上跨鐵路干線大跨度鋼砼組合桁架梁側位拖拉施工技術

楊基好

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.111

摘 要：新建贛韶鐵路ZQ-3標韶關疏解線湞江特大橋上跨京廣鐵路，原設計為1～56 m系桿拱橋，交角30°。為減少施工過程中對京廣線的影響，確保京廣線的行車安全，將1～56 m系桿拱調整為1～88 m鋼-砼組合桁架梁，上部為鋼桁梁結構，下部為預應力砼槽型梁結構。在施工中研發(fā)了“上跨鐵路干線大跨度鋼砼組合桁架梁側位拖拉施工關鍵技術”，取得了顯著的效果，獲得了發(fā)明專利3項，省級施工工法1項。

關鍵詞：鐵路干線 組合桁架梁 側位拖拉

中圖分類號：U445.46 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0111-04

1 工程概況

1.1 工程概述

新建贛韶鐵路ZQ-3標湞江特大橋位于廣韶關市，上跨京廣鐵路，原設計為1～56 m系桿拱橋，交角30°，經(jīng)補勘發(fā)現(xiàn)系桿拱主墩地面以下20 m有大型溶洞，為減少對京廣線的影響，確保京廣線的行車安全，將1～56 m系桿拱調整為1～88 m鋼-砼組合桁架梁，下部為預應力砼槽型梁結構，梁寬9.9 m，上部為鋼桁梁結構，桁高10 m，兩片主桁中心距6.7 m，梁體總重2 400 t。該鋼-砼組合桁架梁具有重量輕、建筑高度小、跨越能力強、方便檢修維護等優(yōu)點。

1.2 國內技術背景

國內對于鋼桁梁橋的施工一般采取原位支架法拼裝和縱向拖拉施工技術，而對于大跨度鋼-砼組合桁架梁采取側位橫移拖拉施工技術的，在國內尚屬首次，主要特點為：（1）特殊跨度的、承重大的滑道梁需要單獨設計（國內一般多為標準梁）；（2）在橫向拖拉過程中對鋼-砼組合桁架梁結構形變要求高，對主梁的應力變化進行全過程監(jiān)測；（3）對該梁形的重要節(jié)點進行了1∶1建模試驗論證。

2 施工技術方案比選

針對該橋上跨京廣鐵路上下行干線、梁體跨度大、在拖拉過程中要求梁體結構形變小等特點，為降低既有線、臨近既有線施工安全壓力，進行了技術方案的比選論證。

（1）方案一（原位支架法）：直接在原設計位置進行梁體拼裝及現(xiàn)澆作業(yè)，不需橫移、落梁施工。缺點：跨既有線安全壓力巨大，工程量大，需投入大量人力及機械設備，且臨時墩處有溶洞；

（2）方案二（縱向拖拉）：搭設場地寬敞，有利于鋼結構拼裝及砼澆筑施工。缺點：縱向拖拉距離過長為119 m，梁體長時間處于懸空狀態(tài)，結構變形大，對既有線運營影響較大；臨時支墩在溶洞區(qū)，無法搭設；

（3）方案三（側位拖拉）：側位拖拉距離僅為33.3 m，距離較短、安全影響小；梁體從橫移到至設計位置始終處于簡支狀態(tài)，對梁體變形影響?。灰c次數(shù)相對少，對既有線影響較?。辉跇蚩缫粋却钤O臨時墩，有效地避開了溶洞。存在的缺點：跨線滑道梁吊裝需400 t吊車，租賃較為困難。

綜合考慮，最終決定采取方案三：側位拖拉施工關鍵技術。

3 鋼砼組合桁架梁側位拖拉關鍵技術

在線路一側對孔搭設拼裝支架。在梁體兩端搭設鋼立柱支架，中間部分搭碗扣支架和鋼梁拼裝支架，組成梁體砼現(xiàn)澆和鋼梁拼裝平臺。先拼裝上部鋼桁架，然后澆筑梁體砼，待砼達到要求后，拆除碗扣式支架，側位橫向拖拉梁至設計位置，然后進行落梁就位（見圖1）。

施工工藝主要是：大跨度重載滑道梁的吊裝、砼槽型梁側位澆筑施工、鋼結構梁部分側位拼裝施工、側位同步拖拉橫移施工、多點同步落梁及精確定位、組合桁架梁的監(jiān)控量測。

3.1 大跨度重載滑道梁的吊裝

3.1.1 大跨度重載滑道梁的研發(fā)

“一種拖拉用大跨度重載滑道梁”（授權的專利號：ZL2014 1 0527292.4），為兩工字鋼拼接成的箱梁，分為滑道梁1、滑道梁2，滑道梁1安裝在14#墩頂及拼裝支架上，由2片2 000×800 mm工字型拼接而成的等截面梁，滑道梁2最大截面由2片2 400×800 mm工字型鋼拼接而成的魚腹式梁，每片梁由若干節(jié)段栓接而成。

3.1.2 滑道梁吊裝

滑道梁1安裝在既有京廣線外側墩頂及拼裝支架上，中間兩個節(jié)段采用400 t汽車吊進行分節(jié)吊裝，其余節(jié)段采用30 t吊車吊裝。滑道梁2安裝在京廣線上方墩頂及拼裝支架上，其中間兩節(jié)變截面栓結后采用400 t吊車吊裝，其余節(jié)段采用30 t吊車吊裝，安裝固定后依次吊裝另外兩節(jié)，如圖2和圖3。

3.2 組合桁架梁砼側位澆筑施工

3.2.1 承插型盤扣式鋼管支架結構

該跨采用承插型盤扣式鋼管支架。架搭設最大高度12.995 m，橫向寬度11.4 m，兩側人行道寬0.75 m。從上至下分別為竹膠板、工字鋼、縱向方木、頂托、鋼管、底座、砼硬化面，縱向方木按照30 cm間距設置，腹板下加密。

支架立桿在梁體腹板布置為0.6×0.6 m，橫桿護板下步距為60 cm，其余為120 cm，預埋節(jié)點板下立桿布置不變，橫桿步距調整成60 cm。

3.2.2 施工工藝流程

地基處理→地基承載力試驗→砼硬化面→支架搭設→模板安裝→支架預壓→交付使用。

3.2.3 槽型梁砼澆筑施工

槽形梁砼澆筑在鋼桁梁拼裝完畢后進行。一次澆筑成，在鋼筋綁扎及預應力孔道定位后進行，砼灌注采用兩臺泵車從一端向另一端進行梁體澆筑，振動泵振搗。為確保梁體砼質量，砼澆筑必須在10 h內完成，因此，在配合比設計時將砼初凝時間調整到10 h以上。

梁體強度、砼齡期達到設計要求后，進行梁體預應力施工。

3.3 鋼結構梁部分側位拼裝施工

3.3.1 鋼桁梁預拼

鋼桁梁拼裝在場內進行，拼裝采用為汽車吊裝，主要預拼的桿件為下節(jié)點板、腹桿、上弦桿、上平聯(lián)，拼接板預拼時注意板面方向，拼接板摩擦面與鋼梁摩擦面接觸。

3.3.2 鋼梁拼裝支架體系的研發(fā)和搭設

“用于鋼砼組合桁架梁施工中的鋼桁梁拼裝支架”（授權的發(fā)明專利號：ZL2014 1 0527958.6）共8個，兩兩間獨自形成受力體系，分為上支架和下支架兩部分，上、下支架通過直徑120 mm過梁實心鋼柱連接成整體，鋼梁拼裝下支架與承插式盤扣支架同時搭設，鋼梁拼裝時，由鋼梁拼裝支架支撐鋼梁全部重量，見圖4。

3.3.3 鋼桁梁拼裝

（1）鋼梁拼裝順序。

鋼梁拼裝先搭設鋼梁拼裝支架，然后從中間向兩端進行鋼梁拼裝。

安裝順序為：搭設鋼梁拼裝支架→下弦節(jié)點板→下部節(jié)點間縱向連桿→鋼桁架斜腹桿→上弦→上弦平聯(lián)撐桿→平聯(lián)斜桿→循環(huán)以上單跨拼裝順序向兩端拼裝直至完成。

（2）鋼梁線性調整。

鋼梁拼裝完畢后，將上弦桿標高與設計對比，并通過千斤頂調整鋼梁頂部線性。

3.4 鋼砼組合桁架梁側位同步拖拉施工

鋼砼組合梁重2 400 t，橫移拖拉速度為15 cm/min，橫移距離為33.3 m，橫移采用為采用4臺200 t牽引千斤頂，安裝于滑道梁1、2橫移方向的端部，牽引束為2束9-Φ15.24鋼絞線（長度40.0 m）鋼絞線一端與滑船相連，另一端與千斤頂連接。

3.4.1 橫向拖拉梁施工流程

施工準備→滿堂支架與模板拆除→安裝橫向拖拉系統(tǒng)→要點試橫移拖拉→要點封鎖京廣線橫移拖拉→橫移到位。

3.4.2 橫向拖拉前施工準備

（1）與鐵路設備管理單位簽訂施工配合協(xié)議，辦理要點施工計劃；（2）在滑道梁上設置標尺，就位處設置明顯的標識及限位；（3）對支架體系、滑道梁及組合梁進行嚴格的檢查，確認是否滿足橫移的條件；（4）為減小滑動摩擦力，將滑道上均勻涂抹黃油；（5）千斤頂、油泵及油管路安裝完畢后，進行單開及同步性試驗；（6）對加工好的千斤頂反力座進行驗收；（7）正式施工前，對所有參與施工的人員分工種進行技術培訓和營業(yè)線施工安全培訓。

3.4.3 支架與模板拆除

梁體端模及側模在張拉施工前已拆除，橫向拖拉施工前只需要拆除支架及底模，支架拆除前需重新檢查臨時墩主要構造焊縫，支架拆除過程中需監(jiān)控梁體線型變化情況。

3.4.4 橫向拖拉系統(tǒng)安裝

組合梁橫向拖拉系統(tǒng)由上滑道、下滑道、反力限位座、牽引裝置及操作平臺組成，上、下滑道在梁體模板安裝前安裝完畢，反力限位座、牽引裝置及操作平臺在橫移前安裝完畢。

（1）在滑道梁上鋪設20 mm厚鋼板作為下滑道。鋼板與滑道梁上翼緣板焊連，鋼板拼接焊縫用砂輪磨平，表面及邊緣毛刺均打平磨光。

（2）上滑道由滑船、永久支座組成。為減小頂推過程中槽型梁梁體扭曲變形，球形鋼支座經(jīng)特殊設計，在梁體砼澆筑前提前安裝。滑船長2.01 m，寬1.3 m，高0.51 m，由30 mm厚鋼板焊制而成。滑船底部邊緣焊鋼塊作為滑道限位裝置，滑船與下滑道間嵌入3 cm厚高強度MGE板。中部設φ130 mm預留孔，用來安放拖拉用的鋼絞線。在橫移施工前將滑船用16#槽鋼焊聯(lián)，見圖5。

（3）反力限位座。

每個滑道梁上設2個反力限位座，由20 mm厚鋼板焊接而成，用于安放千斤頂，同一滑道梁兩反力座間距為1.2 m。反力座用于梁體橫移使用，作為連續(xù)牽引千斤頂?shù)暮蟊场?/p>

（4）牽引裝置。

拖拉力經(jīng)計算，組合梁每端牽引力為：F=2 400×10×0.1×0.5=1 200 kN。

組合梁每端采用2束、每束9根鋼絞線進行牽引，安全儲備系數(shù)為：193×18/1 200=2.9。

根據(jù)相關要求計算，采用4臺200 t牽引千斤頂滿足要求。

牽引裝置安裝：千斤頂安裝于橫移方向的端部，同一滑道梁上兩臺千斤頂并聯(lián)設置，兩滑道梁上的千斤頂通過控制線路與計算機智能控制系統(tǒng)相連，確保橫移同步。

（5）操作平臺。

用∠100×100角鋼以牛腿形式焊接于滑道梁腹板位置，其上滿鋪10號槽鋼，四周設高度1.2 m防護網(wǎng)，形成操作平臺。

3.4.5 組合梁橫移

梁體橫向平移施工時需要點封鎖施工，行程長33.3 m，橫移速度為15 cm/min，橫向平移施工如（圖6）。

（1）第一階段：試橫移。

采取“點動”方式操作控制，測量每點動一次前進距離的數(shù)據(jù)，以供橫移初步到位后，進行精確定位提供操作依據(jù)，防止超移；記錄梁體啟動時頂力的大小，從而了解MGE板與鋼板之間的摩擦系數(shù)。

（2）第二階段：正式橫移。

根據(jù)廣州鐵路局垂停60 min/次，每次橫移時間為40 min，直至橫移至設計位置。

3.5 多點同步落梁及精確定位技術

3.5.1 落梁及支座安裝施工流程

施工準備→安裝落梁鋼支墩、千斤頂及臨時保護墩→分別頂升拆除滑船、支座及滑道梁并安裝支撐墊石頂臨時墩，將梁落在保護墩上→交替落梁→梁體精確定位后安裝支座→拆除組合梁縱橫移系統(tǒng)。

3.5.2 落梁施工

研發(fā)了落梁用鋼結構墊塊裝置，墊塊高45 cm，由上下兩塊20 mm厚法蘭盤鋼板、中間16 mm厚鋼板彎制而成的柱狀鋼管及內外側肋板組成?！奥淞河娩摻Y構墊塊裝置及利用其進行落梁支墩施工工藝”（授權的專利號：ZL2014 1 0527296.2）。

梁體就位后，準備落梁施工，梁體兩端落梁高度分別為2.55 m、3.05 m。落梁施工前先安裝頂梁支墩、臨時保護墩及千斤頂，落梁系統(tǒng)采用國內最先進的PLC液壓同步控制系統(tǒng)進行落梁控制，同步控制精度≤±0.5 mm。

組合梁落至滑道梁頂40 cm后，重新搭設落梁支墩、保護墩，拆除梁底滑道梁，然后繼續(xù)落梁直支撐墊石頂，安裝精調裝置，調整梁體幾何平面位置，然后落梁至設計標高，并進行支座施工。

3.6 組合桁架梁的監(jiān)控量測

監(jiān)測控制過程是與施工過程一一對應的。在各施工階段中，通過各項測試取得反映結構狀態(tài)的各種參數(shù)，和理論設計值相比較，發(fā)現(xiàn)偏離，采取相應措施及時糾偏，防止誤差積累，所以控制過程是以理論設計值為基準的維持動態(tài)平衡的過程。

施工測控主要過程：橋面鋼軌、扣件、軌枕、道砟等其余二期恒載施工完畢。

4 工程應用

2013年9月至2015年3月，“上跨鐵路干線大跨度鋼砼組合桁架梁側位拖拉施工技術”通過在新建贛韶鐵路湞江特大橋88 m鋼砼組合桁架梁施工中的成功運用，最大化地減少了既有線要點施工的次數(shù)，降低了施工安全壓力，側位拖拉施工減小了梁體結構的變形，確保了鋼砼組合桁架梁的工程質量。該技術共獲得了發(fā)明專利3項，省級工法1項。通過“四新技術”的研發(fā)，合計節(jié)約成本約759萬元。

該技術適應于各種跨越干線橋梁施工，對于大跨度鋼砼組合桁架梁的施工有著非常強的優(yōu)越性，對于我國鐵路、公路橋梁和類似的結構工程施工有著很好的指導和借鑒意義。

參考文獻

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