跨雙線鐵路門式墩橫梁偏位現(xiàn)澆后頂推就位技術(shù)研究

陳俊超

摘要：本文詳細(xì)闡述了跨焦柳線特大橋門式墩橫梁偏位現(xiàn)澆后頂推就位的新技術(shù)，減少了減少營(yíng)業(yè)線施工項(xiàng)目及涉鐵施工時(shí)間，取得了良好的安全、工期及經(jīng)濟(jì)效果，以期以類似涉鐵工程的施工提供技術(shù)思路。

Abstract： This article elaborates on the new technology of pushing in place the cross beams of the gate piers across the Jiaoliu line large bridge after being cast off-site， which reduces the business line construction projects and railway-related construction time， and achieves good safety， construction period and economic effects， with a view to providing technical ideas for similar construction projects.

關(guān)鍵詞：營(yíng)業(yè)線施工;跨鐵路門式墩;橫梁頂推;技術(shù)

Key words： business line construction;cross-railway portal pier;cross beam push;technology

中圖分類號(hào)：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）25-0157-03

0 ?引言

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的高速發(fā)展。因列車高速的運(yùn)行及密集的列車運(yùn)行對(duì)數(shù)，使得鐵路管理部門對(duì)鐵路安全的控制達(dá)到了極致。導(dǎo)致進(jìn)行涉及鐵路施工時(shí)的封鎖要點(diǎn)次數(shù)更為困難及批復(fù)的“天窗”時(shí)長(zhǎng)更短。嚴(yán)酷的安全控制及極短的施工時(shí)間，使得施工單位在安全、工期及成本上壓力巨大，故采用新技術(shù)及方法，減少營(yíng)業(yè)線施工項(xiàng)目及施工時(shí)間勢(shì)在必行，本項(xiàng)目上跨鐵路的門式墩橫梁采取偏位現(xiàn)澆后頂推就位的技術(shù)，在安全、經(jīng)濟(jì)及工期方面均取得了良好效果。

1 ?工程簡(jiǎn)介

焦作丹河電廠異地?cái)U(kuò)建工程鐵路專用線跨焦柳線特大橋位于河南省焦作市沁陽市西向鎮(zhèn)，中心里程：SDK1+589.1，橋梁總長(zhǎng)1477.15m，孔跨布置：7×32m+2×24+m12×32m+1×24m+3×32m+2×32m（門式墩）+4×32m+3×24m+12×32m，均采用預(yù)應(yīng)力砼T梁。該橋?yàn)榭缭郊扔薪沽p線電氣化鐵路而設(shè)，與焦柳鐵路交角為16°，相交處焦柳鐵路里程為下行線K18+323.757，跨焦柳鐵路處橋梁下部采用2座跨度30m預(yù)應(yīng)力砼門式墩（26#墩、27#墩）通過。

門式墩橫梁底緣到鐵路軌頂面凈空9.08m。26#橋墩距線路中心的最小距離為9.07m;27#橋墩距線路中心的最小距離為9.05m。（圖1）

2 ?門式墩橫梁施工方案研究

2.1 門式墩橫梁施工方案比選 ?門式墩橫梁上跨鐵路，其通常采用的施工方法有支架現(xiàn)澆法、預(yù)制后汽吊吊裝、預(yù)制后架橋機(jī)架設(shè)。本項(xiàng)目對(duì)以上幾種橫梁施工方法進(jìn)行了評(píng)估如下：

支架現(xiàn)澆法：此方案需在鐵路上搭設(shè)支撐系統(tǒng)，營(yíng)業(yè)線施工項(xiàng)目多，不僅對(duì)鐵路的干擾大、時(shí)間長(zhǎng)，安全壓力大，且鐵路行車安全防護(hù)成本非常高。故此施工方法可行性差。

預(yù)制后汽吊吊裝：預(yù)制完成后的橫梁自重超900t，且需跨鐵路雙線，目前國(guó)內(nèi)尚無能夠吊裝橫梁的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。故此方法不可行。

預(yù)制后架橋機(jī)架設(shè)：門式墩橫梁自重超900t，需大型架橋機(jī)方可架設(shè)。但橫梁與新建鐵路專用線垂直，且墩高超12m，無架橋機(jī)的支點(diǎn)。故此技術(shù)方案也不可行。

2.2 門式墩橫梁施工方案的研究 ?因以上幾種傳統(tǒng)施工方案均不可行，本項(xiàng)目成立課題小組對(duì)橫梁施工方法進(jìn)行研究。經(jīng)對(duì)以往類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新后，提出橫梁采取偏位現(xiàn)澆后頂推就位的施工方案，即：施工前搭設(shè)頂推支墩和現(xiàn)澆支架，施做滑道及安裝頂推的千斤頂系統(tǒng)。預(yù)制完成的橫梁砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，將橫梁頂推至設(shè)計(jì)位置后，進(jìn)行橫梁濕接段的砼澆筑，完成預(yù)應(yīng)力筋張拉，最終將頂推系統(tǒng)拆除。

頂推就位的橫梁僅為中間段，長(zhǎng)度為18m，自重468t，頂推距離為24m;頂推采用自鎖爬行設(shè)備兩點(diǎn)頂推。

頂推結(jié)構(gòu)跨度（頂推方向L5→L1）：8.91m+8.91m+6.09m+18m=41.91m。

3 ?頂推方案設(shè)計(jì)及施工

3.1 總體施工步驟 ?根據(jù)施工內(nèi)容分六個(gè)步驟：

步驟一：安裝L1～L5臨時(shí)墩和現(xiàn)澆支架，并對(duì)支架

預(yù)壓。

步驟二：橫梁預(yù)制施工。

步驟三：安裝滑道梁、滑板，隨后落梁。

步驟四：將橫梁向前頂推，就位后在橫梁前后焊接限位裝置，安裝吊圍欄。

步驟五：橫梁濕接段施工。

步驟六：拆除滑道梁、拆除支架系統(tǒng)。

3.2 臨時(shí)設(shè)施的總體布置情況 現(xiàn)澆支架及頂推支架采用整體梁柱式支架，在門式墩墩柱與線路之間設(shè)L1、L2臨時(shí)墩。鋼管立柱采用？準(zhǔn)609×16螺旋鋼管，材質(zhì)為Q235鋼管。共設(shè)置5排臨時(shí)墩。在南側(cè)墩身（焦柳線南側(cè)）外設(shè)置L3～L5現(xiàn)澆臨時(shí)墩，在該段上預(yù)制門式墩橫梁。

現(xiàn)澆及頂推階段臨時(shí)墩及支架設(shè)置如圖2～圖5所示。

3.3 臨時(shí)墩和貝雷梁安裝、預(yù)壓施工 ?頂推支架L1、L2臨時(shí)墩鋼管立柱采用樁徑1.25m人工挖孔，樁長(zhǎng)7m。L3臨時(shí)墩為現(xiàn)梁支架，支立在門式墩永久承臺(tái)上。L4、L5臨時(shí)墩采用尺寸為6.5m×2.5m×1.0m的C25的砼擴(kuò)大基礎(chǔ)。臨時(shí)墩立柱下端與基礎(chǔ)上的預(yù)埋件焊接固定，立柱上端與滑道梁及墩頂4I56a橫梁等通過焊接聯(lián)結(jié)，以增強(qiáng)立柱鋼管的穩(wěn)定性。構(gòu)件間焊接采用高度1cm的角焊焊縫，等級(jí)為Ⅱ級(jí)。臨時(shí)墩的構(gòu)件在加工廠制造，以確保質(zhì)量。運(yùn)至工地后采用100t汽吊吊裝。立柱吊裝時(shí)設(shè)置攬風(fēng)繩，確保施工安全。

鋼管之間設(shè)置剪刀撐，剪刀撐采用[16型鋼，其中L1、L2臨時(shí)墩鋼管與結(jié)構(gòu)墩之間利用Φ245×10mm鋼管進(jìn)行附著，增強(qiáng)支架整體穩(wěn)定性。在門式墩墩柱砼澆筑過程中預(yù)埋N15匹配Φ32鋼筋直螺紋套筒，套筒端用Φ32鋼筋制作彎鉤進(jìn)行預(yù)埋，Φ245×10mm鋼管通過10mm厚鋼板連接板采用焊接形式與結(jié)構(gòu)墩進(jìn)行附著，鋼板與墩身預(yù)埋件采用Φ32螺栓連接。

澆筑L1、L2、L4、L5臨時(shí)墩基礎(chǔ)并安裝L1～L5臨時(shí)墩鋼管及鋼管之間的剪刀撐，施工過程中，保證結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確和鋼管立柱垂直度滿足相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范要求。

橫梁在L3～L5現(xiàn)澆支架上預(yù)制完成?，F(xiàn)澆支架鋼管墩頂部設(shè)置砂筒，以落下橫梁完成體系轉(zhuǎn)換。砂筒上布置2I56a工字鋼作支架橫梁，工字鋼上布設(shè)10片單層“321”軍用貝雷桁架作縱梁，標(biāo)準(zhǔn)間距45cm，中間間距25cm，共計(jì)使用10片貝雷梁，貝雷梁之間采用花架進(jìn)行連接，使單片貝雷梁之間形成整體，增強(qiáng)貝雷梁穩(wěn)定性?？v梁上滿鋪10cm×10cm方木。方木上為橫梁的竹膠板底模。

完成底模的安裝后，對(duì)整個(gè)支架進(jìn)行檢查，合格后預(yù)壓檢測(cè)支架。預(yù)壓荷載為現(xiàn)澆橫梁自重110%（515t），在支架上堆砌預(yù)制砼塊作為預(yù)壓荷載，在橫梁底模下及立柱基礎(chǔ)頂面設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，每排臨時(shí)墩中跨橫向布設(shè)一排觀測(cè)點(diǎn)，每排設(shè)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，橫梁中線處設(shè)1個(gè)，兩側(cè)距外緣30cm處分別設(shè)1個(gè)。

預(yù)壓按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行，完成預(yù)壓后對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析，根據(jù)結(jié)果計(jì)算出支架的彈性變形和非彈性變形。最后結(jié)合橫梁澆筑時(shí)預(yù)拱度設(shè)計(jì)方案，調(diào)整橫梁底模高程。

3.4 橫梁預(yù)制 ?在L3～L5現(xiàn)澆支架平臺(tái)上綁扎橫梁鋼筋、澆注砼及部分預(yù)應(yīng)力張拉。

橫梁預(yù)埋的頂推牛腿縱向間距15.4m，牛腿距梁端1.3m。在兩個(gè)預(yù)埋牛腿支座范圍增加彎起鋼筋和抗裂鋼筋網(wǎng)片，以加強(qiáng)牛腿處橫梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。牛腿下方設(shè)置3cm厚MGE滑板。在橫梁頂推端預(yù)埋N15匹配Φ32鋼筋直螺紋套筒，套筒端用Φ32鋼筋制作彎鉤預(yù)埋在門式墩砼橫梁內(nèi)，墊梁用4拼I40a組合而成，預(yù)留Φ3.6cm孔，墊梁與橫梁預(yù)埋套筒采用Φ32螺栓連接。

3.5 滑道梁安裝方案 ?頂推系統(tǒng)設(shè)置兩組長(zhǎng)48m滑道梁，采用3I100型鋼拼接而成，滑道梁選擇具備相關(guān)資質(zhì)的專業(yè)廠家加工，汽車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后拼接成48m整體，I100型鋼拼接焊縫等級(jí)為Ⅱ級(jí)，并要求超聲波檢測(cè)100%合格，采用300t汽車吊整體吊裝。

兩道滑道梁翼緣板外側(cè)凈距405cm，滑道梁頂面設(shè)置5mm厚光滑不銹鋼鋼板，以減小頂推時(shí)摩阻力，不銹鋼板每隔0.5m開20～30mm圓孔，與滑道梁點(diǎn)焊，兩側(cè)與滑道梁間斷焊接成整體。

門式墩橫梁現(xiàn)澆完成后，通過砂筒落梁，完成體系轉(zhuǎn)換。，隨即拆除L3臨時(shí)墩，頂推結(jié)構(gòu)共設(shè)置4排臨時(shí)墩（L5、L4、L2、L1），每個(gè)支點(diǎn)都采用雙Φ609×16mm鋼管作為臨時(shí)墩，在L4、L5臨時(shí)墩范圍，墩頂焊接鋼板，鋼板上方鋪設(shè)滑道梁，鋼管立柱與滑道梁之間采用螺栓固定;在L1、L2號(hào)臨時(shí)墩的墩頂焊接鋼板，鋼板頂面鋪設(shè)4I56a工字鋼作橫梁，橫梁上方鋪設(shè)滑道梁，并通過橫向限位板固定?；懒号c臨時(shí)支墩及橫梁除了螺栓連接外，其余均為焊接，焊腳尺寸1cm，接觸部位滿焊。滑道梁安裝完成后，在滑道梁兩端利用[20型鋼橫向?qū)傻阑懒汉附訛檎w，以確?；懒旱姆€(wěn)定性。

4 ?頂推橫梁施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 總體施工方案 ?頂推采用自鎖爬行設(shè)備進(jìn)行兩點(diǎn)頂推。其原理：液壓自鎖油缸工作使液壓自鎖器緊卡在滑道梁上作千斤頂反力座，千斤頂施力開始穩(wěn)速頂推，千斤頂活塞桿伸出一定長(zhǎng)度后頂推停止，千斤頂回油，此時(shí)液壓自鎖器松開，縮回的活塞桿帶動(dòng)液壓自鎖器前移，活塞桿縮回到位后，液壓自鎖器再度卡緊滑道梁，開始下一次頂推。如此循環(huán)，將橫梁頂推至設(shè)計(jì)位置。

4.2 落梁、體系轉(zhuǎn)換 ?門式墩橫梁現(xiàn)澆完成后進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。首先在門式墩橫梁牛腿下方安裝MGE滑板，同時(shí)在安裝好的滑道梁表面均勻涂抹石蠟，以起到潤(rùn)滑作用。利用現(xiàn)澆支架臨時(shí)墩頂砂筒落梁，使牛腿下方MGE板與滑道梁緊密接觸，完成體系轉(zhuǎn)換。

落梁時(shí)對(duì)橫梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分別利用全站儀、水準(zhǔn)儀測(cè)量落梁過程中橫梁的平面位置和高程，并安排專人監(jiān)測(cè)4處牛腿受力及變形情況不少于6h，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行后續(xù)橫梁頂推施工。

4.3 安裝頂推設(shè)備 ?橫梁采取兩點(diǎn)頂推，每道滑道梁設(shè)置一套頂推系統(tǒng)。為確保兩臺(tái)千斤頂同步頂推，采用智能頂推系統(tǒng)。頂推千斤頂前端與橫梁墊梁通過連接件連接，后端與自鎖器連接。液態(tài)泵站安裝在橫梁后端上。

完成頂推系統(tǒng)設(shè)備安裝后，將管路連通，進(jìn)行頂推系統(tǒng)的試運(yùn)行，正常后方可開始頂推。

4.4 頂推橫梁 ?①預(yù)頂。頂推前需預(yù)頂，檢測(cè)墊梁的整體剛度和連接處強(qiáng)度。②正式頂推。兩端起頂同步進(jìn)行，橫梁頂推總距離為24m，橫梁頂推分3個(gè)階段實(shí)施。第一階段：準(zhǔn)備工作就緒后，前頂6.0m到達(dá)L2臨時(shí)支墩處（鐵路限界范圍外），為試頂階段，檢查系統(tǒng)運(yùn)行情況及結(jié)構(gòu)關(guān)鍵承載部位是否正常。第二階段：橫梁向前頂推12m，封鎖要點(diǎn)1次（天窗點(diǎn)），封鎖115分鐘。第三階段：橫梁向前頂推6m，只涉及位置。封鎖要點(diǎn)1次（天窗點(diǎn)），封鎖115分鐘。

4.5 吊圍欄安裝 ?吊籃采用角鋼欄桿的型式，采用預(yù)埋在橫梁中的U型螺栓連接角鋼支架。

4.6 頂推橫梁精度控制 ?在橫梁前后兩端分別設(shè)置4塊限位鋼板，限位鋼板尺寸為560×100×10mm，分別焊接在牛腿下方，焊縫高度為10mm。

在橫梁頂面畫出中心線。架設(shè)經(jīng)緯儀對(duì)頂推過程中橫梁中線偏移情況進(jìn)行觀測(cè)，如偏位超限，則在橫梁兩側(cè)安設(shè)千斤頂進(jìn)行糾偏。頂推階段將橫梁前后端的中線偏差不得超過10mm。進(jìn)行就位前的最后2m頂推時(shí)，對(duì)中線進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)及精確糾偏，確保就位后的橫梁前后端的中線偏差在4mm內(nèi)。

每次頂推后準(zhǔn)確測(cè)量橫梁中線，分析橫梁中線偏位情況及原因，制定下一階段橫梁中線控制措施，對(duì)比橫梁的實(shí)際中線位置與設(shè)計(jì)中線位置，使橫梁偏位在設(shè)計(jì)中線左右波動(dòng)，避免橫梁出現(xiàn)大弧形前進(jìn)，從而對(duì)頂推的正常進(jìn)行造成影響。

5 ?橫梁濕接段施工及滑道梁拆除方案

橫梁準(zhǔn)確就位后，在牛腿兩側(cè)的滑道上焊接厚10mm的限位鋼板，以避免橫梁出現(xiàn)位移。并及時(shí)進(jìn)行橫梁濕接段鋼筋的綁扎和砼的澆注，門式墩濕接段采用滿堂支架法施工，支架環(huán)抱墩身搭設(shè)，并與墩身連接成整體。濕接段砼澆筑采用汽車泵，汽車泵布置在橋墩遠(yuǎn)離既有線一側(cè)，并采用拉繩將軟管進(jìn)行固定，杜絕操作臂侵入既有線區(qū)域。

拆除牛腿采用切割機(jī)切除，切除時(shí)，在靠近鐵路側(cè)設(shè)置擋板，防止火星濺落至既有線范圍內(nèi)，損壞既有設(shè)備。切割機(jī)切除牛腿過程中，用冷淋水降低牛腿溫度，防止因切割造成溫度過高，破壞梁體砼，按《鐵路鋼橋保護(hù)涂裝》第Ⅴ體系進(jìn)行牛腿外露部分防腐處理。拆除的牛腿利用300t吊車將滑道梁移除。

6 ?結(jié)束語

本項(xiàng)目門式墩橫梁現(xiàn)澆后頂推就位法施工非常成功，為類似涉鐵項(xiàng)目施工提供了經(jīng)驗(yàn)。頂推時(shí)采用了連續(xù)頂推的自鎖爬行設(shè)備，使施工變成簡(jiǎn)便、快速，縮短了就位時(shí)間，具有良好的推廣價(jià)值。

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