連續(xù)鋼桁梁大懸臂橫移上跨營(yíng)業(yè)線施工技術(shù)研究

楊仲會(huì)

摘要：隨著高速鐵路的快速發(fā)展，新建高速鐵路上跨既有營(yíng)業(yè)線施工日益增多，確保既有高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全已成為鄰營(yíng)業(yè)線施工的主體，本文以新建濰萊鐵路右線跨青榮鐵路特大橋31～33號(hào)墩設(shè)1-（120+82）m鋼桁梁施工為依據(jù)，通過(guò)精細(xì)的施工組織，對(duì)鋼桁梁進(jìn)行側(cè)方位整體焊接拼裝，并進(jìn)行大懸臂橫移就位施工技術(shù)研究，工藝成熟，方法簡(jiǎn)便，及確保了上跨營(yíng)業(yè)線施工安全，又保證了施工工期，也為類(lèi)似工程的施工提供了重要的指導(dǎo)和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：鋼桁梁;大懸臂;上跨營(yíng)業(yè)線技術(shù)

1.引言

我國(guó)鐵路網(wǎng)日趨密集，新建鐵路跨既有運(yùn)營(yíng)的高速鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線、城際鐵路等施工成為一種常態(tài)化施工技術(shù)，新建鐵路特殊孔跨材質(zhì)、跨度、施工條件也越來(lái)越復(fù)雜，面臨的施工問(wèn)題主要是新建鐵路特殊孔跨施工對(duì)營(yíng)業(yè)線鐵路運(yùn)營(yíng)安全，以及既有鐵路運(yùn)營(yíng)與新建鐵路施工過(guò)程中的相互干擾影響。

本文結(jié)合新建濰萊鐵路右線跨青榮鐵路特大橋（120+82）m鋼桁梁施工，精心組織，通過(guò)對(duì)大跨度鋼桁梁側(cè)向高位拼裝后，整體進(jìn)行懸臂拖拉橫移跨越營(yíng)業(yè)線的施工技術(shù)研究，有效克服了新建高鐵在施工中存在下坡、曲線、斜交臨近營(yíng)業(yè)線的難題，完善了施工技術(shù)方案，高效經(jīng)濟(jì)合理，確保施工安全及工期。

2.工程概況

新建濰萊右線跨青榮鐵路特大橋31～33號(hào)墩設(shè)1-（120+82）m為連續(xù)鋼桁梁，鋼桁梁與青榮鐵路呈約8.5°斜角。線路縱坡度10‰，位于半徑R=2000m曲線上，鋼桁梁為直梁，采用橋面加寬保證線路線型。（120+82）m連續(xù)鋼桁梁為下承式鋼桁梁，主桁類(lèi)型為有豎桿整體節(jié)點(diǎn)三角桁架、變桁高，桁高13-25m，節(jié)間長(zhǎng)度9-13m，主桁中心距10.0m，主材為耐候鋼，橋面采用不銹鋼復(fù)合鋼板321-Q370qENH。鋼桁梁主體鋼結(jié)構(gòu)總重為1985.4t。

3.施工重難點(diǎn)分析

濰萊右線跨青榮鐵路特大橋（120+82m）鋼桁梁上跨青榮城際，鋼桁梁位于曲線上施工線性控制精度要求高;鋼桁梁與青榮鐵路呈約8.5°斜角，本橋位于10‰的下坡段，31號(hào)墩與33號(hào)墩高差在2米以上，施工時(shí)均為營(yíng)業(yè)線施工和鄰近營(yíng)業(yè)線施工。施工過(guò)程安全壓力大、風(fēng)險(xiǎn)高。

4.施工方案比選

方案一：鋼桁梁在平行于既有青榮鐵路進(jìn)行旁位高位拼裝，拼裝完成后以31號(hào)墩為圓心旋轉(zhuǎn)8.5°落梁就位。

優(yōu)點(diǎn)：施工臨時(shí)支撐數(shù)量少。

缺點(diǎn)：旁位高位拼裝，拼裝支架距回流線2m，支架高20m，傾覆后影響青榮鐵路上、下行行車(chē)，安全壓力大;鋼桁梁拼裝均為鄰近B類(lèi)（夜間天窗點(diǎn)內(nèi)）施工，工效極低。

方案二：鋼桁梁在遠(yuǎn)位高位焊接拼裝完成后，利用31、32號(hào)墩兩道滑道梁，懸臂82m直接橫移落梁就位。

優(yōu)點(diǎn)：減小鋼桁梁焊接拼裝支架及焊接施工對(duì)既有青榮鐵路的影響;遠(yuǎn)位高位拼裝可采用大型機(jī)械輔助作業(yè)，提高工效。

缺點(diǎn)：需增加橫移支架及滑道梁。

綜合分析：青榮鐵路是客運(yùn)專(zhuān)線，行車(chē)密度大，速度快，施工以確保營(yíng)業(yè)線行車(chē)安全為首位因素，選用方案二組織實(shí)施。

5.總體施工方案

5.1支架施工

5.1.1鋼桁梁拼裝支架

鋼桁架的拼裝支架采用在擴(kuò)大基礎(chǔ)加鋼管柱支架的形式，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)下設(shè)C30擴(kuò)大基礎(chǔ)，地基承載力應(yīng)滿足大于360Kpa，基礎(chǔ)尺寸為3.6×2×1m（長(zhǎng)×寬×高），基礎(chǔ)頂縱向設(shè)兩根直徑630mm，壁厚為10mm的鋼管立柱，間距2.0m，縱向連接采用[20槽鋼，橫向連接采用426×10mm鋼管。鋼管頂設(shè)置厚度為20mm鋼板。

鋼管上部結(jié)構(gòu)：鋼立柱頂橫橋向設(shè)一組雙拼I40工字鋼橫梁，分配梁長(zhǎng)度為12m，工字鋼橫向錯(cuò)開(kāi)1.0m滿足設(shè)置人行通道。在下弦桿節(jié)點(diǎn)下方縱向鋪設(shè)40工字鋼（或者40H型鋼），在下弦桿與縱向工字鋼間設(shè)置墊塊及鋼管調(diào)整標(biāo)高。在下弦桿外縱向鋪設(shè)雙扣槽鋼，槽鋼上鋪設(shè)木板作為人行通道。

5.1.2 31號(hào)墩橫移支架

橫移支架每個(gè)承臺(tái)下縱橋向設(shè)2根C30鉆孔樁基礎(chǔ)，直徑1.25m，樁尖伸入1500kpa大理巖3.0m前提下，樁長(zhǎng)最小長(zhǎng)度6.0m，承臺(tái)尺寸為4.5×2×1.2m（長(zhǎng)×寬×高），承臺(tái)橫橋向間距為6.0m，在靠近31號(hào)墩處臨時(shí)支墩間距為5.0m。

每個(gè)基礎(chǔ)上縱向設(shè)置2根直徑為630mm，壁厚為16mm的螺旋焊管，鋼管縱向間距2.5m，支架鋼管設(shè)縱向及橫向連接，縱、橫向連接均采用[20槽鋼。鋼管頂設(shè)置厚度為20mm鋼板。

鋼管上部結(jié)構(gòu)：鋼立柱頂縱橋向設(shè)一組雙拼HN700×300mmH型鋼，H型鋼上安裝滑道梁，滑道梁高度800mm，滑道梁上安裝20mm后鋼板及不銹鋼板，然后安裝MGB滑板，滑板上安裝滑塊。

5.1.3 32號(hào)墩橫移支架

橫移支架每個(gè)承臺(tái)下縱橋向設(shè)2根C30鉆孔樁基礎(chǔ)，直徑1.25m，樁尖伸入1500kpa大理巖3.0m前提下，樁長(zhǎng)最小長(zhǎng)度6.0m。承臺(tái)尺寸5.6m×2.5m×2m承臺(tái)混凝土等級(jí)為C30混凝土。承臺(tái)頂面預(yù)埋厚度為20mm鋼板，每排臨時(shí)支架采用三排鋼管柱，鋼管柱與承臺(tái)頂預(yù)埋板相連。鋼管直徑為630mm，壁厚16mm，鋼管柱頂設(shè)置頂板，厚度為20mm。鋼管之間采用φ426mm鋼管做平、斜聯(lián)，將支架連成整體。

鋼管上部結(jié)構(gòu)：鋼立柱頂縱橋向設(shè)一組雙拼HN700×300mmH型鋼，H型鋼上安裝滑道梁，滑道梁高度2.0m，滑道梁上安裝不銹鋼板，然后安裝滑板，滑板上安裝滑塊。

5.1.4 滑道梁安裝

31號(hào)、32號(hào)墩滑道梁均為箱形鋼結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q235鋼材，其中31號(hào)墩滑道梁寬1.6m，長(zhǎng)60m，滑道梁設(shè)三道腹板，頂?shù)装濉⒏拱寮凹觿虐搴穸染鶠?0mm。31號(hào)滑道梁共分為5節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)度12m，滑道梁每節(jié)采用栓接連接。

32號(hào)寬2.2m，長(zhǎng)60m，滑道梁設(shè)三道腹板，頂?shù)装濉⒏拱寮凹觿虐搴穸染鶠?8mm?；懒汗卜譃?節(jié)，長(zhǎng)度分配12×4+18.2m，滑道梁每節(jié)采用栓接連接。

5.2桁片組拼、吊裝、焊接

主桁桿件全橋分6次預(yù)拼裝，采用“3+1”模式進(jìn)行。

為保證鋼桁梁施工線性控制、鋼桁梁焊接拼裝進(jìn)度、盡量減少高空作業(yè)的原則，將鋼桁梁主桁結(jié)構(gòu)縱向劃分為10個(gè)吊裝桁片，全橋工20個(gè)吊裝桁片，其最大吊裝重量為94.71t。主桁桿件共計(jì)吊裝20次。

5.2.1 桁片組裝

將上弦桿件擺放在胎架上，調(diào)整弦桿位置，檢查精度滿足規(guī)范要求，將下弦桿件擺放在相應(yīng)的胎架上，調(diào)整上下弦桿中心距、對(duì)角線差及平面度，滿足規(guī)范要求;安裝直腹桿，檢測(cè)上下弦桿中心距、對(duì)角線及平面度，調(diào)整精度，滿足規(guī)范要求后，用碼板臨時(shí)定位;安裝斜腹桿，檢測(cè)上下弦桿中心距、節(jié)間長(zhǎng)度、整體對(duì)角線差及平面度，滿足規(guī)范要求后，用碼板臨時(shí)定位。檢測(cè)弦桿節(jié)段長(zhǎng)度、對(duì)角線、接口錯(cuò)臺(tái)、接口間隙、標(biāo)高、測(cè)點(diǎn)等項(xiàng)點(diǎn)，合格后按照焊接工藝進(jìn)行焊接。完成全部桿件的預(yù)拼裝，檢測(cè)拱高、預(yù)拼裝全長(zhǎng)、對(duì)角線、接口錯(cuò)臺(tái)、接口間隙、標(biāo)高、測(cè)點(diǎn)、預(yù)拱度等項(xiàng)點(diǎn)。

5.2.2桁片吊裝

根據(jù)鋼桁梁構(gòu)造及桁片、橋面板吊裝過(guò)程中穩(wěn)定，利用650t履帶吊進(jìn)行吊裝，先吊裝橋面板，再吊裝兩側(cè)桁片，然后吊裝縱平聯(lián)、橋門(mén)架及橫聯(lián)。每節(jié)段桁片組拼完成后，焊接形成整體。桁片吊裝順序自小里程至大里程逐片吊裝。

5.2.3 橋位現(xiàn)場(chǎng)焊接

為減小因焊接而產(chǎn)生的附加應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力，焊接順序和方向總的原則是：橫向焊縫應(yīng)從橋中軸線向兩側(cè)對(duì)稱施焊;一端有自由端的長(zhǎng)焊縫，從另一端施焊，向自由端前進(jìn);并采用分中、對(duì)稱分段施焊。

5.3鋼桁梁橫移

5.3.1 第一次體系轉(zhuǎn)換

鋼桁梁整體焊接拼裝完成后，進(jìn)行鋼桁梁第一次體系轉(zhuǎn)換，將31至32號(hào)墩120m鋼桁梁重量落于滑道上，32至33號(hào)墩剩余80m鋼桁梁處于懸臂狀態(tài)。

在E10節(jié)點(diǎn)滑道梁在桁片下部位置設(shè)置牛腿，預(yù)留安裝千斤頂條件，體系轉(zhuǎn)換在起頂時(shí)需在32號(hào)墩設(shè)置4臺(tái)800t千斤頂，在31號(hào)墩設(shè)置2臺(tái)300t千斤頂完成頂升。設(shè)置兩套控制系統(tǒng)，完成頂升落梁體系轉(zhuǎn)換。

5.3.2 拖拉橫移

1）滑塊安裝

滑塊上部為20mm橡膠墊塊，貼于鋼桁梁下方，用于增大滑塊與鋼桁梁摩擦力;中間為鋼材制作的滑塊主體，作用為支持梁體，并承受拖拉牽引拉力;下部為20mmMGB滑板，與滑道不銹鋼板接觸。MGB板涂抹油脂后與不銹鋼板間的摩擦系數(shù)一般小于0.1。

滑道采用不銹鋼板與MGB滑板組成摩擦副，MGB板厚度為20mm。

滑道板采用4mm（304-Q235B）熱軋不銹鋼復(fù)合板組成，復(fù)合界面抗剪強(qiáng)度一般在300MPa以上。復(fù)合鋼板與滑道梁頂部20mm厚鋼板進(jìn)行焊接。不銹鋼板表面粗糙度小于Ra5μm?；瑝K表面涂硅脂油或黃油以減少拖拉摩阻力，滑道表面的粗糙度要光滑、保持清潔并避免劃傷。

2）拖拉設(shè)備布置

32號(hào)墩水平拖拉系統(tǒng)由2臺(tái)250t連續(xù)千斤頂、牽引鋼絞線、反力座、滑座、液壓泵站及控制系統(tǒng)組成。31號(hào)墩水平拖拉系統(tǒng)由2臺(tái)100t連續(xù)千斤頂、牽引鋼絞線、反力座、滑座、液壓泵站及控制系統(tǒng)組成。

32號(hào)墩支座反力按照2000t計(jì)算，拖拉橫移施工采用MGB板與不銹鋼板摩擦，靜摩擦系數(shù)按0.1計(jì)算，則水平最大拉力為：P=2000×0.1=200t，則每臺(tái)千斤頂?shù)乃嚼椋篜=200/2=100t。每臺(tái)千斤頂配備12根Φ15.24mm鋼絞線，鋼絞線穿過(guò)水平千斤頂空腔，固定在32號(hào)墩滑道梁上的反力架上。鋼絞線的安全系數(shù)為：12根/臺(tái)×26t/根÷100t=3.12。

31號(hào)墩支座反力按照300t計(jì)算，拖拉橫移施工采用MGB板與不銹鋼板摩擦，靜摩擦系數(shù)按0.1計(jì)算，則水平最大拉力為：P=300×0.1=30t，則每臺(tái)千斤頂?shù)乃嚼椋篜=30/2=15t。每臺(tái)千斤頂配備6根Φ15.24mm鋼絞線，鋼絞線穿過(guò)水平千斤頂空腔，固定在31號(hào)墩滑道梁上的反力架上。鋼絞線的安全系數(shù)為：6根/臺(tái)×26t/根÷100t=10.4。

牽引鋼絞線采用直徑為φ15.24mm，強(qiáng)度為1860Mpa高強(qiáng)度低松弛鋼絞線進(jìn)。

3）拖拉橫移

鋼桁梁拖拉橫移行程共計(jì)46m。首先橫移18m，保證鋼桁梁不侵入鐵路安全限界，然后利用天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行剩余28m橫移施工。

為保證在一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)鋼桁梁橫移至設(shè)計(jì)位置，懸臂端橫移出既有青榮鐵路，在確保導(dǎo)梁不侵入鐵路安全范圍內(nèi)首先試?yán)?8m。

鋼桁梁橫移：鋼桁梁拖拉橫移在封鎖點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行。在拖拉過(guò)程中統(tǒng)一指揮，保持鋼桁梁兩端應(yīng)基本同步前進(jìn)。當(dāng)兩端移動(dòng)距離相差超過(guò)10cm時(shí)，或限位板與下滑道梁翼板間隙小于1cm時(shí)，立即進(jìn)行調(diào)整。拖拉到位立即對(duì)上滑道梁設(shè)擋限位。

4）鋼桁梁橫移過(guò)程監(jiān)測(cè)

為確保懸臂鋼桁梁結(jié)構(gòu)在整個(gè)拖拉位移施工過(guò)程始終處于安全可控狀態(tài)，在鋼桁梁整體橫向移位過(guò)程中有必要對(duì)桁架梁橫移全過(guò)程進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，包括：鋼桁梁橫移同步性監(jiān)測(cè);滑道梁撓度監(jiān)測(cè);鋼桁梁傾斜度監(jiān)測(cè);滑道梁梁段翹起高度檢測(cè)。

5）滑道梁拆除

鋼桁梁拖拉就位后，在31及32號(hào)墩處設(shè)置千斤頂，利用千斤頂將鋼桁梁頂升，拆除滑道梁連接螺栓及鋼板，青榮鐵路上方段滑道梁先拖拉離開(kāi)鐵路范圍，并用吊車(chē)將滑道梁吊離。

6）鋼桁梁落梁施工

鋼桁梁32號(hào)墩落梁利用4臺(tái)800t千斤頂實(shí)現(xiàn)，鋼桁梁落梁高度2.2m，距離支座中線1.5m，沿鋼桁梁大小里程側(cè)各設(shè)置1臺(tái)800t千斤頂，千斤頂下墊高度為1.2m左右墊塊，與支座墊石上墊塊交替下落完成鋼桁梁落梁施工。32號(hào)墩鋼橫梁頂距鋼桁梁底0.8m，千斤頂高度為56cm行程10cm，開(kāi)始落梁時(shí)先小形成落梁每次落梁4cm，落梁三個(gè)循環(huán)后每次落梁8cm。

7）支架拆除

鋼桁梁橫移就位后，先拆除拼裝支架然后拆除橫移支架。支架拆除遵循自上而下逐層拆除，拆一層清一層，再進(jìn)行下一層結(jié)構(gòu)拆除;一般后搭的先拆，小的構(gòu)件先拆，拆除一個(gè)構(gòu)件后支架整體穩(wěn)定性不受影響。

6.結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)新建濰萊右線跨青榮鐵路特大橋（120+82）m連續(xù)鋼桁梁施工，對(duì)鋼桁梁桁片采用遠(yuǎn)高位分組拼裝、整體吊裝、CO2氣體保護(hù)橋位焊接、懸臂拖拉橫移施工技術(shù)研究，既確保鐵路營(yíng)業(yè)線安全、穩(wěn)定，又有效的提高了鋼桁梁施工工效，對(duì)今后全國(guó)范圍內(nèi)新建高速鐵路跨高速鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線、城際鐵路等類(lèi)似工程的施工具有重要的指導(dǎo)和借鑒意義。

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