跨北京五環(huán)路大橋100 m鋼桁梁拖拉施工技術(shù)

任小森，于廣濤，畢宗偉，趙楊，韓旭東，尹衛(wèi)平

（中鐵六局集團(tuán)北京鐵路建設(shè)有限公司，北京 100036）

1 工程概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通路網(wǎng)日趨密集交錯(cuò)，跨線橋梁建設(shè)十分普遍，這也促使跨線施工技術(shù)不斷發(fā)展。拖拉施工作為跨線鐵路鋼桁梁架設(shè)施工的主要方法之一，也在實(shí)踐中不斷改進(jìn)優(yōu)化。借鑒跨北京二環(huán)路96 m 雙線鋼桁梁頂推施工架橋的工程實(shí)踐，重點(diǎn)介紹跨北京五環(huán)路大橋大懸臂鋼桁梁拖拉施工方法的關(guān)鍵工藝處理，以及關(guān)鍵施工步驟方案優(yōu)化。

新建京沈高鐵采用1-100 m 鋼桁梁橋上跨五環(huán)路，其中鋼桁梁毗鄰既有東北環(huán)線（頂推過程中導(dǎo)梁距離東北環(huán)線最近距離為5 m）。本橋與五環(huán)路交角為145°11'1″（頂推過程中高于既有橋面4.2 m），本橋中心里程DK17+914.32，共計(jì)2個(gè)橋臺(tái)（京、沈方臺(tái)），橋臺(tái)基礎(chǔ)形式采用承臺(tái)鉆孔樁基礎(chǔ)，均為雙線T形橋臺(tái)。鋼桁梁主桁為無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行三角桁架，桁高13.00 m，節(jié)間長(zhǎng)12.5 m，主桁中心距12.2 m（橫橋向支座中心距離），導(dǎo)梁全長(zhǎng)74 m。鋼桁梁及前導(dǎo)梁在沈方臺(tái)側(cè)進(jìn)行拼裝及拖拉，采用拖拉法頂推至京方臺(tái)就位落梁，導(dǎo)梁隨頂隨拆。其中鋼桁梁質(zhì)量為1 896 t，導(dǎo)梁重300 t，配重100 t，拖拉恒重共計(jì)2 296 t，本橋最大拖拉牽引阻力為238.8 t（摩擦系數(shù)按照0.1考慮），本橋拖拉總行程為176 m，其中最大懸臂為99 m，最大支撐跨距為110 m。京方臺(tái)落梁高度為2.58 m，沈方臺(tái)落梁高度為2.80 m。

2 施工方法

該工程采用旁位拼裝、一次性拖拉過跨再落梁的施工方法。

2.1 拼裝區(qū)臨時(shí)結(jié)構(gòu)安裝施工

本橋在沈方臺(tái)側(cè)進(jìn)行臨時(shí)支架搭設(shè)及鋼桁架拼裝［1］，臨時(shí)支架體系由混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)、鋼支墩及滑移縱梁3部分構(gòu)成。順橋向每8 m在橫橋向設(shè)置2組混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)（沈方臺(tái)及東干渠框架中橋段加密至2～4 m一組），共計(jì)29組，基礎(chǔ)頂面設(shè)置1.2 m見方的預(yù)埋鋼板，在預(yù)埋鋼板上安裝鋼立柱，并將鋼立柱與預(yù)埋鋼板焊接。鋼立柱上安裝滑移縱梁，與主桁中心距相同，整個(gè)鋼桁架及導(dǎo)梁在滑移縱梁上進(jìn)行拼裝。臨時(shí)墩基礎(chǔ)及滑移縱梁構(gòu)成整個(gè)支撐體系，拼裝區(qū)臨時(shí)支架平面見圖1。

圖1 拼裝區(qū)臨時(shí)支架平面圖

（1） 混 凝土擴(kuò) 大基礎(chǔ)：規(guī)格 為4 m×4 m×2 m（3.0 m×3.0 m×1.2 m、2.5 m×2.5 m×1.2 m）混凝土基礎(chǔ)。為了增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，近既有線側(cè)L6、遠(yuǎn)既有線側(cè)S2臨時(shí)墩基礎(chǔ)尺寸為4 m×4 m×2 m。配筋為直徑20 mm 鋼筋，縱向及橫向間距均為200 mm，折彎尺寸1.1 m，頭部折90°彎，保護(hù)層厚度4 cm。臨時(shí)支墩鋼柱與混凝土基礎(chǔ)采用1.2 m×1.2 m 預(yù)埋鋼板連接。預(yù)埋鋼板厚度20 mm，按臨時(shí)墩中心位置焊接直徑20 mm 抗拔鋼筋，抗拔鋼筋彎曲成弧形或設(shè)置90°鉤頭，四邊均布。

（2）鋼支墩：由φ529×8 mm 鋼管雙拼加10a 工字鋼幫聯(lián)鋼立柱、1 200 mm×1 200 mm×20 mm預(yù)埋鋼板組成，材質(zhì)為Q235。

（3）滑移縱梁：采用焊接箱型梁制作成滑移縱梁，拼裝區(qū)采用雙腹板箱梁，落梁區(qū)采用四腹板箱梁，箱梁截面寬度和高度均為1 000 mm。上翼板寬度1 300 mm，橫向設(shè)置限位擋塊，縱向鋪設(shè)6 mm 厚不銹鋼鋼板滑道，滑道寬度992 mm，比滑塊寬50 mm，防止滑移過程中滑塊頂死。

2.2 鋼桁梁及導(dǎo)梁安裝施工

臨時(shí)結(jié)構(gòu)施工完成后進(jìn)行鋼導(dǎo)梁和鋼桁梁拼裝。本橋首先進(jìn)行導(dǎo)梁拼裝，導(dǎo)梁拼裝完成后進(jìn)行鋼桁梁的拼裝。鋼桁梁桿件安裝前，先在滑移縱梁上擬安裝下弦節(jié)點(diǎn)的位置設(shè)置滑塊?；瑝K高度按鋼桁架預(yù)拱度進(jìn)行制作，滑塊位置放置在滑道正中間，用馬板與滑道進(jìn)行臨時(shí)固定，防止拼裝過程中滑塊滑動(dòng)。鋼桁梁拼裝從E0 節(jié)點(diǎn)處向E0'節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，按照節(jié)間順序拼裝。桿件拼裝順序?yàn)椋合孪覘U→橋面板→腹桿及上弦桿→上平聯(lián)及橋門架。鋼桁梁拼裝采用汽車吊拼裝，對(duì)第1 節(jié)間下弦桿X1 及E0—E2 節(jié)間橫梁橋面板吊裝時(shí)，下弦吊裝吊機(jī)臂展平面見圖2。

圖2 下弦吊裝吊機(jī)臂展平面圖

采用200 t 汽車吊機(jī)進(jìn)行錯(cuò)位吊裝，吊裝技術(shù)要求如下：

（1）吊裝前裝臨時(shí)吊耳（見圖3），主桁間距誤差控制在+3～+5 mm。

圖3 臨時(shí)吊耳布置示意圖

（2）200 t 汽車吊機(jī)在圖2 所示位置站位，支腿下方墊路基板及枕木。

（3）X1質(zhì)量50.4 t，廠內(nèi)制造分段橋面板單塊質(zhì)量約10.5 t。安裝高度6.7 m。

（4） 吊裝內(nèi)側(cè)X1 時(shí)，200 t 汽車吊吊裝幅度10.4 m，臂長(zhǎng)22.5 m，最大吊裝質(zhì)量57 t，吊高15 m，吊臂與拼裝支架滑移縱梁間最小距離2.1 m，滿足吊裝要求。

（5）按既有線側(cè)X1、外側(cè)X1、橋面板及橫梁的順序依次進(jìn)行各桿件吊裝，吊裝其他桿件時(shí)吊臂作回轉(zhuǎn)及收幅，其他桿件質(zhì)量小于X1 質(zhì)量，可以滿足吊裝要求。

（6）各節(jié)點(diǎn)穿入節(jié)點(diǎn)總孔數(shù)20%的沖釘和20%的拼裝螺栓，并擰緊。

2.3 拖拉施工

2.3.1 準(zhǔn)備工作

該項(xiàng)目鋼桁梁拖拉設(shè)備設(shè)置在沈方臺(tái)，采用2 臺(tái)250 t 連續(xù)千斤頂由沈陽方向向北京方向進(jìn)行鋼桁梁拖拉施工。拖拉長(zhǎng)度共計(jì)176 m，鋼桁梁分別在懸臂、過跨及導(dǎo)梁過京方臺(tái)時(shí)分別拆除滑塊、配重及導(dǎo)梁。其中頂推最大懸臂99 m，最大支撐跨距110 m。拖拉前準(zhǔn)備工作如下［2-3］：

（1）鋼桁梁主體及附屬施工完成，檢查線形及預(yù)拱度滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

（2）進(jìn)行下滑道檢查，下滑道表面平整無異物，不銹鋼板焊接牢固穩(wěn)定，潤(rùn)滑油涂抹均勻。（3）后錨梁安裝完成，檢查后錨梁部位焊接質(zhì)量。（4）拖拉千斤頂反力架及橫向糾偏千斤頂反力架焊接完成，檢查反力架焊接質(zhì)量。

（5）配重塊準(zhǔn)備，提前將配重塊吊裝上橋，放置在指定位置。

（6）設(shè)備檢查及調(diào)試，懸臂撓度、應(yīng)力實(shí)際數(shù)據(jù)與檢算對(duì)比分析情況。

（7）拖拉前平面及高程點(diǎn)布置完成。

（8）拖拉前應(yīng)力監(jiān)測(cè)布點(diǎn)完成，線形監(jiān)控儀器布置到位［4］。

2.3.2 拖拉典型工況[5-6]

（1）當(dāng)拖拉行程為76.0 m時(shí)，鋼桁梁主桁共8點(diǎn)支撐，E0 節(jié)點(diǎn)滑塊脫離滑道，鋼桁梁主桁開始懸臂，此時(shí)準(zhǔn)備拆除滑塊，共計(jì)18個(gè)滑塊（見圖4）。

（2）當(dāng)拖拉行程為88.5 m 時(shí)，鋼桁梁主桁共7 點(diǎn)支撐，E2 節(jié)點(diǎn)滑塊脫離滑道，拖拉最大懸臂長(zhǎng)度99 m，此時(shí)結(jié)構(gòu)撓度最大，最大撓度為264 mm，支座反力為501 t。桿件應(yīng)力及沈方臺(tái)臨時(shí)墩應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)（見圖5）。

（3）當(dāng)拖拉行程為116.7 m 時(shí)，9 點(diǎn)支撐，導(dǎo)梁D10 節(jié)點(diǎn)上滑道，最大支撐跨度100 m，開始拆除導(dǎo)梁施工（見圖6）。

（4）拖拉行程為163.5 m，E2’節(jié)點(diǎn)滑塊脫離滑道。此時(shí)3 對(duì)滑塊支撐，最大支撐跨度110 m，此時(shí)支座反力最大為502 t，主桁撓度變形最大為72 mm。桿件應(yīng)力及沈方臺(tái)臨時(shí)墩應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)（見圖7）。

當(dāng)前中國(guó)城市公共消防安全服務(wù)仍是由政府主導(dǎo)的“指令型”供給模式，街道和社區(qū)的公共安全意識(shí)尚未充分建立，承擔(dān)責(zé)任少，使得政府部門工作壓力大，超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，無法真正解決人民群眾的真實(shí)需求，造成公共消防服務(wù)供需失衡和供需錯(cuò)位現(xiàn)象。[2]

（5）拖拉行程為176.0 m，最大支撐跨度110 m，拆除導(dǎo)梁，拖拉就位（見圖8）。

圖7 拖拉達(dá)到最大支撐跨度

圖8 拖拉就位

2.4 導(dǎo)梁拆除施工

該項(xiàng)目鋼桁梁拖拉過跨后導(dǎo)梁邊拆除邊拖拉，確保導(dǎo)梁距離既有東北環(huán)線控制在5 m范圍之外。導(dǎo)梁拆除按照每個(gè)節(jié)間為單位，首先拆除上平聯(lián)剪刀撐及上弦系桿，然后拆除兩側(cè)腹桿及上弦桿組合桿件（首先拆除靠近既有線側(cè)，然后拆除遠(yuǎn)離既有線側(cè)），最后拆除兩側(cè)導(dǎo)梁下弦桿、下平聯(lián)及下弦系桿。導(dǎo)梁拆除平面布置見圖9。根據(jù)工況采用80、130、220 t 吊車在京方臺(tái)場(chǎng)地進(jìn)行吊卸導(dǎo)梁，跨酒仙橋北路吊裝至酒仙橋場(chǎng)地內(nèi)，然后用25 t吊車在酒仙橋場(chǎng)地解體。

2.5 落梁施工

導(dǎo)梁拆除完成后，鋼桁梁為4點(diǎn)支撐，最大支撐跨度100 m，核實(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)位置，達(dá)到落梁條件。京方臺(tái)落梁總高度為2.58 m，沈方臺(tái)落梁總高度為2.80 m。

圖9 導(dǎo)梁拆除平面布置

（1）端滑移縱梁拆除（見圖10）。落梁前鋼梁支撐于支座位置的滑移縱梁上，切除2支點(diǎn)內(nèi)側(cè)的端部滑移縱梁，切除位置提前測(cè)量放線，并畫出位置。切除滑移縱梁后將2 個(gè)橋臺(tái)間的臨時(shí)墩頂上墊入4 塊150 mm高鋼墊塊，并放置800 t 液壓千斤頂，將主桁頂起，拆除主桁節(jié)點(diǎn)下滑塊，并拆除主桁梁端范圍滑移縱梁，然后在主桁節(jié)點(diǎn)位置臨時(shí)墩上墊入鋼墊塊，至鋼墊塊與主桁節(jié)點(diǎn)位置間隙小于5 cm 以內(nèi)，卸載800 t 千斤頂，使主桁落在鋼墊塊上，點(diǎn)固焊接。

圖10 端滑移縱梁拆除

（2）京方臺(tái)、沈方臺(tái)交替落梁（見圖11），每臺(tái)每次落梁為300 mm，每臺(tái)落7次，落梁高度為2 100 mm。步驟如下：①用800 t 千斤頂將單側(cè)主桁梁端頂起，抽出墊石鋼支撐上方1 層150 mm 的鋼墊塊，墊入120 mm高的枕木。②落800 t 千斤頂，在梁底接近枕木頂時(shí)，抽出枕木，換成80 mm 厚的木方；繼續(xù)落梁，在梁底接近木方頂時(shí)，抽出80 mm 厚的木方，換成40 mm 厚的木方；繼續(xù)落梁，在梁底接近木方頂時(shí)，抽出40 mm厚的木方；繼續(xù)落梁至鋼墊塊上，點(diǎn)固焊接。③按以上過程將墊石鋼支撐上方連續(xù)抽出4層鋼墊塊。如千斤頂行程不夠150 mm，先將鋼梁落至墊石上方的鋼墊塊上，再將千斤頂移出，減少千斤頂下方鋼支撐高度450 mm，再將千斤頂放入原位。④京方臺(tái)1次落梁高度300 mm，共7次；沈方臺(tái)1次落梁高度300 mm，共7次。

圖11 京方臺(tái)、沈方臺(tái)交替落梁

3 效果與評(píng)價(jià)

（2）該工法鋼桁梁采用整體拼裝一次性拖拉過跨施工，具有施工周期短、經(jīng)濟(jì)安全、效率高、鋼梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。

4 結(jié)束語

鋼桁梁橋跨越能力大、施工方便、速度快，在鐵路建設(shè)中應(yīng)用廣泛。在跨越城市道路時(shí)，通常采用拖拉施工方法，該工程跨越繁忙的北京市五環(huán)路，且不能中斷交通，搭設(shè)臨時(shí)支墩的選擇有限，采用大懸臂一次拖拉跨越既有道路，施工極為困難。在施工過程中，嚴(yán)格控制滑道頂面的高程誤差，保證滑道表面的平整光潔度，合理控制拖拉速度，優(yōu)化導(dǎo)梁拆卸方案，確保落梁高差安全。通過不斷優(yōu)化施工方案，在保證工程質(zhì)量的前提下，還降低了工程成本，為類似工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。