超大噸位造橋機(jī)長(zhǎng)距離跨越連續(xù)梁施工技術(shù)

王衛(wèi)宏

(中鐵十二局集團(tuán)有限公司 山西太原 030024)

1 工程概況

目前，鐵路大跨度箱梁節(jié)段預(yù)制拼裝施工技術(shù)以其施工速度快、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高等優(yōu)點(diǎn)而在橋梁建設(shè)中受到廣泛關(guān)注[1]。基于大噸位造橋機(jī)的施工方法機(jī)械程度高、施工方法便捷、經(jīng)濟(jì)效益高，符合橋梁建造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在橋梁節(jié)段拼裝施工中具有很大優(yōu)勢(shì)[2]。

新建銀西鐵路水北村涇河特大橋全橋孔跨布置為(隧道洞口端)1孔64 m簡(jiǎn)支梁＋(68＋120＋68)m連續(xù)梁＋5孔64 m簡(jiǎn)支梁＋(57＋84＋57)m＋(68＋120＋68)m連續(xù)鋼構(gòu)＋9孔64 m簡(jiǎn)支梁＋1孔56 m簡(jiǎn)支梁(車(chē)站端)。施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及工期進(jìn)度安排，將節(jié)段梁預(yù)制場(chǎng)設(shè)置在車(chē)站橋頭一側(cè)[3]，其中15孔簡(jiǎn)支箱梁采用SX64/2800型上行式移動(dòng)支架造橋機(jī)節(jié)段預(yù)制拼裝(濕接縫)施工[4]，造橋機(jī)施工完成10孔后要跨越兩聯(lián)連續(xù)梁再施工5孔；最后一孔64 m箱梁采用支架現(xiàn)澆施工。造橋機(jī)節(jié)段拼裝梁孔跨布置如圖1所示。

圖1 節(jié)段拼裝梁孔跨布置示意(單位：m)

2 施工難點(diǎn)

2.1 造橋機(jī)重量大

SX64/2800型上行式移動(dòng)支架造橋機(jī)總長(zhǎng)度150 m，總重約1 400 t。在施工完成前10孔節(jié)段拼裝梁后，造橋機(jī)要跨越兩聯(lián)連續(xù)梁進(jìn)行大橋中間5孔簡(jiǎn)支箱梁施工。如此大噸位造橋機(jī)非拆裝跨越兩聯(lián)連續(xù)梁接續(xù)施工國(guó)內(nèi)尚屬首次，對(duì)造橋機(jī)的設(shè)備性能提出了很高的要求。

2.2 跨越距離超長(zhǎng)

造橋機(jī)需要跨越的兩聯(lián)連續(xù)梁長(zhǎng)454 m，采用拆裝造橋機(jī)過(guò)連續(xù)梁對(duì)工期影響很大，無(wú)法滿(mǎn)足施工組織設(shè)計(jì)對(duì)工期進(jìn)度的要求，必須考慮造橋機(jī)長(zhǎng)距離直接拖拉過(guò)孔連續(xù)梁，因此造橋機(jī)跨越行走距離超長(zhǎng)，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

2.3 對(duì)既有連續(xù)梁影響大

超大噸位造橋機(jī)拖拉過(guò)連續(xù)梁時(shí)的荷載工況需要經(jīng)過(guò)計(jì)算并進(jìn)行拖拉方案設(shè)計(jì)比選優(yōu)化，要考慮避開(kāi)連續(xù)梁最不利受力荷載工況，否則會(huì)對(duì)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)造成破壞性影響。

3 拖拉方案

3.1 方案選擇優(yōu)化

參考當(dāng)前已有的對(duì)節(jié)段拼裝梁各種施工方案探討[5]和本工程工期進(jìn)度，排除拆裝架橋機(jī)過(guò)連續(xù)梁方案，確定鋪設(shè)軌道連續(xù)拖拉造橋機(jī)過(guò)孔。但連續(xù)梁跨中的荷載承受是否滿(mǎn)足重載過(guò)孔成為首要考慮的難題。經(jīng)過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)當(dāng)前各種節(jié)段拼裝梁包括雙孔連做等工程實(shí)例對(duì)造橋機(jī)使用的創(chuàng)新思路方法[6]，最終方案優(yōu)化采用增加造橋機(jī)后支腿以及前支點(diǎn)小車(chē)，循環(huán)采用后支腿(兩個(gè))跳躍式倒用前移，固定后支腿橫梁、前后支點(diǎn)小車(chē)在連續(xù)梁上的受力停放位置，避開(kāi)連續(xù)梁跨中等最不利受力支撐點(diǎn)，形成4個(gè)荷載支撐體系3個(gè)承載分階段拖拉造橋機(jī)行走機(jī)制，實(shí)現(xiàn)安全連續(xù)過(guò)孔滑行是可行的拖拉方案。

3.2 過(guò)孔荷載工況檢算

(1)計(jì)算前小車(chē)過(guò)連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁時(shí)的反力分布。

(2)計(jì)算后小車(chē)過(guò)連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁時(shí)的反力分布。

(3)計(jì)算后橫梁在連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁支撐位置的反力分布。

(4)規(guī)避連續(xù)梁最不利受力的荷載位置，形成前、后小車(chē)、后橫梁在過(guò)孔時(shí)的靜止固定受力位置。拖拉造橋機(jī)過(guò)孔時(shí)連續(xù)梁支撐受力點(diǎn)位置(即造橋機(jī)靜止時(shí)支撐點(diǎn))固定，不隨意挪動(dòng)。

3.3 靜力支撐點(diǎn)定位

(1)水平定位:通過(guò)測(cè)量精確放樣，在連續(xù)梁橋面上標(biāo)出前后小車(chē)、后橫梁停置點(diǎn)，沿橋面橫向用紅油漆劃出位置橫線。

(2)標(biāo)高定位:對(duì)前后小車(chē)行走的軌道進(jìn)行鋪設(shè)并調(diào)平，軌道鋪設(shè)嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)程執(zhí)行并保證安全[7]。鋪設(shè)完成后要對(duì)軌道的平順和水平按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平順度驗(yàn)收[8]。

4 架橋機(jī)拖拉過(guò)孔流程

4.1 過(guò)孔準(zhǔn)備

運(yùn)用造橋機(jī)自帶的回轉(zhuǎn)天車(chē)將扁擔(dān)梁倒運(yùn)出造橋機(jī)桁架，以減輕過(guò)孔過(guò)程中橋機(jī)重量。運(yùn)用臨時(shí)前支點(diǎn)小車(chē)作為頂升支點(diǎn)，頂升前導(dǎo)梁，安裝前支點(diǎn)小車(chē)以及支點(diǎn)小車(chē)大橫梁。

為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)造橋機(jī)拖拉過(guò)連續(xù)(剛構(gòu))梁應(yīng)變及撓度變化情況，在造橋機(jī)過(guò)孔各工況支點(diǎn)以及橋梁受力最不利斷面處布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)連續(xù)(剛構(gòu))梁跨中與支點(diǎn)截面應(yīng)力及撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，與規(guī)范理論值相比較，驗(yàn)證過(guò)孔的理論可行性。

4.2 過(guò)孔

4.2.1 后支腿錨固

安裝后支點(diǎn)小車(chē)，運(yùn)用千斤頂頂升后支點(diǎn)小車(chē)處后尾梁，使后支腿(1＃)脫空，采用回轉(zhuǎn)天車(chē)將后支腿旋轉(zhuǎn)90°成順橋向，倒運(yùn)前移至指定位置后，反向旋轉(zhuǎn)后支腿，進(jìn)行就位錨固；安裝拖拉鋼絲繩，拖拉造橋機(jī)前移。采用75 t汽車(chē)吊倒運(yùn)后支腿(2＃)至造橋機(jī)內(nèi)，利用天車(chē)順橋方向組拼，組拼完成后利用天車(chē)倒運(yùn)前移2＃后支腿至前支點(diǎn)小車(chē)尾部并頂升前支點(diǎn)小車(chē)，安裝2＃后支腿至設(shè)計(jì)位置。造橋機(jī)過(guò)孔連續(xù)梁起始如圖2所示。

圖2 造橋機(jī)過(guò)連續(xù)梁起始狀態(tài)

4.2.2 后支腿循環(huán)倒運(yùn)并長(zhǎng)距離連續(xù)拖拉過(guò)孔

橋機(jī)到位后采用天車(chē)倒運(yùn)1＃后支腿跨越2＃后支腿，倒運(yùn)至前支點(diǎn)小車(chē)臨近的支點(diǎn)處，頂升前支點(diǎn)小車(chē)，將后支腿1＃安裝至設(shè)計(jì)位置。造橋機(jī)循環(huán)倒運(yùn)、前移2＃(1＃)后支腿并拖拉過(guò)孔連續(xù)梁。造橋機(jī)過(guò)孔連續(xù)梁流程見(jiàn)圖3。

圖3 造橋機(jī)過(guò)孔連續(xù)梁流程

4.2.3 連續(xù)梁應(yīng)力實(shí)測(cè)

拖拉過(guò)程采用靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(JMZX300X巡檢儀)連接粘貼好的JMZX211-23型應(yīng)變計(jì)進(jìn)行連續(xù)梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集。同時(shí)采用KL-50型號(hào)精密水準(zhǔn)儀對(duì)預(yù)埋好的高程觀測(cè)樁進(jìn)行測(cè)量，將實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值進(jìn)行比較。確認(rèn)數(shù)據(jù)都在理論范圍內(nèi)方可繼續(xù)拖拉造橋機(jī)。

在(68＋120＋68)m連續(xù)剛構(gòu)、(57＋84＋57)m連續(xù)梁最不利情況下應(yīng)變以及撓度變化皆滿(mǎn)足實(shí)測(cè)值小于設(shè)計(jì)計(jì)算值[9]。同時(shí)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)63個(gè)數(shù)據(jù)中，都小于計(jì)算值，也都小于規(guī)范限值(壓應(yīng)力16.8 MPa，拉應(yīng)力-1.855 MPa)。撓度測(cè)點(diǎn)70個(gè)數(shù)據(jù)中，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)都小于計(jì)算值，也均小于規(guī)范限值(邊跨35 mm，中跨80 mm)，故連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁應(yīng)力及撓度處于安全范圍內(nèi)。

(68＋120＋68)m連續(xù)剛構(gòu)及(57＋84＋57)m連續(xù)梁各控制截面撓度值實(shí)測(cè)與計(jì)算值比較詳見(jiàn)表1、表2。

表1 連續(xù)剛構(gòu)各控制截面撓度值 mm

表2 連續(xù)梁各控制截面撓度值 mm

4.3 過(guò)孔到位準(zhǔn)備節(jié)段拼裝架梁

4.3.1 前支腿安裝

造橋機(jī)前導(dǎo)梁臨近連續(xù)梁末端時(shí)，預(yù)拼裝并錨固中支腿、前支腿。

4.3.2 前支點(diǎn)小車(chē)拆除、前支腿過(guò)孔

造橋機(jī)繼續(xù)拖拉，當(dāng)后支腿分別布置在最后一個(gè)主墩兩側(cè)工況條件下，拆除前支點(diǎn)小車(chē)，頂升后支點(diǎn)小車(chē)，將后支腿1＃通過(guò)回轉(zhuǎn)天車(chē)跨越后支腿2＃倒運(yùn)至連續(xù)梁梁端就位錨固，拖拉過(guò)孔前支腿至下一孔墩頂位置。此時(shí)進(jìn)入造橋機(jī)正常循環(huán)模式，應(yīng)該嚴(yán)格按相關(guān)架梁技術(shù)規(guī)范施工[10]。

造橋機(jī)前支腿到達(dá)簡(jiǎn)支梁墩身如圖4所示。

圖4 造橋機(jī)前支腿到達(dá)簡(jiǎn)支梁墩身

4.3.3 中支腿過(guò)孔錨固

臨時(shí)錨固前支腿，頂升中支腿，脫空中支腿并倒運(yùn)中支腿至下一孔墩頂架梁設(shè)計(jì)位置并且錨固牢靠。

4.3.4 收縮前支腿，造橋機(jī)拖拉過(guò)連續(xù)梁結(jié)束

頂升后支點(diǎn)小車(chē)，脫空2＃后支腿并解體，采用75 t吊車(chē)倒運(yùn)出桁架；同步解體前支點(diǎn)小車(chē)并倒運(yùn)出造橋機(jī)桁架。造橋機(jī)繼續(xù)拖拉就位，頂升橋機(jī)加剎車(chē)墊塊，拆除斜撐及后支點(diǎn)小車(chē)，具備下一循環(huán)架梁條件。注意造橋機(jī)過(guò)孔時(shí)必須嚴(yán)格按相關(guān)安全規(guī)范操作[11]，過(guò)孔后進(jìn)行節(jié)段拼裝前要對(duì)造橋機(jī)主梁鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行造橋機(jī)結(jié)構(gòu)損傷探測(cè)[12]，確保施工安全。過(guò)連續(xù)梁結(jié)束狀態(tài)如圖5所示。

圖5 造橋機(jī)過(guò)連續(xù)梁結(jié)束狀態(tài)

5 結(jié)束語(yǔ)

1 400 t重SX64/2800型移動(dòng)支架造橋機(jī)，一次性過(guò)孔跨越連續(xù)梁長(zhǎng)達(dá)454 m，在國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例。在水北村涇河特大橋施工中創(chuàng)造性地采用對(duì)造橋機(jī)增設(shè)后支腿，循環(huán)利用橋機(jī)拖拉前移、頂升后支點(diǎn)小車(chē)、脫空后支腿，運(yùn)用天車(chē)拖拉后支腿跨越另一個(gè)后支腿跳躍到指定位置的方法，實(shí)現(xiàn)了造橋機(jī)長(zhǎng)距離跨越連續(xù)梁過(guò)程中連續(xù)梁受力分布的合理化，避開(kāi)了連續(xù)梁受力的薄弱位置，從而保證造橋機(jī)盡快形成整體受力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了安全、快速施工，施工監(jiān)測(cè)連續(xù)梁受力均小于允許值。

造橋機(jī)拖拉跨越454 m連續(xù)梁總計(jì)用時(shí)15 d順利完成過(guò)孔，避免了耗時(shí)耗力對(duì)造橋機(jī)安拆過(guò)孔，保證了橋梁工期進(jìn)度和連續(xù)梁的受力安全，且大幅減少了設(shè)備及經(jīng)濟(jì)投入，可為后續(xù)同類(lèi)工程施工提供參考和借鑒。