無導(dǎo)梁108m鋼桁梁跨越既有鐵路拖拉施工技術(shù)

王振東 WANG Zhen-dong

（中鐵九局集團第七工程有限公司，沈陽 110044）

1 工程概況

白音華東至賽音溫都日鐵路運煤專用線（簡稱白賽線）接軌于霍白鐵路的終點站白音華東站，出站后跨越省道307線（霍白公路）與錫烏鐵路并行敷設(shè)4km下穿二號礦進礦公路大橋，并行省道307線前行1.5km后折向西南方向，上跨既有錫烏鐵路和赤大白鐵路，沿赤大白鐵路西北方向并行敷設(shè)1.8km后設(shè)賽音溫都日站，之后繼續(xù)前行至一號礦規(guī)劃廠區(qū)，線路全長11.6km。白賽線DK5+428.54大橋上跨錫烏鐵路、赤大白鐵路（雙線），與這兩條既有鐵路交角為42°，縱坡為4‰下坡，全長190.72m，孔跨設(shè)置為1-32mT梁+1-108m鋼桁梁+1-32mT梁。第二孔采用108m單線無砟下承式簡支鋼桁梁，寬8.0m，梁高15m，重約900t，采用拖拉法安裝到位。主桁采用帶豎桿三角形桁架，桁高15m，除端部兩個節(jié)間長度為10.5m外，其余節(jié)間長度采用11m，主桁中心距采用8m。只在下弦節(jié)點處設(shè)置橫梁，橫梁間距為10.5m和11m。上、下弦桿均采用箱形截面，上、下弦桿高約850mm，上、下弦桿腹板外寬均為600mm。斜腹桿采用箱形截面，翼板外寬600mm，桿件高520～850mm。主桁弦桿及腹桿的連接采用M22的高強度螺栓。橋梁布置見圖1。

圖1 橋梁布置立面圖（單位：cm）

2 總體施工方案

利用在0#臺后加寬路基及第1孔設(shè)置臨時支架，安裝滑道梁，形成拼裝平臺；然后在臺后路基及第一孔間高位組拼108m鋼桁架；在錫烏鐵路、赤大白鐵路（雙線）線間設(shè)置臨時支墩、在2#墩和赤大白鐵路間設(shè)置臨時支架，臨時支墩和臨時支架上均安裝滑道梁（支架布置見圖2）；在1號墩處安裝反力座和2臺250噸連續(xù)千斤頂，后錨裝置設(shè)置在鋼桁梁的尾部下方，通過2束8-φ15.2的牽引鋼絞線實現(xiàn)拖拉鋼桁梁向前；封鎖錫烏鐵路、赤大白鐵路；利用封鎖時間拖拉鋼桁梁就位；拆除臨時支墩和臨時支架；落梁到位。

圖2 抗傾覆最不利工況及支架布置圖

主要施工流程為：支架基礎(chǔ)施工→搭設(shè)支墩及臨時支架、安裝滑道梁→鋼桁梁拼裝→安裝牽引設(shè)備→拖拉前檢查→封鎖分步拖拉→鋼桁梁就位→頂梁→拆除臨時支架等→落梁。

3 臨時支架及滑道梁安裝

3.1 臨時支架總體結(jié)構(gòu)

在0#臺后路基及0#-2#墩間設(shè)置臨時支架，安裝滑道梁，在臺后路基及第1孔組拼108m鋼桁架。臨時支架基礎(chǔ)除0#臺后路基上為擴大基礎(chǔ)，其余均采用鉆孔樁基礎(chǔ)；立柱采用ф609×12mm鋼管，立柱間采用Ф325×8mm鋼管焊；滑道梁為適應(yīng)支架跨度采用5種不同的斷面結(jié)構(gòu)形式。

3.2 0#臺后路基段臨時支架及滑道梁安裝

在0#臺后路基段的拼裝區(qū)下滑道采用三拼工字鋼梁，在下滑道和路基之間澆筑有混凝土擴大基礎(chǔ)。

3.3 0#臺至1#墩間臨時支架及滑道梁安裝

在0號臺和1號墩之間的拼裝區(qū)滑道布置，采用鋼管柱和H型鋼滑道梁型式，0號臺至1#墩間支架基礎(chǔ)部分采用鉆孔樁、1號墩大里程側(cè)支架采用牛腿附著承臺基礎(chǔ)型式。支架立柱設(shè)置斜撐與1#墩連接。在1號墩頂設(shè)置短柱與滑道梁進行連接，增加滑道梁的支撐點。

3.4 1#墩至2#墩間臨時支架及滑道梁安裝

錫烏鐵路、赤大白鐵路防護網(wǎng)間距27.5m，由于斜交角度42°和考慮鐵路安全限界影響，在兩線路之間的區(qū)域的滑道，設(shè)置為平行四邊形（27.5m×8m），滿足規(guī)范要求1.25倍鋼桁梁節(jié)點間距的要求。結(jié)構(gòu)上設(shè)置鋼管柱和H型鋼滑道梁，下設(shè)鉆孔樁基礎(chǔ)?？紤]拖拉時對支架的作用的影響，采用在頂推方向的出口處設(shè)置四柱結(jié)構(gòu)形式，連接系斜撐支撐到柱腳處進行加強處理。

3.5 2#墩側(cè)臨時支架及滑道梁安裝

在靠近2號墩側(cè)的滑道，采用鋼管柱和H型鋼滑道梁的結(jié)構(gòu)形式，下設(shè)鉆孔樁基礎(chǔ)，并將滑道與2號墩相連。

4 導(dǎo)向“鷹嘴”設(shè)置

為了保證鋼桁梁能夠順利引向頂推前方的滑道梁，在鋼桁梁頂端設(shè)置6m長導(dǎo)向“鷹嘴”。前端為長500mm，高500mm，其余截面與鋼桁梁下弦截面相同。當(dāng)前端下口到達前方滑道梁時，鷹嘴前端上口已到了滑道梁上，在滑道梁上個設(shè)置2臺100噸千斤頂，將前端提升至滑道梁以上，同時繼續(xù)頂推，當(dāng)前端下口至少進入滑道150mm后，即可拆除提升輔助100t千斤頂。

5 拖拉千斤頂拖拉水平座設(shè)置

拖拉千斤頂水平座設(shè)置在0號臺和1號墩之間的滑道梁上靠近線路端，為拖拉千斤頂拖拉提供反力。拖拉千斤頂反力座采用工字鋼焊接而成，采用焊接的方法固定在滑道梁上。

6 后錨裝置

后錨設(shè)置在鋼桁梁的小里程端橫梁下方。后錨采用鋼板焊接而成，采用螺栓的方法固定在梁底，拖拉到位后去除。

7 拖拉裝置

7.1 拖拉力的計算

按主梁全部拼裝完，進行拖拉。拖拉重量約900噸計，拖拉力計算公式如下：

據(jù)公式H=K×G×F+G×I

K為安全系數(shù)，一般取K＝1.0；G為鋼梁總重，F(xiàn)為滑道摩擦系數(shù)，四氟板與滑道梁鋼板之間加潤滑劑時的起動時靜摩擦系數(shù)可按f＝0.12；I為鋼桁梁的設(shè)計坡度，本次采用平坡拖拉，故取0%，得：

H＝1.0×900×0.12+900×0%=108t

選用兩臺ZLD250型連續(xù)千斤頂。

7.2 拖拉設(shè)備選型與設(shè)置

連續(xù)拖拉ZLD自動控制系統(tǒng)，全套系統(tǒng)包括：2臺250t連續(xù)千斤頂、2臺頂推泵站、1臺主控臺及聯(lián)接系統(tǒng)的高壓油管。千斤頂設(shè)置在1#橋墩的滑道梁前端千斤頂牽引反力座上。

8 糾偏裝置

為糾正鋼桁梁在拖拉過程中出現(xiàn)中線過大偏斜，采用在0號臺、1號墩、兩線間支架兩端、2號墩等處滑道梁外側(cè)設(shè)置對稱導(dǎo)向限位裝置，控制和調(diào)整鋼桁梁的橫向偏移量。限位裝置焊接在上滑道梁側(cè)面。安裝橫向限位裝置時，預(yù)留一定間隙，頂推過程中預(yù)留200～500mm的間隙，使鋼梁橫向偏移量控制在100mm內(nèi)。糾偏時采用100噸的手動千斤頂進行橫向糾偏。

9 滑靴設(shè)置

由于小結(jié)點豎桿不能承受支點反力，故在主桁大節(jié)點和“鷹嘴”梁下，根據(jù)下弦桿設(shè)計上拱度布置不同的高度上滑靴，使滑靴下表面在一個水平面上。鋼桁梁縱向移動采用上滑靴、下滑道中間加四氟板形式，鋼桁梁在水平千斤頂?shù)臓恳略谙禄郎献咝小?/p>

10 拖拉鋼絞線束

拖拉鋼絞線束采用2束8-φ15.2的低松弛鋼絞線，分別通過鋼桁梁小里程端底部鋼橫梁安裝的后錨點與1號墩處拖拉連續(xù)千斤頂進行錨固。每根鋼絞線的承受力按18.6噸計算，16根鋼絞線的承受力為297.6噸，鋼絞線的安全儲備系數(shù)為2.76。鋼絞線安裝完成后，在后錨點處單根預(yù)緊，預(yù)緊力F=1860×140×0.7×0.1=1.82t。通過預(yù)緊使鋼絞線在頂推鋼桁梁時受力均勻，達到同步拖拉，同時檢驗了鋼絞線與千斤頂錨具之間是否夾緊。

11 鋼桁梁組拼

鋼桁梁主體結(jié)構(gòu)由主桁、縱橫梁、上平縱聯(lián)、橋門架、橫聯(lián)及其他附屬設(shè)施組成。工廠加工桿件預(yù)拼裝合格后運至現(xiàn)場0#臺后及第一孔位置吊裝拼接。

①鋼梁拼裝前，應(yīng)保證滑道梁水平，鋼桁梁中線及位置符合設(shè)計要求。

②在滑道梁上設(shè)置臨時支撐墩，安放于下弦桿件大節(jié)間部位。

③鋼桁梁由吊車進行現(xiàn)場拼裝，按每個節(jié)間下弦桿→縱橫梁→腹桿→上弦桿、橋門架、橫聯(lián)→上下平聯(lián)，順序從大里程一端向小里程一端依次進行安裝。

④桿件拼裝過程中首先用墊塊將下弦大節(jié)點按照設(shè)計預(yù)拱度拼裝好，再進行下一步桿件拼裝，在拼完一個大節(jié)間進行測量，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整好線型，然后后再拼裝下一個節(jié)間，直到完成全部桁架。

⑤高強度螺栓連接副的擰緊采用扭矩法擰緊，擰緊分初擰、復(fù)擰和終擰三步進行。初擰和復(fù)擰扭矩值為終擰扭矩值的50%。高強度螺栓的初擰、復(fù)擰、終擰應(yīng)在同一天完成。

⑥鋼桁梁組拼完成后，進行驗收，滿足設(shè)計及驗收規(guī)范要求。

12 鋼桁梁拖拉

12.1 驗算拖拉最大懸臂時，梁的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)

拼裝完鋼桁梁，將其拖拉至梁體前端即將到達兩線間支架時鋼梁達到最大懸臂狀態(tài)，保證鋼桁梁總體的抗傾覆安全系數(shù)≥1.3。

此時計算工況如圖2所示。

由該工況的情況分析，前傾覆為2個節(jié)間，抗傾覆為3個節(jié)間。

由計算結(jié)果知：傾覆彎矩為M傾覆=7920kN·m，抗傾覆彎矩為M抗傾覆=17820kN·m，抗傾覆完全系數(shù)K=M抗傾覆/M傾覆=2.25≥1.3，滿足要求。

12.2 拖拉施工控制

拖拉采用2臺250t連續(xù)千斤頂同步進行拖拉，拖拉設(shè)備安裝在1號墩上。

①拖拉前，檢查各項安全措施是否到位。

②按照拖拉方案設(shè)計，安裝連續(xù)千斤頂、后錨點、鋼絞線、操作平臺等拖拉系統(tǒng)，然后進行調(diào)試，確認(rèn)拖拉系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常。拖拉千斤頂系統(tǒng)由專業(yè)施工人員進行操作。

③操作人員組織：拖拉系統(tǒng)主控平臺、連續(xù)千斤頂設(shè)置專職人員操作與控制，在每處橫向限位處梁體兩側(cè)配備兩名工人負(fù)責(zé)檢查梁體橫向偏位。拖拉作業(yè)過程由總指揮統(tǒng)一發(fā)布命令，各操作人員間聯(lián)系采用無線對講機，確保呼喚應(yīng)答信息通暢。

④每次封鎖拖拉前，要啟動拖拉系統(tǒng)將鋼桁梁向先推出約5cm后即停止，千斤頂回油；再拉、松2～3次，觀測各滑塊情況，同時檢查拖拉系統(tǒng)各部位設(shè)施設(shè)備是否運轉(zhuǎn)正常。在確認(rèn)設(shè)備正常工作、各人員到位后，由總指揮發(fā)令開始推進。

12.3 鋼桁梁拖拉

①拖拉系統(tǒng)安裝完成后，首先進行試拖拉。

②鋼桁梁正式拖拉時，行進速度控制在每小時6-10m之間。拖拉操作系統(tǒng)是由計算機集中進行控制，計算機通過拖拉控制系統(tǒng)，驅(qū)動泵站和拖拉千斤頂進行作業(yè)，拖拉操作系統(tǒng)可對位移及拖拉力進行設(shè)置，并能對拖拉過程中的參數(shù)進行實時顯視和記錄，拖拉同步通過位移同步的方式來實現(xiàn)。最后采用“點動”的方式，保證精確就位。

13 支架拆除、落梁就位

13.1 落梁前的準(zhǔn)備工作

①千斤頂、泵站就位。1號、2號橋墩各設(shè)置2臺500噸千斤頂和1臺高壓泵站。千斤頂放在1號、2號橋墩上起梁的設(shè)計位置處，泵站和操作平臺放在地面上。

②支座驗收。支座安裝前應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙仔細(xì)核對支座的規(guī)格，確保支座的噸位、類型、安裝方向、前置量是否正確。驗收合格后，做好標(biāo)識。等到梁體下落到即將就位時，將支座吊放至墩頂。吊裝過程中要注意支座的保護，防止支座受損。落梁就位，調(diào)整梁體的標(biāo)度和水平度。

③搭設(shè)落梁鋼支墩，保險鋼墊墩準(zhǔn)備充分到位。

13.2 起梁、支架拆除

落梁前，先采用4臺500噸千斤頂分別從1號、2號橋墩處將鋼桁梁頂起，使得滑塊與滑道梁脫離100mm，然后將滑靴、滑道梁拆除，再拆除鋼桁梁下方臨時支架。

13.3 落梁施工

落梁高度：1號墩側(cè)2.867m，2號墩側(cè)3.306m。

1號、2號橋墩分開落梁，每處橋墩單次落梁按10cm進行控制。先兩處交替下落2.867m，將1號墩處梁體落到設(shè)計標(biāo)高，再下落2號墩0.439m，將梁體坡度調(diào)整到4%。安裝支座，注漿錨固，保溫防凍。

落梁作業(yè)過程中，嚴(yán)格執(zhí)行統(tǒng)一指揮，步調(diào)一致，應(yīng)答呼應(yīng)，確保一端落梁到位，支護穩(wěn)定，另一端才能操作千斤頂。選擇千斤頂時，要保證千斤頂起重能力安全系數(shù)不小于1.5，每次起高量不超過活塞高度的四分之三。在落梁過程中要邊起千斤頂邊安裝保險鋼支墊，下落時邊落千斤頂邊抽換鋼支墊，保障梁體跟保險支墩的脫空高度保持在10~20mm內(nèi)。嚴(yán)禁梁體兩端同時起落千斤頂，通過一臺油泵控制梁體一端的2臺千斤頂來確保其受力均勻，嚴(yán)格控制落梁速度不能太快，保證梁體均勻下落。做好千斤頂頂升、回縮和落梁墊塊的抽換階段實時觀測和測量，確保左右梁體高差控制在允許范圍內(nèi)。

14 結(jié)語

該橋梁采用首先施工第1、3孔32mT梁架設(shè)、橫向張拉等工序，再采用第2孔鋼桁梁在第一孔橋面上高位拼裝、拖拉法安裝就位的施工方案，既避免了混凝土冬季施工，保證橋梁混凝土施工質(zhì)量，又確保了運煤專用線開通目標(biāo)。本工程實際施工時間，自第一根鉆孔樁開始，至鋼梁拖拉就位歷時100余天，確保了運煤專用線12月9日提前開通。