鋼箱梁跨既有鐵路頂推施工分析

劉學(xué)成

摘 要：隨著我國鐵路建設(shè)的迅猛發(fā)展，客運(yùn)專線、電氣化鐵路貫穿于各個(gè)城市之間，為確保既有營業(yè)線路正常通行，降低線路影響，同時(shí)最大限度保障既有營業(yè)線路安全，在當(dāng)前跨線橋施工中，鋼箱梁頂推施工工藝被廣泛采用，本文主要對跨鐵路鋼箱梁頂推的幾種頂推方式進(jìn)行分析研究。本次分析內(nèi)容以在建的沈陽市快速路項(xiàng)目為依托，結(jié)合已完成設(shè)計(jì)的跨鐵路鋼箱梁頂推進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞：跨既有營業(yè)線;鋼箱梁頂推;步距式頂推;連續(xù)式拖拉頂推;步履式頂推

1 工程的基本情況

1.1工程概況

沈陽市快速路-勝利大街快速路左線匝道橋7#-10#連續(xù)鋼箱梁（45+36+35）與沈山上行線相交于沈山上行線K3+925，斜交48.1°，距既有鐵路高度大于6.8m。連續(xù)鋼箱梁全寬為8.0m，單箱三室;鋼箱梁外形按曲線設(shè)計(jì)。梁高（中心線處）均為2.095m，底板水平，橫坡通過調(diào)整腹板高度形成。鋼箱梁頂板厚度16～30mm，底板厚度16～30mm，腹板厚度16mm。左線匝道橋縱坡為5.5%，橫坡為1.5%。其中8-9#為跨既有線頂推施工，頂推段高架橋下部結(jié)構(gòu)為花瓶式實(shí)體橋墩，墩身平均高度12米。作業(yè)平臺及臨時(shí)支墩結(jié)構(gòu)形式為擴(kuò)大基礎(chǔ)，φ800*10mm鋼管，斜撐采用φ426*6mm鋼管，每個(gè)臨時(shí)支墩由4個(gè)立柱組成，橫向排列，臨時(shí)支墩最大跨度23米，頂推前導(dǎo)梁長度17米，既有線路中心至頂推前端支墩中心距離13.5米，最大頂推距離15米。

1.2既有營業(yè)線情況

既有鐵路營業(yè)線為沈山線上行線，電氣化鐵路路基段，運(yùn)輸?shù)燃墳榉泵€路，橋梁所處區(qū)段最長封鎖時(shí)間180分鐘。鐵路運(yùn)輸管理單位局為保障行車安全，要求跨線部分頂推作業(yè)必須在封鎖時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。

2 鋼箱梁跨鐵路頂推施工工藝以及控制要點(diǎn)

2.1頂推施工原理

頂推施工原理是沿橋梁縱軸方向的后臺設(shè)置支架平臺、安裝滑道設(shè)施，拼裝完成鋼梁和前導(dǎo)梁后，采用特殊的動(dòng)力裝置推動(dòng)梁體沿縱向滑移跨過既有道路的施工方法。

2.2頂推施工工藝流程

支架基礎(chǔ)施工→搭設(shè)臨時(shí)支墩→安裝動(dòng)力及糾偏裝置等→頂推段鋼箱梁吊裝、焊接→安裝導(dǎo)梁→安裝牽引設(shè)備→頂推前技術(shù)檢查→分段頂推→鋼箱梁就位→拆除導(dǎo)梁→落梁固定→頂推完成。

2.3鋼箱梁跨鐵路頂推施工控制要點(diǎn)

（1）頂推過程中梁體、橋墩、作業(yè)平臺的安全性。

（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)物特點(diǎn)，要求頂推作業(yè)的速度控制。

（3）頂推過程中梁體的精準(zhǔn)度控制。

3 鋼箱梁頂推施工的三種頂推方式分析介紹

3.1步距式頂推

施工中采用液壓千斤頂頂推或用穿心千斤頂作為頂推動(dòng)力裝置。為了使多臺千斤頂同步運(yùn)行，采用主控臺控制各個(gè)泵站操縱千斤頂，既可集中控制，又可分級調(diào)壓，也可以限定差值（各墩臺設(shè)計(jì)允許的水平推力與施加給各墩臺的不平衡推力之差），屬于傳統(tǒng)式頂推方式。但使用普通千斤頂設(shè)備的步距式頂推是以水平千斤頂?shù)墓ぷ餍谐虨橐粋€(gè)頂推步距，當(dāng)水平千斤頂回程時(shí)，梁體便停止前移，降低了頂推的速度。對于墩臺而言，每一個(gè)頂推步距都將經(jīng)歷從靜摩擦到動(dòng)摩擦再到停止的過程，墩臺頂部的位移也隨之從零→最大→較小→零這樣周而復(fù)始的變化。同時(shí)，每當(dāng)頂推力克服了靜摩擦力時(shí)，梁體便突然前移，而由于動(dòng)摩擦力比靜摩擦力小，水平千斤頂?shù)挠蛪弘S之下降，梁體前移速度也隨之減慢，這就是梁體爬行現(xiàn)象。

3.2連續(xù)式拖拉頂推

施工中采用連續(xù)串聯(lián)穿心千斤頂裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)式拖拉頂推，在頂推前方墩身設(shè)置反力座，通過連續(xù)千斤頂?shù)倪B續(xù)工作，使梁體的頂推作業(yè)實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)行，避免了步距式頂推時(shí)梁體的“爬行”現(xiàn)象及對墩臺的反復(fù)沖擊，同時(shí)也提高了頂推效率。

根據(jù)以上情況分析，連續(xù)式千斤頂無回程過程，頂推速度較快，可配合四氟聚乙烯滑板或滾軸滑道，更好的降低梁體與滑道間的摩擦力，提高頂推速度。頂推中只需首此啟動(dòng)時(shí)克服靜摩擦力，對墩身頂反力座沖擊較小，安全性較高。

3.3步履式頂推

采用步履式頂推設(shè)備，在計(jì)算機(jī)液壓系統(tǒng)的控制下，頂升液壓缸抬起鋼箱梁，液壓缸平移完成向前運(yùn)動(dòng)，頂升液壓缸收縮缸，使鋼箱梁落在臨時(shí)支撐墩上，平移液壓缸并縮回，以完成一個(gè)行程的頂推操作。步履式頂推操作過程是一種自平衡的推壓動(dòng)作過程。在滑動(dòng)過程中，鋼箱梁經(jīng)常出現(xiàn)側(cè)偏，但可以使用側(cè)移液壓缸來校正偏差。頂升液壓缸配有壓力傳感器，可以在滑動(dòng)過程中監(jiān)控負(fù)載情況防止過載。用于頂升，平移和側(cè)移液壓缸配有位移傳感器，可以在滑動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)位移監(jiān)控并便于控制。

4 結(jié)合本工程情況確定頂推方案

4.1三種頂推方式特點(diǎn)歸納

根據(jù)跨越鐵路、公路以及其他建筑物的不同特點(diǎn)，為更好地滿足施工要求，可根據(jù)情況選擇相對適合的頂推方式。步距式頂推，頂推速度相對適中，頂推精度適中，但工藝相對成熟，在墩身高度較低，其他要求比較不是很嚴(yán)格的情況，可以選擇采用。連續(xù)式拖拉頂推，頂推速度快，頂推精度相對較低，安全性較高，在頂推施工時(shí)間要求嚴(yán)格且頂推跨度不大的情況可以采用。步履式頂推，頂推速度慢，精度高，安全性較高，可在頂推時(shí)間無嚴(yán)格要求，頂推過程糾偏困難，頂程較大的條件下采用。

根據(jù)對比情況分析，本工程頂推施工要求跨線施工需在封鎖時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，對頂推速度有嚴(yán)格要求，同時(shí)上跨既有營業(yè)線，必須確保線路及鐵路設(shè)備安全。步履式頂推速度較慢，每個(gè)封鎖點(diǎn)頂推進(jìn)度有限，需多次封鎖線路，并長時(shí)間處于懸臂狀態(tài)，對線路影響較大，不適用于本橋。所以本橋的頂推方式在連續(xù)頂推和步距式頂推中選擇。

4.2方案對比分析

4.2.1步距式頂推情況分析

步距式頂推每個(gè)頂推循環(huán)過程需要10-15分鐘，每個(gè)頂程可頂推0.6米，每小時(shí)最多頂推3.6米，所需跨線路推距離15米，導(dǎo)梁搭接支墩至少需要240分鐘左右，在沈山上行線本橋施工區(qū)段每天封鎖時(shí)間最大180分鐘的條件下，一次封鎖無法完成前導(dǎo)梁搭接支墩，在封鎖結(jié)束后至下一次封鎖前，橋梁將處于線路上方懸臂狀態(tài)，對鐵路行車安全存在一定的安全隱患。

4.2.2連續(xù)式拖拉頂推情況分析

連續(xù)式拖拉頂推每個(gè)頂程間無時(shí)間間隔，根據(jù)本橋重量計(jì)算，每小時(shí)可頂推6-8米，所需跨線路推距離15米，導(dǎo)梁搭接支墩需要150分鐘左右，在一次封鎖內(nèi)可完成前導(dǎo)梁搭接到支墩，并預(yù)留一部分時(shí)間進(jìn)行精度調(diào)整，對鐵路行車安全及運(yùn)輸影響較小。

4.2.3對比選擇

連續(xù)式拖拉頂推相較步距式頂推速度快，前導(dǎo)梁可以在一次封鎖時(shí)間內(nèi)搭接到臨時(shí)支墩上，避免出現(xiàn)跨線路懸臂狀態(tài)，對線路安全威脅較低，同時(shí)對墩頂位移沖擊較步距式頂推低，結(jié)合本橋特點(diǎn)，經(jīng)多次研究討論，最終選定以連續(xù)式頂推搭配滾軸滑輪平臺來完成本橋頂推施工。

結(jié)語：

鋼梁頂推施工技術(shù)具有效率較高，并且能夠降低交通防護(hù)設(shè)施費(fèi)用的優(yōu)勢，目前在跨鐵路橋梁工程中也得到了有效的應(yīng)用。根據(jù)不同條件選擇合適的頂推方式，即縮短施工工期降低對既有線路影響，又保障線路安全。隨著頂推技術(shù)的不斷創(chuàng)新，頂推設(shè)備自動(dòng)化的不斷完善，頂推技術(shù)也將在鐵路工程、市政交通、公路橋梁建設(shè)中廣泛使用。

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