型箱梁架設(shè)目的

由于架橋機(jī)、運(yùn)梁車由雙線箱梁向單線箱梁過渡時(shí)對(duì)既有橋梁會(huì)發(fā)生偏載，國內(nèi)可供借鑒參考的施工經(jīng)驗(yàn)極少，結(jié)合以往箱梁架設(shè)施工經(jīng)驗(yàn)，通過分析受力檢算，實(shí)踐驗(yàn)證總結(jié)形成該方法。通過在雙線箱梁一側(cè)設(shè)置一根分載梁，使原架橋機(jī)后支腿支點(diǎn)轉(zhuǎn)移至雙線梁腹板上方，通過分散集中荷載，最大限度的減少翼緣板受集中荷載作用，保證人員和設(shè)備及既有橋梁的安全。通過較少的設(shè)備投入，取得架設(shè)成功，避免了采用其他常規(guī)方案的高成本投入，取得了較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

3 適用范圍

適用于時(shí)速250 km/h及以上高速鐵路雙線箱梁變單線箱梁架設(shè)施工。

4 工藝原理

架橋機(jī)由雙線箱梁向單線箱梁過渡中，架橋機(jī)中心線偏離雙線箱梁中心線2.8 m，后支腿外側(cè)支點(diǎn)距梁翼緣板2.05 m；通過運(yùn)梁車和頂升支架將架橋機(jī)后部頂起，使其受力支點(diǎn)轉(zhuǎn)移分散至運(yùn)梁車的多組輪胎上，分散翼緣板所受集中荷載。

采用運(yùn)梁車與架橋機(jī)配合同步過孔，架橋機(jī)可以直接到位，無需再設(shè)置橫移裝置。

架橋機(jī)在架設(shè)首跨單線箱梁時(shí)，架橋機(jī)中心線偏離雙線箱梁中心線2.9 m，后支腿外側(cè)支點(diǎn)距梁翼緣板1.95 m；通過在架橋機(jī)后支腿下方加裝一根分載梁，并在分載梁下部支點(diǎn)處設(shè)擴(kuò)大鋼板使其外側(cè)受力支點(diǎn)轉(zhuǎn)移至雙線箱梁腹板上方，分散架橋機(jī)架梁時(shí)外側(cè)支點(diǎn)下方對(duì)既有橋梁翼緣板的集中荷載。

在架橋機(jī)架梁時(shí)，采取在雙線箱梁支座處設(shè)置3個(gè)臨時(shí)頂梁液壓千斤頂，分散支座載荷，確保架橋機(jī)架梁時(shí)對(duì)最后一孔既有混凝土箱梁前部的橋梁支座荷載不超過橋梁支座的額定載荷，確保支座的安全。

通過大型有限元軟件MIDAS建立32 m簡支梁空間有限元模型，對(duì)運(yùn)、架梁工況進(jìn)行模擬，并進(jìn)行受力檢算，確保運(yùn)架設(shè)備的穩(wěn)定性，確保架梁安全。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程（見圖1）

圖1 雙線箱梁變單線異型箱梁架設(shè)工藝流程圖

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 設(shè)置臨時(shí)頂梁油頂

雙線箱梁主受力點(diǎn)處支座設(shè)置油頂2個(gè)，另一端設(shè)置油頂1個(gè)；在梁底以及油頂上方之間放置大鐵板，頂升油頂至計(jì)算值，確保支座不超過額定載荷。

5.2.2 運(yùn)梁車與架橋機(jī)同步過孔

架橋機(jī)與運(yùn)梁車采用馱運(yùn)支架與輔助支腿相結(jié)合方式過孔，架橋機(jī)可以直接過孔到位。架橋機(jī)后支腿輪箱不解除，運(yùn)梁車采用微動(dòng)模式（0～5 m/min），架橋機(jī)輔助支腿使用低速檔位過孔，實(shí)現(xiàn)同步作業(yè)。示意圖見圖2。

圖2 同步過孔示意圖

5.2.3 分載梁安裝錨固

架橋機(jī)過孔后，由運(yùn)梁車帶支架頂起架橋機(jī)尾部（使后支腿臺(tái)車不受力），然后拆除后支腿臺(tái)車，在后支腿橫梁下部塞墊分載梁，用2根Φ32的精軋螺紋鋼對(duì)分載梁進(jìn)行錨固。

分載梁安裝對(duì)位后，用水準(zhǔn)儀測量兩個(gè)支點(diǎn)的高程和水平，確保分載梁支點(diǎn)水平。在后支腿與分載梁之間放置12 cm厚的橡膠墊板；利用中粗砂對(duì)分載梁支點(diǎn)受力范圍內(nèi)的梁面進(jìn)行找平，最后再將后支腿落下，檢查分載梁與架橋機(jī)連接是否可靠，橡膠墊板是否密貼，確保架橋機(jī)的穩(wěn)定性。示意圖見圖3、圖4和圖5。

圖3 分載墊梁安裝示意圖

圖4 分載墊梁錨固示意圖

圖5 -1 設(shè)置橡膠墊板

圖5 -2 支點(diǎn)用黃沙找平

5.2.4 架橋機(jī)就位

架橋機(jī)在梁場拼裝完成后，馱運(yùn)雙線異型箱梁處。架橋機(jī)采用馱運(yùn)支架與輔助支腿相結(jié)合方式過孔，架橋機(jī)可以直接過孔到位。

（1）經(jīng)檢算，運(yùn)梁車輪胎對(duì)雙線箱梁頂板及翼緣板作用力不會(huì)使混凝土不會(huì)產(chǎn)生裂紋；

（2）過孔過程中，主要控制要點(diǎn)為兩臺(tái)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)同步性，運(yùn)梁車微動(dòng)模式（0～5 m/min），架橋機(jī)輔助支腿使用低速檔位，一人指揮多點(diǎn)觀測，確保實(shí)現(xiàn)同步作業(yè)。

5.2.5 運(yùn)梁車運(yùn)梁就位（見圖6）

運(yùn)梁車運(yùn)梁過程中，沿著箱梁中心線前進(jìn)，避免輪組離開橋梁腹板位置。引導(dǎo)運(yùn)梁車與架橋機(jī)對(duì)位，完成后利用運(yùn)梁車前后豎向頂升液壓油缸調(diào)整車體平衡，支撐運(yùn)梁車。運(yùn)梁車載梁行至架橋機(jī)尾部制動(dòng)停止；前吊梁行車吊具對(duì)準(zhǔn)梁體前端吊裝孔下落；安裝吊具。

圖6 運(yùn)梁車運(yùn)梁到位

5.2.6 架橋機(jī)喂梁

首先利用架橋機(jī)前吊梁小車將梁片吊離運(yùn)梁車，起吊高度為2 cm～3 cm，觀察鋼絲繩有無亂繩、卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)失靈及其它異常情況，無異常后提升梁片，箱梁支座下座板底面高于運(yùn)梁車10 cm后停止起升，進(jìn)行“三起三落”，調(diào)試卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)；通過架橋機(jī)前吊梁小車和運(yùn)梁車的馱梁小車喂梁前行，到位后進(jìn)行后吊梁小車吊裝，前吊梁小車將梁片吊離運(yùn)梁車，起吊高度為2 cm～3 cm，觀察鋼絲繩有無亂繩、卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)失靈及其它異常情況，無異常后提升梁片，箱梁支座下座板底面高于運(yùn)梁車10 cm后停止起升，進(jìn)行“三起三落”，調(diào)試卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)。前后吊梁小車喂梁前行，到達(dá)待架設(shè)的橋墩上方。前吊梁行車和運(yùn)梁車上后臺(tái)車配合前移梁體；如有曲線，梁體前端行至1/4架橋機(jī)跨度處時(shí)需將吊具移回至橋機(jī)中心線。

5.2.7 架橋機(jī)吊梁（見圖7）

梁體繼續(xù)前移，梁體后端至架橋機(jī)尾部；后吊梁行車起吊梁體后端；前后吊梁行車共同配合前移梁體。

圖7 架橋機(jī)吊梁

5.2.8 調(diào)整落梁就位（見圖8）

穩(wěn)定梁體，緩慢下落箱梁，降低梁體高度距離墩面200mm，及時(shí)調(diào)整箱梁水平，使支座下座板底面基本與墊石表面平行；支座錨固桿進(jìn)入墊石錨栓孔前，必須要采用一速落梁，避免支座及錨固桿與墊石碰撞。箱梁落放在液壓測力千斤頂上，落梁前在箱梁支座內(nèi)側(cè)安置4臺(tái)400 t的千斤頂作為臨時(shí)支撐，千斤頂橫向中心距為1.6 m，縱向距梁端為0.75 m 。

落梁前，根據(jù)墊石及梁底標(biāo)高調(diào)整千斤頂?shù)母叨?，然后將箱梁完全落于千斤頂上，檢查、調(diào)整四點(diǎn)反力，使各支座反力與四個(gè)支點(diǎn)的平均值相差不超過±5%，同一端支點(diǎn)高差不超過2 mm，梁片梁端橋面與相鄰橋臺(tái)胸墻頂面之間的相對(duì)高差不得大于10 mm，箱梁橋面高程調(diào)整時(shí)，以已架梁片為基準(zhǔn)，用600 mm水平尺對(duì)待架梁片進(jìn)行調(diào)整，使箱梁與已架梁片梁底平齊。前后、左右調(diào)整梁體位置，就位梁體。

圖8 調(diào)整落梁就位

5.2.9 運(yùn)梁車退出

喂梁完成后，運(yùn)梁車收起豎向頂升液壓油缸，打開液壓閥組，空車退出架橋機(jī)，運(yùn)梁車返回梁場，裝運(yùn)下一孔梁片。

6 質(zhì)量控制

6.1 工程質(zhì)量控制措施

架梁前進(jìn)行橋墩復(fù)測。放樣支座墊石中心線、螺栓孔中心線及梁端線，對(duì)預(yù)留螺栓孔偏離設(shè)計(jì)位置的要進(jìn)行鑿除處理，確保支座螺栓的順利就位。以支座中心線為準(zhǔn)，梁端線校核。

高程控制：對(duì)墊石標(biāo)高進(jìn)行水準(zhǔn)復(fù)測，確認(rèn)無誤后在墊石內(nèi)外側(cè)的墩頂部設(shè)置標(biāo)高點(diǎn)，并用紅油漆作明確標(biāo)識(shí)。架梁前布置千斤頂，使千斤頂油缸活塞伸出的頂面標(biāo)高與梁底的設(shè)計(jì)標(biāo)高一致，使得架梁工作落梁即到位，標(biāo)高應(yīng)控制在0～5 mm內(nèi)。

預(yù)制箱梁架設(shè)后的相鄰梁端橋面之間、梁端橋面與相鄰橋臺(tái)胸墻頂面之間的相對(duì)高差不得大于10 mm，預(yù)制箱梁橋面高程不得高于設(shè)計(jì)高程，也不得低于設(shè)計(jì)高程20 mm。

鄰兩片梁梁端縫（梁端中部）控制在80 mm～100 mm，綜合參考梁端線和支座十字線；梁邊與前后已架設(shè)箱梁對(duì)齊，橫向應(yīng)控制在0 mm～5 mm內(nèi)。

7 安全控制

7.1 安全控制

健全安全崗位責(zé)任制，做到獎(jiǎng)罰分明，逐級(jí)簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任書，明確分工，責(zé)任到人，把安全落實(shí)到實(shí)處。

進(jìn)行安全教育，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度，加強(qiáng)崗位責(zé)任制。嚴(yán)格施工紀(jì)律，嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)。

施工前，對(duì)所有施工參與人員進(jìn)行崗前安全教育培訓(xùn)，關(guān)鍵崗位的設(shè)備操作人員取得特種設(shè)備操作證，并持證上崗。

設(shè)專職安全員對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行全程監(jiān)控。

運(yùn)梁前確保運(yùn)梁車的防滑移機(jī)構(gòu)安全可靠。

吊裝作業(yè)時(shí)，確保吊具安全可靠，起吊和移動(dòng)范圍嚴(yán)禁站人。

施工人員必須佩戴安全帽，穿防滑鞋，系安全帶。

下橫梁錨固完成后，技術(shù)人員現(xiàn)場復(fù)核，確保連接可靠。

臨時(shí)油頂（現(xiàn)澆梁）設(shè)置后，檢查確保頂升油頂至鋼板與梁底密貼。

喂梁、架梁時(shí)，密切觀察架橋機(jī)、下橫梁、臨時(shí)油頂、支座等情況。

8 效益分析

8.1 經(jīng)濟(jì)效益

青弋江特大橋、青弋江右繞特大橋首跨架設(shè)采用了此工法施工，除拆裝后橫梁和分載梁時(shí)需要汽車吊配合使用外，架梁過程不需要其他大型機(jī)械配合。由于特殊工況無法進(jìn)行常規(guī)架設(shè)，相比較于其他工程項(xiàng)目采用首跨異型箱梁現(xiàn)澆方法，本工法箱梁采用梁場預(yù)制，架橋機(jī)架設(shè)，更利于施工安全，節(jié)約人工費(fèi)和機(jī)械費(fèi)用，降低工程成本，本工法節(jié)約直接經(jīng)濟(jì)成本約28萬元。

8.2 社會(huì)效益

該工法操作簡便、實(shí)用且施工速度快，可以適用于其他類似的橋梁施工，減少了其他施工設(shè)備和大臨工程的投入。本工程使用此工法安全、優(yōu)質(zhì)、快速的完成了青弋江特大橋、青弋江右繞特大橋雙線變單線異型箱梁的首跨架設(shè)，2017年7月11日提前完成青弋江特大橋15孔單線箱梁，2017年7月15日提前3天完成由青弋江特大橋向青弋江右繞特大橋的轉(zhuǎn)線任務(wù)。相比較于采用異型箱梁現(xiàn)澆方案，本工法節(jié)約施工工期約2個(gè)月，順利實(shí)現(xiàn)了架梁節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，為今后高速鐵路聯(lián)絡(luò)線及雙線箱梁變單線箱梁施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

8.3 節(jié)能環(huán)保效益

該工法在設(shè)計(jì)上已綜合優(yōu)化并采用鉸接方式與架橋機(jī)各個(gè)部件進(jìn)行連接，對(duì)架橋機(jī)改動(dòng)小，設(shè)計(jì)合理，節(jié)約鋼材使用量，有效地節(jié)約資源，降低施工成本；架橋機(jī)設(shè)備安全可靠，發(fā)電機(jī)組采用靜音電站，施工噪音小，施工中不影響周邊居民生活，對(duì)周邊大氣無污染，符合國家相關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)場設(shè)置廢棄物料收集點(diǎn)，不污染水體，取得了良好的節(jié)能和環(huán)保效益。

9 結(jié)束語

皖贛鐵路擴(kuò)能改造工程站前Ⅰ標(biāo)從2017年6月單線梁開始架設(shè)至施工結(jié)束，安全、優(yōu)質(zhì)、快速地完成了雙線變單線異型箱梁架設(shè)2次，順利實(shí)現(xiàn)了架梁節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，相比較箱梁現(xiàn)澆方案節(jié)約成本約28萬元，節(jié)約工期2個(gè)月，取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，受到了建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)及社會(huì)等各方的一致好評(píng)。