113m系桿拱平轉(zhuǎn)、落梁施工技術(shù)研究

董南

【摘 要】隨著交通網(wǎng)的迅猛發(fā)展，設(shè)計(jì)施工中經(jīng)常面臨公路、鐵路或其他建筑相互交叉干擾的現(xiàn)象，為盡量減少施工對(duì)既有線路的影響，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，頂推、平移、平轉(zhuǎn)等異位施工法將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 目前，先梁后拱法施工的簡(jiǎn)支系桿拱橋多采用原位支架現(xiàn)澆，平轉(zhuǎn)施工的成功案例較少，本文以豐南跨津山鐵路特大橋113m系桿拱為例，對(duì)橋梁平轉(zhuǎn)、落梁施工控制技術(shù)進(jìn)行了闡述，具有一定的創(chuàng)新性，對(duì)今后類(lèi)似工程的施工，也可提供借鑒和參考

【關(guān)鍵詞】系桿拱；平轉(zhuǎn)；落梁；技術(shù)研究

1、工程概況

新建鐵路天津至秦皇島客運(yùn)專(zhuān)線工程二標(biāo)段豐南跨津山鐵路特大橋于DK115+547附近以113m系桿拱橋式跨越津山鐵路下行線和豐胥聯(lián)絡(luò)線。 橋梁全長(zhǎng) 116m，計(jì)算跨徑113m，吊桿間距5m，拱軸線采用二次拋物線，失跨比f(wàn)/L=1：5，拱肋橫截面采用啞鈴形，斷面高3m，鋼管外徑1.2m，拱肋在橫橋向向內(nèi)傾8°，形成提籃式樣。兩拱肋間共設(shè)7處鋼結(jié)構(gòu)橫撐，其中拱頂及兩側(cè)共3道為一字形橫撐，其余4道為K型橫撐。系桿梁采用C50預(yù)應(yīng)力混凝土，單箱三室截面，截面高3.05m，寬17.6m。該橋上部結(jié)構(gòu)總重約1萬(wàn)噸，按先梁后拱方式施工。

系桿拱上部結(jié)構(gòu)示意圖

2、113m系桿拱施工方案

津山線為電氣化Ⅰ級(jí)雙線干線鐵路，客貨運(yùn)輸繁忙，要點(diǎn)施工手續(xù)繁瑣，且系桿拱與既有線路夾角僅17 °，平面交叉影響長(zhǎng)度近100m，拱橋下凈空有限，現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)、搭設(shè)施工以及后期拆除困難，安全、質(zhì)量、工期控制風(fēng)險(xiǎn)巨大。

為減小施工對(duì)既有線路的影響，決定在津山下行線左側(cè)平行既有線方向，安裝現(xiàn)澆支架施工系桿梁，在系桿梁頂面搭設(shè)拱肋安裝支架，拼裝拱肋，并安裝吊桿，形成簡(jiǎn)支系桿拱結(jié)構(gòu)體系。在臨時(shí)墩與772#墩頂上安裝滑道梁跨越津山下行線和豐胥聯(lián)絡(luò)線，拱橋上部結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后拆除支架，使其支承在771#墩墩頂和滑道梁上，然后拱橋一端以771#墩為旋轉(zhuǎn)軸心，另一端沿滑道梁從臨時(shí)墩墩頂滑移到772#墩墩頂，最后再用千斤頂將系桿梁落在支座上，完成整個(gè)橋的施工。本文就系桿拱平轉(zhuǎn)、落梁的過(guò)程控制進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

異位支架現(xiàn)澆施工系桿拱

平轉(zhuǎn)落梁到位

3、系桿拱平轉(zhuǎn)施工

3.1平轉(zhuǎn)系統(tǒng)

3.1.1 771#墩平轉(zhuǎn)系統(tǒng)

771#墩平轉(zhuǎn)系統(tǒng)由梁底墊塊、扁擔(dān)梁和5000t平轉(zhuǎn)鉸支座共3部分組成。拱橋平轉(zhuǎn)時(shí)，扁擔(dān)梁下兩邊支點(diǎn)脫空，系桿梁與扁擔(dān)梁一起繞中支點(diǎn)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)17°，將系桿拱從現(xiàn)澆位置擺到設(shè)計(jì)橋位。

771#墩平轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意圖

3.1.2 772#墩平轉(zhuǎn)系統(tǒng)

772#墩平轉(zhuǎn)系統(tǒng)由滑道梁、臨時(shí)墩、臨時(shí)支座、頂推滑移系統(tǒng)共4部分組成。其中頂推滑移系統(tǒng)包括梁底滑塊、反力座、分配梁和頂推千斤頂。

772#墩平轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意圖

兩個(gè)臨時(shí)墩布置在既有線左側(cè)以支撐滑道梁，滑道梁全長(zhǎng)52.59米，滑道鋪設(shè)在滑道梁頂面，平面為圓弧形，其中心線與滑塊滑動(dòng)軌跡線重合?；雷韵露弦来斡?0mm厚鋼墊板和3mm厚不銹鋼板組成。鋼墊板與滑道梁頂板焊接，主要起支承與調(diào)平作用。不銹鋼板切成小塊與鋼墊板焊接，起減小滑動(dòng)面的摩阻力作用。梁底滑塊采用鑄鋼材料，重2.3噸，滑塊下嵌有一塊NGE滑板，以減小滑動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。

反力座沿曲線焊接在滑道梁頂面，頂推分配梁平放在滑道梁頂面，并用鋼板或墊塊將分配梁與反力座抄墊牢靠以支撐千斤頂。平轉(zhuǎn)時(shí)，采用兩個(gè)300噸千斤頂同時(shí)對(duì)滑塊施頂，系桿拱每向前滑移一段距離后，將分配梁和千斤頂移到前排反力座前并抄緊，直到將系桿拱滑移到位。

頂推滑移結(jié)構(gòu)示意圖

3.2拱橋平轉(zhuǎn)施工控制要點(diǎn)

3.2.1 精心安排，認(rèn)真落實(shí)交底

頂推前，需要認(rèn)真進(jìn)行技術(shù)交底，明確分工，落實(shí)到人，在檢查確認(rèn)現(xiàn)澆支架與系桿拱梁完全脫離及平轉(zhuǎn)系統(tǒng)良好的情況下，采用兩臺(tái)300噸千斤頂開(kāi)始進(jìn)行頂推平轉(zhuǎn)施工。頂進(jìn)過(guò)程中，要有專(zhuān)人對(duì)整個(gè)平轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行盯控，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，確保順利頂推平轉(zhuǎn)到位。

3.2.2 平轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制

拱橋平轉(zhuǎn)過(guò)程中的阻力是影響平轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主要因素，其主要來(lái)源于平轉(zhuǎn)鉸支座及轉(zhuǎn)動(dòng)端滑塊與滑道之間的摩擦力，在平轉(zhuǎn)前準(zhǔn)備好良好的球形鉸支座及光滑平整的滑道是拱橋能夠順利平轉(zhuǎn)的前提。

①球形鉸支座要有資質(zhì)的廠家專(zhuān)門(mén)定做滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品，并在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中加強(qiáng)檢查盯控，防止鉸支座上蓋板和底盆之間擠壓鎖死，影響平轉(zhuǎn)。

②由于系桿拱橋上部結(jié)構(gòu)總重約1萬(wàn)噸，由不銹鋼板焊接而成的滑道面在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中容易產(chǎn)生延伸變形從而導(dǎo)致滑道翹曲，破壞滑道的整體性和平順性，影響平轉(zhuǎn)。因此不銹鋼板在焊接前需要提前采取措施進(jìn)行碾壓，盡量減小鋼板承重壓后產(chǎn)生的變形。焊接時(shí)應(yīng)將不銹鋼板壓緊、密貼在鋼墊板上，并將不銹鋼板之間所有縱向、橫向接縫均用焊縫填平并打磨光滑，形成連續(xù)、平整、光滑的滑道面，為整個(gè)滑移系統(tǒng)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。嚴(yán)禁僅采用斷焊對(duì)不銹鋼板進(jìn)行簡(jiǎn)單的固定，否則在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中容易對(duì)滑塊下方的NGE板造成切削，增大摩阻力。如果在頂進(jìn)過(guò)程中，滑道整體強(qiáng)度仍不能滿足要求時(shí)，也可以在不銹鋼板上開(kāi)梅花型布置槽口，進(jìn)行補(bǔ)焊和打磨，加強(qiáng)下滑道不銹鋼板連接強(qiáng)度。

下滑道不銹鋼板在重壓下產(chǎn)生變形

滑道不平整對(duì)滑板造成磨損

3.2.3 平轉(zhuǎn)方向控制

由于系桿拱橋一端固定不動(dòng)，以771#墩為旋轉(zhuǎn)軸心，另一端沿滑道梁從臨時(shí)墩墩頂滑移到772#墩墩頂，轉(zhuǎn)動(dòng)路徑為曲線，為保證千斤頂頂進(jìn)方向和滑移方向一致，需要及時(shí)的對(duì)平轉(zhuǎn)方向進(jìn)行調(diào)整。①控制一次頂進(jìn)行程<30cm，通過(guò)調(diào)整后支撐點(diǎn)處墊塊隨時(shí)保證千斤頂頂進(jìn)方向和滑移軌跡圓周切線方向基本一致，確保有效頂進(jìn)力量。一旦偏離設(shè)計(jì)平轉(zhuǎn)方向，千斤頂頂力將遠(yuǎn)大于原設(shè)計(jì)值，影響平轉(zhuǎn)。②頂進(jìn)時(shí)，應(yīng)時(shí)刻保持監(jiān)控，隨時(shí)補(bǔ)充油壓，保證兩臺(tái)千斤頂受力一致，防止作業(yè)不同步。③提前準(zhǔn)備好備用千斤頂，防止頂進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)意外情況。

通過(guò)調(diào)整墊塊調(diào)整頂進(jìn)方向

3.2.4 平轉(zhuǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)

①由于平轉(zhuǎn)施工不需要進(jìn)行要點(diǎn)，應(yīng)利用列車(chē)通過(guò)間隔在既有線上方直接進(jìn)行作業(yè)，因此平轉(zhuǎn)時(shí)要在兩端安排瞭望防護(hù)人員，列車(chē)通過(guò)前及時(shí)報(bào)警，要求現(xiàn)場(chǎng)立即停止平轉(zhuǎn)作業(yè)，以防意外發(fā)生，列車(chē)通過(guò)后，方可恢復(fù)正常施工。

② 平轉(zhuǎn)前，要制定分工明細(xì)表，做好技術(shù)交底工作。平轉(zhuǎn)過(guò)程中，按照分工表，派專(zhuān)人對(duì)整個(gè)平轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行全程盯控，一旦出現(xiàn)異常要及時(shí)匯報(bào)處理。

頂進(jìn)過(guò)程中，一旦出現(xiàn)下列情況，應(yīng)立即停止頂進(jìn)作業(yè)并進(jìn)行檢查：

a. 隨著千斤頂油壓表指數(shù)增大超過(guò)設(shè)計(jì)值，系桿拱不再轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)對(duì)整個(gè)平轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，找出問(wèn)題部位，妥善處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)。

b. 滑道梁撓度變形。測(cè)量組全程盯控，尤其是滑道梁跨中最大撓度處及接頭處，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)應(yīng)立即采取加固措施。

c. 下滑道不銹鋼板擠壓變形、脫焊。

d. 滑塊下NEG板磨損嚴(yán)重。

e. 球形鉸支座工作狀況不良，上蓋板和底盆之間擠壓鎖死，影響轉(zhuǎn)動(dòng)。

f. 臨時(shí)支座受力情況不良

4、系桿拱落梁施工

4.1 落梁方案

系桿拱平轉(zhuǎn)就位后，772#分步拆除滑道梁，并安裝鑄鋼墊塊臨時(shí)支墩，771#墩分步拆除懸臂支架、扁擔(dān)梁和安裝鑄鋼墊塊臨時(shí)支墩。然后，在兩主墩墩頂各設(shè)8臺(tái)千斤頂，4個(gè)一組，分兩組布置，頂落梁時(shí)，同一端8臺(tái)千斤頂要保證同時(shí)、同步頂升和下落，鋼墊塊高度為150mm，每頂高一次抽掉一層鋼墊塊，然后落梁，然后另一端頂高抽掉一層鋼墊塊，兩端要求交替下落以保持落梁同步，避免兩端高差過(guò)大。

墩頂鑄鋼墊塊支墩及千斤頂安裝示意圖

4.2落梁施工控制要點(diǎn)

4.2.1 加強(qiáng)指揮，確保指令暢通

正式施工時(shí)，由于操作人員之間有可能不通視，要求各系統(tǒng)控制與操作人員之間保證通訊暢通，要求配備無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)，保證操作指令即時(shí)傳達(dá)。

4.2.2 千斤頂同步作業(yè)

①作業(yè)前，提前檢查液壓同步系統(tǒng)泵站、油管路以及千斤頂各接頭、密封件等，確保工作性能良好；

②頂升時(shí)，要求每端2組共8臺(tái)千斤頂給油加壓初應(yīng)力預(yù)頂緊，然后保證起頂受力、位移同步，頂升受力偏差不大于5%，以保證梁體受力均勻不發(fā)生扭曲變形。

③在保壓過(guò)程中派專(zhuān)人時(shí)刻保持監(jiān)控，隨時(shí)補(bǔ)充油壓，以確保頂升系統(tǒng)可靠；

4.2.3 鋼墊塊組的整體穩(wěn)定性

由于鋼墊塊每層高度為150mm，最大抄墊高度接近4m，鋼墊塊在落梁時(shí)的整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。鋼墊塊四周用橫向、豎向角鋼拉桿拉緊，并在鋼墊塊間用石棉板抄墊增大摩阻力，以保證鋼墊塊緊固且不滑動(dòng)。

鋼墊塊組拼裝

4.2.4 落梁高差控制

①為防止落梁過(guò)程中，系桿拱發(fā)生扭曲或失穩(wěn)，應(yīng)嚴(yán)格控制每次落梁高差，確保梁體受力穩(wěn)定。首次頂高一端，抽掉一層鋼墊塊，然后落梁；再另一端頂高抽掉兩層鋼墊塊，兩端交替下落以保持落梁同步，避免兩端高差過(guò)大。

②落梁抽取墊塊時(shí)，要求回油速度緩慢、壓力下降速度可控，每端2組共8臺(tái)千斤頂下降壓力、位移同步下降，避免千斤頂壓力下降過(guò)快或壓力、位移不同步造成梁體破壞或扭曲。

5、結(jié)論

經(jīng)過(guò)近3個(gè)月時(shí)間，在成功的解決了上滑道整體平整度、滑道連接強(qiáng)度、千斤頂同步作業(yè)等多項(xiàng)問(wèn)題后，113m系桿拱順利平轉(zhuǎn)、落梁到位。作業(yè)期間多次接受業(yè)主、監(jiān)理、質(zhì)監(jiān)站、集團(tuán)公司等各方領(lǐng)導(dǎo)蒞臨檢查指導(dǎo)，得到了大家的一致認(rèn)可，認(rèn)為避免了繁瑣的要點(diǎn)審批手續(xù)，有效減少了行車(chē)與施工的相互干擾，大大降低了既有線作業(yè)的安全隱患，在以后的既有線作業(yè)中具有可借鑒性。我們有理由相信，隨著交通網(wǎng)的迅猛發(fā)展，設(shè)計(jì)施工中將越來(lái)越多的面臨公路、鐵路或其他建筑相互交叉干擾的現(xiàn)象，而頂推、平移、平轉(zhuǎn)等異位施工法也將得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]TZ213-2005 客運(yùn)專(zhuān)線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南

[2]TZ203-2008 客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南

[3]TB10303-2009 鐵路橋涵工程施工安全技術(shù)規(guī)程