上跨高速鐵路側(cè)限低凈空架梁施工技術(shù)研究

劉 楊

(中鐵二十四局集團有限公司 上海 200433)

1 引言

隨著城市的發(fā)展車輛急劇增加，地面道路交通通行困難，因地面建筑物密集而原有地面道路又無法拓寬，立交橋和高架道路利用空間形成的多層立體的布局，能極大地緩解城市交通壓力，而被廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路和城市道路中的交通繁忙地段。其中跨鐵路高架橋多采用箱梁預(yù)制吊裝架設(shè)的方式實現(xiàn)[1]，因空間受限又上跨鐵路而形成的特殊復(fù)雜環(huán)境下的高架互通立交項目，設(shè)計方案也與常規(guī)方式不同，傳統(tǒng)施工方法無法滿足現(xiàn)場施工需要。

本文以江平西路二期工程(潤揚北路互通式立交)項目高架橋跨鐵路預(yù)制箱梁架設(shè)為依托，對于側(cè)限低凈空箱梁架設(shè)進行研究[2－3]，參考類似工程的施工經(jīng)驗，對預(yù)制箱梁橫移設(shè)備進行研發(fā)，同時改進施工工藝，較好地解決了跨鐵路側(cè)限低凈空預(yù)制梁架設(shè)的難題。

2 工程概況及方案確定

江平西路二期工程(潤揚北路互通式立交)是揚州市“五橫七縱”快速路網(wǎng)中的重要組成部分，位于江平路與潤揚路交匯處，其中潤揚路主線第14聯(lián)和C匝道第3聯(lián)上跨寧啟鐵路，設(shè)計為跨度40 m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支小箱梁，采用現(xiàn)場預(yù)制梁場集中預(yù)制加工、場內(nèi)吊裝或架橋機架設(shè)的施工工藝。本工程上跨寧啟鐵路主線共計14片預(yù)制梁，匝道4片，預(yù)制梁高2.35 m、底板寬1.4 m，邊梁頂面寬2.75 m，中梁頂面寬2.5 m。預(yù)制梁邊梁單片最大重量為193.4 t，為減少后期封鎖施工，邊梁上鋼護欄及底座一并吊裝，合計最大總量為201.2 t。預(yù)制梁架設(shè)平面圖如圖1所示。

圖1 預(yù)制梁架設(shè)平面圖

主線箱梁采用JQGS280/55型公路架橋機架設(shè)，潤揚路R14聯(lián)R14-1-1＃箱梁大里程和R14-2-1＃箱梁小里程位于C匝道C07＃蓋梁下方，箱梁與C07＃蓋梁凈空僅50.9 cm(見圖2)，邊梁與匝道上下重疊，側(cè)限低凈空，架橋機架梁受架橋機機身尺寸限制，無法一次性架設(shè)到位[4]。并且本工程涉及到上跨鐵路施工，根據(jù)上海鐵路局要求，必須對鐵路進行封鎖，在“天窗”內(nèi)，即火車運行間隔期內(nèi)進行施工[5]，鐵路封鎖天窗期時間有限，側(cè)向凈空受限箱梁需要在一個封鎖天窗內(nèi)架設(shè)就位，在有限的時間內(nèi)，快速、準確地確保側(cè)限低凈空的預(yù)制箱梁架設(shè)到位，同時保證鐵路運營安全是本工程施工的重難點。

圖2 預(yù)制梁架設(shè)立面圖

項目團隊開展了技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計研發(fā)一套橫移設(shè)備，通過橫移設(shè)備將預(yù)制箱梁橫移到設(shè)計位置落梁。如圖2所示，采用架橋機先將1＃梁架設(shè)在2＃梁位處擺放的橫移設(shè)備上，然后通過橫移設(shè)備將預(yù)制梁橫移到1＃梁位落梁到位。

3 橫移裝置設(shè)計

橫移裝置包括滑道梁、滑靴、頂推千斤頂和液壓控制系統(tǒng)等，各裝置的設(shè)計如下:

3.1 滑道梁設(shè)計

每根滑道梁長度為4 m，共加工4根，根據(jù)現(xiàn)場實際情況在相鄰蓋梁上分別布置2根。選用雙拼 25b工字鋼加工滑道梁，在兩工字鋼頂面焊接一塊寬為22 cm、厚為2 cm的鋼板，滑道頂面打磨光滑。雙拼工字鋼底板焊接一塊寬為23 cm，厚為1 cm的鋼板，增強滑道梁的整體性和平整性。工字鋼兩側(cè)用高為23.5 cm、厚為1 cm、寬度為5 cm的鋼板作為加強筋板，加筋板沿工字鋼縱向每50 cm設(shè)置一道。滑道梁的腹板設(shè)置用于插頂推千斤頂?shù)匿N孔，銷孔開孔直徑為66 mm，設(shè)置間距為1 m，兩側(cè)用12 mm厚直徑為105 mm的鋼板焊接，兩根工字鋼插銷孔用鏜孔制作，必須保證兩根工字鋼插銷孔的同心度。兩節(jié)滑道梁之間的連接板采用300 mm×200 mm×20 mm鋼板制作，用4根φ50 mm銷子連接，插銷孔定位必須精確，做到每根滑道梁都能夠互換連接，接縫光滑平整，間隙小于1 mm。滑道梁加工完成后檢查滑道梁各結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量以及滑道梁上面板整體的平整性，所有電焊連接必須牢固，焊縫高度達到10 mm?；懒涸O(shè)計見圖3。

圖3 滑道梁設(shè)計

3.2 滑靴設(shè)計

滑靴采用1 850 mm×250 mm×40 mm鋼板作為支撐板，兩側(cè)焊接1 850 mm×100 mm×10 mm鋼板作為導(dǎo)向，在滑靴底部焊接3 mm厚的不銹鋼板，增強摩擦面的光潔度，不銹鋼面板開孔焊接，并打磨光滑平整；頂推千斤頂耳座支撐鋼板采用3 cm厚的鋼板制作，靠板采用250 mm×170 mm×30 mm鋼板制作，耳座銷孔直徑為φ81 mm。所有電焊連接必須牢固，焊縫高度不小于12 mm。滑靴設(shè)計見圖4。

圖4 滑靴設(shè)計

3.3 頂推千斤頂設(shè)計

千斤頂?shù)装宀捎? 110 mm×250 mm×30 mm鋼板，支撐板采用303 mm×360 mm×30 mm規(guī)格鋼板，支撐板內(nèi)側(cè)用10 mm鋼板當作筋板用于加強，間距為40 mm。支撐板下口開孔直徑為φ66 mm，支撐板銷子中心與千斤頂銷子中心距離為233 mm。頂推千斤頂尾部支座耳板采用30 mm厚鋼板制作，耳板銷孔的直徑為81 mm，左右分別用兩塊12 mm厚的筋板作為加強，加工時確保左右兩塊耳板銷孔的同心度，千斤頂尾部與底座通過φ80 mm鋼銷連接。頂推千斤頂前端通過抱箍將其與底座連接在一起，抱箍板采用336 mm×100 mm×10 mm鋼板制作，底面用兩套M12螺釘固定在支撐板上。千斤頂?shù)装寮庸r底板與支撐板焊接必須牢固，同時確保兩者垂直。千斤頂?shù)鬃募庸こ叽绫仨殰蚀_，確保千斤頂與滑靴連接時在同一條直線上。頂推千斤頂使用時通過φ65 mm鋼銷作用在滑道梁上，作為頂推支反力。頂推千斤頂設(shè)計見圖5。

圖5 頂推千斤頂設(shè)計

橫移裝置設(shè)計原理:預(yù)制梁自重通過滑靴作用在滑道梁上，千斤頂頂推作用力克服滑靴與滑道梁之間的摩擦力，帶動箱梁和滑靴整體橫向移動。

預(yù)制梁自重作用在滑靴后滑靴與滑道梁之間產(chǎn)生的最大摩擦力為f，當千斤頂頂推力F≥f時，便可滿足千斤頂頂推箱梁橫移的目的[6]。為保證箱梁橫移順利進行，千斤頂頂推力應(yīng)大于最大摩擦力1.5倍左右。計算公式如下:

F≥ff＝μ·G

式中，G為預(yù)制箱梁自重(kN)；F為千斤頂頂推力(kN)；f為最大摩擦力(kN)；μ為不銹鋼與鋼板間的摩擦系數(shù)，取0.15。

R14聯(lián)R14-1-1＃梁與鋼護欄以及底座自重合計為201.2 t，通過驗算，選取液壓千斤頂規(guī)格為60 t，行程為1.5 m，滿足使用要求。

4 箱梁橫移施工操作要點

4.1 施工工藝流程(見圖6)

圖6 箱梁橫移施工工藝流程

4.2 施工準備

(1)調(diào)平滑軌底座

需要橫移的R14-1-1＃梁為邊梁，因邊梁上翼緣加寬且鋼護欄及底座安裝后橫移導(dǎo)致箱梁重心不居中，同時蓋梁頂部設(shè)置有2%的橫坡，為防止箱梁橫移傾覆，采用M50灌漿料將RYL39＃和RYL40＃蓋梁頂部滑道梁鋪設(shè)區(qū)域調(diào)整為水平，保證箱梁橫移施工安全。

(2)箱梁架設(shè)準備

預(yù)制箱梁架設(shè)前，對箱梁進行檢查，確保箱梁上無雜物及易漂物，松散的混凝土塊全部清理完畢。對現(xiàn)場預(yù)制箱梁進行尺寸復(fù)核，內(nèi)容包括梁長、梁寬、梁高，精確標定支座中心線，標定箱梁吊點，標定對應(yīng)的支座間距離，在墩臺上標出梁號、梁頭中心線、邊線和端線，梁體就位時按照繪制的位置線準確就位。以箱梁底橫向中心對稱間距1.0 m沿箱梁縱向繪制2條直線，作為落梁千斤頂放置中線。箱梁采用球形鋼支座，提梁后采用螺栓將支座與箱梁預(yù)埋鋼板連接，支座下螺栓因長度不滿足橫移要求，待箱梁落梁前安裝到位。

(3)橫移及落梁裝置布置

本工程需要在RYL39＃墩和RYL40＃墩蓋梁頂設(shè)置橫移裝置，如圖7所示，先將2根長4 m的滑道梁水平擺放至蓋梁上，滑道梁與蓋梁間應(yīng)抄墊密實，有縫隙處采用1～3 mm的薄鋼板支墊，兩根滑道梁采用4根φ50 mm銷子連接牢固。在滑道梁上分別安裝滑靴和頂推千斤頂，滑靴與頂推千斤頂通過φ80 mm鋼銷連接，頂推千斤頂?shù)鬃峦ㄟ^φ65 mm的銷子將頂推支反力作用在滑道梁上。分別在RYL39＃和RYL40＃蓋梁各放置2個80 t的落梁千斤頂，連接液壓油泵調(diào)試完畢，等待箱梁橫移到位后將千斤頂對稱布置在梁底落梁。

圖7 橫移及落梁裝置平面布置

(4)液壓千斤頂調(diào)試

本工程共需要2臺頂推千斤頂和4臺落梁千斤頂，同時準備1臺頂推千斤頂和1臺落梁千斤頂備用。千斤頂使用前檢查千斤頂?shù)某鰪S合格證，并將千斤頂與液壓泵連接調(diào)試[7]，確保千斤頂、液壓泵等運轉(zhuǎn)機構(gòu)靈活可靠，全行程范圍內(nèi)無松緊現(xiàn)象，上升平穩(wěn)，限位可靠，使用正常。

4.3 架橋機架梁及臨時落梁

架橋機架梁及臨時落梁至滑靴上施工工藝流程:輪胎式運梁車裝梁(梁體捆綁穩(wěn)固)→運梁(沿途觀察)→喂梁(保證運梁車與架橋機前天車同步前移)→架橋機架梁(攜梁前行，橫向移動到滑靴正上方)→落梁至滑靴上(平穩(wěn)下落)→預(yù)制梁穩(wěn)固(預(yù)制梁與滑靴通過手拉葫蘆固定)。

4.4 箱梁橫移施工

如圖8所示，架橋機將箱梁下落在靠近2＃梁的位置，采用人工移梁的方法，將箱梁橫移到1＃梁墊石位置[8]，箱梁需橫移約3.3 m到位。

圖8 箱梁橫移施工立面圖

箱梁橫移裝置按照圖7所示組裝完畢，滑道梁底部抄墊水平、穩(wěn)固，檢查確認無誤后，架橋機將箱梁準確下落就位在移梁滑靴上，用手拉葫蘆將箱梁與滑靴鎖定牢固。

箱梁兩端同步打開液壓油泵開關(guān)，千斤頂慢慢頂進帶動滑靴將箱梁緩慢向梁位移動，千斤頂頂進的速度控制在0.5 m/min左右，箱梁移動速度應(yīng)保持基本一致。兩側(cè)指揮人員每分鐘報一下頂推距離，偏差大于2 cm時，需要臨時關(guān)掉一端的液壓油泵，直到調(diào)整到梁兩端頂推距離一致為止。

同時橋面上設(shè)專人查看梁體與前后箱梁之間的縫隙，以便隨時調(diào)整箱梁縱向位置。當箱梁向一側(cè)(a側(cè))發(fā)生縱向偏移時，應(yīng)先停止另一側(cè)(b側(cè))千斤頂?shù)捻斶M，只將a側(cè)的千斤頂稍微向前頂進，此時將箱梁產(chǎn)生一個小的縱向偏移，再同時頂進兩側(cè)千斤頂，a側(cè)千斤頂頂進慢點，b側(cè)頂進快點，直至兩側(cè)千斤頂頂進距離相等為止。重復(fù)以上動作，將箱梁兩側(cè)縫隙調(diào)整至滿足設(shè)計要求為止[9]。

橫向頂推完成一個千斤頂行程后，千斤頂回油回縮，將滑道梁上的銷子往前挪移一個，繼續(xù)以上步驟，將箱梁向梁位橫移。

橫移箱梁與梁位僅剩50 cm距離時，降低千斤頂頂進速度，將箱梁緩慢橫移至梁位，確保一次對位準確。

4.5 支座體系轉(zhuǎn)化落梁就位

(1)箱梁橫移到位后，解開箱梁與滑靴連接的手拉葫蘆，用方木將箱梁外側(cè)翼緣簡易支撐。在兩端蓋梁上的預(yù)制梁底部各設(shè)置2臺80 t液壓千斤頂，千斤頂嚴格按照梁底畫的落梁千斤頂中線布置，確保兩個千斤頂沿梁底中線對稱布置。

(2)兩端液壓千斤頂依次將箱梁頂起約3 cm，抽出滑靴和橫移軌道，安裝支座下螺栓。

(3)箱梁下落，先將RYL40＃單向活動支座端箱梁支座下落至墊石上，再落RYL39＃雙向活動支座端，嚴禁兩端同時起落梁。

(4)箱梁兩端支座均下落到位后，用鋼筋將預(yù)制箱梁與鄰跨的箱梁焊接連接。

5 架梁各工況注意事項

箱梁架設(shè)施工準備、架橋機架梁、箱梁橫移、落梁等工況下，為保證架梁施工質(zhì)量和安全，特別需要注意以下事項:

(1)營業(yè)線施工嚴格按照鐵路封鎖施工預(yù)案的相關(guān)措施組織施工，設(shè)置駐站聯(lián)絡(luò)員、現(xiàn)場防護員和安全員等，確保營業(yè)線施工安全。

(2)鐵路營業(yè)線施工前組織召開Ⅱ級封鎖施工預(yù)想會、預(yù)備會、點名會，對現(xiàn)場條件、外部條件、施工技術(shù)、防護人員、物資設(shè)備、機械等準備工作做詳細的檢查，確?，F(xiàn)場施工準備充分，滿足鐵路Ⅱ級封鎖施工要求。

(3)施工前詳細檢查鋼絲繩、千斤頂、液壓泵、滑道梁、滑靴等設(shè)備的性能，確保性能良好。

(4)架橋機架梁，落梁到滑靴上時，嚴格控制預(yù)制箱梁與兩頭箱梁之間的縫隙，確保橫移箱梁兩頭縫隙基本一致，滿足設(shè)計要求。

(5)安裝滑靴前，在滑道梁上涂抹黃油，降低滑靴與滑道梁的摩擦系數(shù)[10]。

(6)箱梁兩端的滑道梁應(yīng)平行擺放，滑道梁底部抄墊密實，同一端的兩個落梁千斤頂處支撐面應(yīng)水平，確保兩個千斤頂受力基本一致。

(7)因邊梁重心偏移，箱梁落在滑靴后需要將箱梁與滑靴用手拉葫蘆固定牢靠，防止箱梁橫移時傾覆。

(8)箱梁橫移時，梁兩端通過對講機聯(lián)絡(luò)，設(shè)置專人負責箱梁橫移統(tǒng)一指揮，確保箱梁兩端橫移速度、橫移距離、縱向位置基本一致[11]。

(9)箱梁橫移到位落梁時，落梁千斤頂嚴格按照畫線對稱分布在梁底，起落梁時千斤頂頂升和下降應(yīng)保持勻速、緩慢的原則，先將箱梁的一端下落至墊石上，再落另一端，嚴禁箱梁兩端同時起落落梁千斤頂[12]。

6 結(jié)束語

由于施工現(xiàn)場側(cè)向空間受限，架橋機和履帶吊架梁等常規(guī)施工方式均無法滿足現(xiàn)場架梁要求，同時鐵路營業(yè)線施工要求施工工藝安全高效，本文通過參考類似工程的施工經(jīng)驗，研發(fā)設(shè)計制作的箱梁橫移裝置，在55 min內(nèi)完成了整個箱梁橫移施工，施工裝置操作簡單，安裝精度高，安裝速度快，能夠輕松地解決空間受限時的架梁難題，同時整個施工過程安全平穩(wěn)，確保了施工本身的安全質(zhì)量，更有力保障了高鐵運行安全，能夠適用于跨鐵路天窗期封鎖施工。本裝置在江平西路二期工程跨鐵路側(cè)限低凈空架梁施工中的成功應(yīng)用，為以后類似工程施工起到了借鑒作用。