跨西寶客專1—132m鋼桁梁橫移架設(shè)施工技術(shù)

朱偉

摘 要：鋼桁梁作為現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)形式的一種，具有跨越能力大，適用于工廠化制造，便于運(yùn)輸，安裝速度快，鋼構(gòu)件易于修復(fù)和更換等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于公路、鐵路橋梁建設(shè)中。文章結(jié)合西安至成都客運(yùn)專線跨西寶客專特大橋1-132m跨鋼桁梁橫移施工實(shí)例，介紹了高位跨既有鐵路和高速公路架設(shè)鋼桁梁的支架施工平臺(tái)搭設(shè)、滑道梁安裝、桿件拼裝、橫移施工、落梁等技術(shù)，提出了施工中的改進(jìn)方案、控制要點(diǎn)和措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：跨西寶客專；132m；鋼桁梁；橫移架設(shè)

1 工程概況

西成客?？缥鲗毧蛯Ｌ卮髽?36、237#墩采用單孔132m下弦式鋼桁梁跨越既有西寶客專及西安機(jī)場(chǎng)高速公路。鋼桁梁與西寶客專斜交夾角為14°，與機(jī)場(chǎng)高速斜交夾角為72°。鋼桁梁全長(zhǎng)134m，采用三角形再分桁架式，桁高20m，桁寬13.9m，下弦桿節(jié)間長(zhǎng)度11m，上弦節(jié)間長(zhǎng)度22m，線間距為4.6m，總重約2800噸。為保證施工期間減少對(duì)西寶客專運(yùn)營(yíng)影響，鋼桁梁架設(shè)采用在距離橋梁左側(cè)38m對(duì)孔搭設(shè)拼裝支架及橫向滑道梁，利用40噸龍門吊進(jìn)行拼裝，然后用水平千斤頂沿滑道梁將鋼桁梁拖拉橫移至橋位處，調(diào)整鋼桁梁的水平位置后，用豎向千斤頂將鋼桁架落在支座上，完成鋼桁梁橫移施工。鋼桁梁立面結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1，與既有線及機(jī)場(chǎng)高速平面位置關(guān)系見(jiàn)圖2。

2 方案優(yōu)選及特點(diǎn)

2.1方案一（原設(shè)計(jì)方案）

利用236#墩小里程側(cè)架設(shè)的混凝土簡(jiǎn)支箱梁作為輔助拼裝平臺(tái)，并在預(yù)制箱梁兩側(cè)各搭設(shè)2m寬鋼管支架著力平臺(tái)，設(shè)置80米導(dǎo)梁，鋼梁全部拼裝完成并在末端66米范圍內(nèi)配重1000噸后，逐漸向大里程方向分次進(jìn)行要點(diǎn)頂推，實(shí)現(xiàn)鋼梁架設(shè)。橋跨間無(wú)條件設(shè)置臨時(shí)支撐，頂推懸臂跨度為132米。

此方案的優(yōu)點(diǎn)：可利用混凝土簡(jiǎn)支梁作為拼裝平臺(tái)，減少臨時(shí)結(jié)構(gòu)的工程量。

此方案的缺點(diǎn)：（1）鋼桁梁最大懸臂跨度為132米，最大頂推重量大，約為4530噸，懸臂結(jié)構(gòu)根部反力大，單側(cè)反力達(dá)1700噸，風(fēng)險(xiǎn)高。（2）須等混凝土簡(jiǎn)支梁施工完成后，才能進(jìn)行鋼桁梁的拼裝，周期較長(zhǎng)。（3）鋼桁梁頂推懸臂跨度大，導(dǎo)梁使用材料多，約為680噸，加大了頂推重量。（4）利用砼箱梁做平臺(tái)頂推，梁體加墊梁及滑道，落梁高差超過(guò)3米，安全風(fēng)險(xiǎn)高。（5）因預(yù)制混凝土箱梁頂寬為12.2m，鋼桁梁軸寬為13.9m，需另搭設(shè)著力平臺(tái)，且箱梁翼緣板無(wú)法承受鋼梁荷載。

2.2 方案二（橫移方案）

在平行于橋位右側(cè)高速上方搭設(shè)拼裝鋼支架平臺(tái)，鋼梁支架平臺(tái)長(zhǎng)187m、寬22.5m，鋼梁組拼平臺(tái)橫跨通往咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)的福銀高速公路，鋼桁梁組拼完成后向南側(cè)橫移38m至橋位區(qū)域進(jìn)行落梁，然后完成安裝。

此方案的優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)既有線干擾較小，要點(diǎn)次數(shù)相對(duì)較少。（2）減少了導(dǎo)梁及配重部分，可抵消高速收費(fèi)成本。（3）避免了大懸臂施工，技術(shù)難度較頂推易于控制。

此方案的缺點(diǎn)：（1）拼裝鋼支架平臺(tái)一次投入較大。（2）跨高速公路搭設(shè)鋼平臺(tái)，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，增加了協(xié)調(diào)難度。

通過(guò)縱向頂推方案專家評(píng)審和多次與鐵路局溝通，為確保施工安全和降低施工風(fēng)險(xiǎn)，并結(jié)合主線架梁方向調(diào)整，經(jīng)論證和比選，選定橫移架設(shè)方案較為合理。

3 鋼桁梁橫移架設(shè)施工工藝流程及要點(diǎn)

鋼桁梁橫移架設(shè)施工工藝流程為：

支架施工平臺(tái)搭設(shè)→滑道梁安裝→桿件拼裝→橫移施工→落梁

圖3

3.1 支架施工平臺(tái)搭設(shè)

施工平臺(tái)由29組臨時(shí)支架支撐，從237#墩到236#墩依次編號(hào)。其中C1、D1作為237滑道梁頂推支架，C11作為236滑道梁拼裝支架。A1＼B1、A11＼B11支架也做為滑道梁受力支架，形式為鋼管柱連接結(jié)構(gòu)，高速路面支架為鋼管立柱支架，其余均為八三墩連接結(jié)構(gòu)，八三墩位置對(duì)應(yīng)著鋼梁節(jié)點(diǎn)位置。高速路上搭設(shè)鋼管防護(hù)棚長(zhǎng)寬為24m*48m，沿著行車方向，與鋼桁梁支架在同一直線上，防護(hù)棚同時(shí)還兼做鋼桁梁拼裝操作平臺(tái)。

3.2 滑道梁安裝

3.2.1 滑道梁基本概況

（1）全橋共設(shè)置兩道滑道梁，滑道梁總長(zhǎng)59m，寬2.0m，高度變截面，由2m漸變至2.4m，材質(zhì)Q345B。鋼滑梁的跨度組成為16.5米+18.9米+5.1米+18.5米，鋼滑梁按平坡設(shè)置，臨時(shí)墩標(biāo)高與永久墩標(biāo)高一致。

（2）滑道梁由兩組箱形梁拼接而成。箱形梁頂、底板36mm，腹板30mm，加勁板20mm，材質(zhì)為分為E、F、G、H四段，梁段之間在現(xiàn)場(chǎng)焊接，E段與臨時(shí)支架連接，H段與鋼桁梁橋墩連接。

3.2.2 236滑道梁安裝

（1）首先滑道梁G、H段在橋墩下面焊接到位。

（2）利用236#墩旁八三墩作為支承，采用兩個(gè)200T吊車吊裝到位。

（3）安裝4柱和2柱臨時(shí)支架上的E節(jié)段。

（4）采用1個(gè)200T的吊車吊裝F節(jié)段。

3.2.3 237#墩滑道梁安裝

步驟一：用兩臺(tái)160t汽車吊安裝滑道梁F、G、H段及前導(dǎo)梁；在四柱墩頂布置4套主動(dòng)動(dòng)力組，前后側(cè)主動(dòng)動(dòng)力均為270-87-3.0kw；在八三墩軌道上布置動(dòng)力組為270-87-4.5kw，在237#永久墩墊石上前端布置帶270-87-4.5kw的動(dòng)力組；在動(dòng)力上安裝變頻器，通過(guò)變頻器調(diào)速為0-3m/min；在四柱位置布置泵站，在八三墩至四柱之間和永久墩頂布置臨時(shí)行走鋼軌，為滑道梁前移做準(zhǔn)備。

步驟二：滑道梁向前移動(dòng)19.5m；在四柱柱頂及237#墊石上將滑道梁頂起，將四柱上的輪箱向兩外側(cè)拉出；繼續(xù)向前移動(dòng)15.5m，移動(dòng)過(guò)程中注意永久墩頂輪箱組走行至左側(cè)墊石內(nèi)邊時(shí)，將輪箱組拖行至右側(cè)墊石邊。

步驟三：利用千斤頂將滑道梁頂起，將尾部輪箱移至圖示位置，將滑道梁落至臨時(shí)支墊上；在圖示位置再安放一組動(dòng)力組，拼裝E節(jié)段。

步驟四：滑道梁繼續(xù)先前移動(dòng)5.56m達(dá)到設(shè)計(jì)位置；用泵站調(diào)整滑道梁高度將輪箱組拆除，調(diào)整滑道梁落至墊石位置；抄墊密實(shí)，滑道梁頂推安裝施工完成。

3.3 桿件拼裝

先在拼裝平臺(tái)上安裝拼裝墊塊，調(diào)整高程及中線，進(jìn)行鋼桁梁拼裝。鋼桁梁架設(shè)每個(gè)節(jié)間為一個(gè)施工單元，單個(gè)節(jié)間閉合調(diào)整到位后進(jìn)行高栓施擰，完成一個(gè)節(jié)間封閉單元后，繼續(xù)下一個(gè)節(jié)間拼裝。鋼梁拼裝時(shí)下方各支點(diǎn)處應(yīng)抄墊密實(shí)，防止下一個(gè)節(jié)間拼裝時(shí)對(duì)上一節(jié)間的標(biāo)高產(chǎn)生影響。一個(gè)節(jié)間拼裝完成后，重新對(duì)鋼梁的標(biāo)高和偏位進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整，標(biāo)高允許誤差為±5mm，偏位允許誤差為±5mm。標(biāo)高調(diào)整是利用支架滑道梁頂面的千斤頂將鋼梁頂起，通過(guò)調(diào)整拼裝墊塊頂面的抄墊鋼板厚度進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整合格后，方可進(jìn)行高栓施擰。

3.4 橫移施工

3.4.1 橫移概況

由于鋼桁梁為單元件拼裝，在每根下弦桿節(jié)點(diǎn)處設(shè)置有鋼管支撐柱，鋼桁梁拼裝完畢后、橫移前需要進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，即利用8臺(tái)500t千斤頂（每個(gè)支點(diǎn)2臺(tái)、共四個(gè)支點(diǎn)）將鋼桁梁頂起、使鋼桁梁全部脫離臨時(shí)支撐柱，完成體系轉(zhuǎn)換。體系轉(zhuǎn)換完成須進(jìn)行上拱度檢查，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比。橫移的所有工藝、工序都滿足要求后再在天窗點(diǎn)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行橫移施工?？倷M移長(zhǎng)度38m，橫移速度9m/h，計(jì)劃在5.5h內(nèi)完成。正式橫移前需先在支架范圍內(nèi)進(jìn)行試橫移。

3.4.2 橫移系統(tǒng)安裝

鋼桁梁橫移系統(tǒng)包括滑道梁、滑座、MGE滑板、鋼絞線、反力座、千斤頂、油泵及操作臺(tái)等?；懒喉斆驿佋O(shè)一層12mm厚鋼板找平，鋼板與滑道梁花焊，鋼板上鋪設(shè)一層5mm不銹鋼板以減小橫移過(guò)程中摩擦系數(shù)?；卜庞贓0及E12節(jié)點(diǎn)下，上滑道梁每端兩個(gè)?；项A(yù)留鋼絞線孔道，滑座底部嵌入3cm厚高強(qiáng)度MGE滑板，橫移前在滑道梁頂面及滑板底面涂硅脂油降低摩擦阻力。牽引裝置采用兩套系統(tǒng)，橫移過(guò)程中采用其中一套，另一套作為備用。一套采用4臺(tái)300T連續(xù)穿心牽引千斤頂，安裝于橫移方向前方兩個(gè)滑座上，另一套采用8臺(tái)150T千斤頂安裝于線路右側(cè)滑塊的左右兩側(cè)。每臺(tái)千斤頂上安裝位移傳感器自動(dòng)控制裝置，然后通過(guò)各自的總控臺(tái)控制保證同步、連續(xù)張拉橫移。

步驟一：（1）在滑道梁兩端焊接反力座、并將頂推千斤頂及錨具安裝就位；（2）將鋼絞線從反力座一端依次穿過(guò)錨具、千斤頂、滑座；（3）將鋼絞線一端固定，用張拉千斤頂對(duì)所有鋼絞線進(jìn)行預(yù)張拉，張拉力為施工拉力的20%。（圖5）

步驟二：在滑道梁上標(biāo)記刻度（間距50mm），檢查頂推控制系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)、滑道梁表面等，保證頂推安全。（圖6）

步驟三：（1）通過(guò)PLC總控系統(tǒng)控制千斤頂連續(xù)平穩(wěn)將鋼桁梁向前推進(jìn)；（2）在滑道梁上標(biāo)記了刻度隨時(shí)監(jiān)控兩端橫移狀況，且在兩端滑塊上最外端加裝了滾輪，每端4個(gè)，在橫移過(guò)程中滑塊發(fā)生偏移的機(jī)率較??；若發(fā)生較大不同步時(shí)，滾輪會(huì)與滑道梁上翼緣接觸滾動(dòng)行進(jìn)，不會(huì)出現(xiàn)卡住不動(dòng)的現(xiàn)象，在該情況下若摩阻力增大，可以在總控制箱處采用手動(dòng)控制，對(duì)該處油頂采取單動(dòng)方式頂推，消除兩側(cè)偏差距離。若出現(xiàn)單動(dòng)無(wú)法糾偏的情況，可采用豎向千斤頂對(duì)存在偏移位置進(jìn)行頂升，將滑塊糾后再進(jìn)行頂推作業(yè)。（圖7）

步驟四：（1）重復(fù)步驟三，直至鋼桁梁頂推到設(shè)計(jì)落梁位置；（2）頂推千斤頂行程150mm，頂推速度約7.2m/h。（圖8）

3.4.3 橫移過(guò)程中應(yīng)力和撓度的觀測(cè)

鋼桁梁按照自重2800t進(jìn)行計(jì)算，其由4個(gè)支點(diǎn)分別與兩側(cè)滑道梁相接觸，則單個(gè)支點(diǎn)考慮均勻受力時(shí)，承受豎直向下力為700t。在鋼桁梁橫移過(guò)程中，將其按照移動(dòng)距離劃分為以下幾個(gè)工況進(jìn)行滑道梁及鋼管臨時(shí)墩應(yīng)力、撓度監(jiān)測(cè)：工況一：鋼桁梁橫移6038mm，即滑道梁中跨1/4截面處。工況二：鋼桁梁橫移12075mm，即滑道梁中跨1/2截面處。工況三：鋼桁梁橫移18113mm，即滑道梁中跨3/4截面處。工況四：鋼桁梁橫移19025mm，即鋼桁梁兩只點(diǎn)對(duì)稱作用于滑道梁中跨1/2截面處。

3.4.4 橫移施工注意事項(xiàng)

滑道梁立柱一側(cè)滑道梁與分配梁圍焊，焊縫質(zhì)量滿足要求。永久墩一側(cè)滑道梁采用植入32mm精軋螺紋鋼與墩帽錨固。

滑道梁頂面及滑板底面涂硅脂油，滑座在滑道梁中間位置，限位滾輪間隙在2～4cm之間?；魄皩?duì)鋼桁梁全面檢查，防止物體墜落西寶高鐵或機(jī)場(chǎng)高速限界。橫移1m距離報(bào)告一次位移，兩端行程偏差在50cm時(shí)進(jìn)行糾偏。

3.4.5 為保證橫移平穩(wěn)采取的措施

千斤頂拖拉橫移時(shí)，鋼絞線的長(zhǎng)度回彈過(guò)程中，壓力減小突變會(huì)對(duì)鋼桁梁造成沖擊力，并在短時(shí)間內(nèi)釋放，此效應(yīng)將引起鋼桁梁瞬間移動(dòng)短距離后立即停止，出現(xiàn)克服靜摩擦─克服動(dòng)摩擦─克服靜摩擦─克服動(dòng)摩擦的不斷循環(huán)，同時(shí)鋼桁梁橫向短距離的突變將對(duì)鋼管立柱產(chǎn)生橫向水平荷載，造成鋼管立柱晃動(dòng)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，為保證橫移平穩(wěn)采取以下措施。

（1）將300t和150t兩套橫移設(shè)備投入橫移施工中，300t橫移設(shè)備作為啟動(dòng)設(shè)備，當(dāng)鋼桁梁?jiǎn)?dòng)的瞬間再啟動(dòng)150t橫移設(shè)備。

（2）在鋼桁梁調(diào)平鋼板上鋪設(shè)不銹鋼板減少摩擦系數(shù)，為防止滑道摩擦?xí)r造成不銹鋼板起拱，不銹鋼板橫縫和縱縫均采用滿焊并打磨平整，橫縫位置不得出現(xiàn)凹縫。橫移時(shí)不銹鋼板上滿鋪液壓油。

（3）橫移過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼桁梁支座處滑塊外側(cè)安裝的滑塊與滑道梁的距離變化。

（4）根據(jù)鋼桁梁前端滑塊上位移指針對(duì)應(yīng)滑道梁上標(biāo)尺實(shí)時(shí)變化及時(shí)匯報(bào)給總指揮進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。

（5）及時(shí)將頂出和回縮速度調(diào)整到同步。

（6）實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼管立柱應(yīng)力變化和滑道梁應(yīng)力、撓度變化，對(duì)鋼桁梁橫移起到預(yù)警作用。

3.5 落梁及支座安裝

橫移系統(tǒng)、滑道梁拆除后，進(jìn)行鋼桁梁落梁施工。鋼桁梁落梁高2.36m，保護(hù)墩在墊石頂面設(shè)置，平面尺寸1.5*1.5m，高2.82m，采用P60型鋼軌搭設(shè)。頂升墩平面尺寸1.5*1.0m，高2.4米，采用150*250*1000mm和150*250*1500mm焊接構(gòu)件組成。每點(diǎn)設(shè)置2臺(tái)500t落梁千斤頂、全橋共4個(gè)點(diǎn)、8臺(tái)落梁千斤頂，采用交替落梁方式。首先將鋼桁梁落在保護(hù)墩上。一端不動(dòng)，另一端抽出千斤頂下一層鋼墊塊（15cm），然后4臺(tái)500噸落梁千斤頂將鋼梁頂起4cm（防止千斤頂油缸爆缸，保證有2塊油頂套箍能夠放置），抽出保護(hù)支墩上的一層鋼軌墊塊，千斤頂回油將鋼桁梁落在保護(hù)支墩上。同理將鋼桁梁另一端下落一層墊塊高度。落梁千斤頂上設(shè)置千斤頂保護(hù)蓋，保證千斤頂始終中心受力，千斤頂保護(hù)蓋與千斤頂通過(guò)M24高強(qiáng)螺栓連接，保護(hù)蓋與鋼梁底部臨時(shí)點(diǎn)焊，可以使千斤頂回油時(shí)其自身向上提升，脫離下部支墊，便于支墊順利抽出。

4 結(jié)束語(yǔ)

西成客專跨西寶客專特大橋1-132m鋼桁梁工程，位于西寶客專鐵路、福銀高速公路上方，施工場(chǎng)地極其復(fù)雜，施工條件其有限，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，經(jīng)過(guò)方案優(yōu)選，制定了高位橫移架設(shè)施工方案，該方案采用自平衡同步橫移和交替落梁技術(shù)，通過(guò)合理的監(jiān)控措施實(shí)時(shí)獲取滑道梁應(yīng)力應(yīng)變狀況，克服了現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜、與既有鐵路及公路夾角小等困難，于2015年7月8日凌晨3時(shí)20分順利完成橫移就位。施工方案的順利實(shí)施為地形狹窄地段大跨度高位結(jié)構(gòu)施工提供了新的思路和參考借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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