48 m鐵路簡支箱梁高位頂推施工技術

張小東

(中鐵電氣化局集團有限公司 衡茶吉鐵路工程指揮部，湖南 攸縣 412300)

48 m鐵路簡支箱梁高位頂推施工技術

張小東

(中鐵電氣化局集團有限公司 衡茶吉鐵路工程指揮部，湖南 攸縣 412300)

衡茶吉鐵路新衡陽上行疏解線特大橋第27跨48 m箱梁，上跨武廣鐵路客運專線。設計方案為在40 m高的橋墩上搭設臨時棧橋預制箱梁，然后將箱梁頂推跨越武廣客運專線就位。本文擇要介紹了頂推施工總體方案，導梁等輔助設施，以及主要施工技術參數。

48 m箱梁 高墩 頂推 施工技術

1 工程概況

衡茶吉鐵路SDK210+345.918新衡陽上行疏解特大橋，位于湖南省衡陽市咸塘鎮境內，特大橋全長2 854.555 m。線路于 SDK209+773—SDK209+797處跨越武廣鐵路客運專線，交角為52°。考慮到武廣鐵路客運專線行車限界和凈空的要求，經過詳細研究和論證，在懸灌法、轉體法和頂推法三種設計方案中決定選用頂推施工方法。跨越武廣客運專線的48 m預應力混凝土箱梁位于本橋的26#，27#墩上，墩身高度為41 m，與48 m箱梁相鄰的為32 m預制T形梁。本橋位于R=1 200 m的曲線及 +7‰～－18‰的坡道上，為鐵路曲線橋。

48 m預應力混凝土箱梁截面為單箱單室，頂板厚度為34.5 cm，底板厚度30 cm(端部加厚)。質量為973 t。箱梁標準橫斷面如圖1所示。

圖1 48 m箱梁標準橫斷面(單位：cm)

梁體縱向預應力鋼束采用17-φ15.2及12-φ15.2鋼絞線，OVM15-17、12圓塔型錨具，錨下張拉控制應力σk=1 283.4 MPa。預應力采用底板及腹板布束方式布置，頂推時需張拉臨時頂板束。

2 頂推施工方案

2.1 頂推施工總體方案

本橋上跨武廣鐵路客運專線，在施工方案上決定采用在24#，25#，26#墩之間搭設臨時支墩，架設臨時棧橋，在臨時棧橋上進行48 m箱梁的預制。預制完成后采用頂推施工方法完成48 m箱梁跨越武廣鐵路客運專線的架設。

臨時墩為鋼管格構柱，鋼管柱由φ 1 000×16 mm和φ400×10 mm的空心鋼管組成，臨時鋼管墩柱高度為40 m。混凝土固定墩與臨時墩上部搭設貝雷梁作為制梁平臺，進行箱梁的預制。分別在固定墩和臨時墩頂部設置滑道梁。待箱梁混凝土強度達到設計要求后進行落梁，將箱梁落在滑道梁上，采用ZLD200型自動連續頂推千斤頂進行箱梁頂推，滑移至26#和27#中間時落梁。頂推施工方案見圖2。

圖2 48 m箱梁頂推施工方案示意

2.2 施工中需要解決的主要技術難題

1)本橋在40 m高的橋墩上頂推1 000 t的箱梁，在頂推過程中會在墩頂產生很大的縱向水平力，這樣就會使墩底部產生非常大的彎矩，對墩身造成危險，尤其是對兩個鋼管墩柱臨時墩。

2)本橋位于半徑1 200 m的圓曲線上，因此在頂推過程中，梁體在水平面內的偏移會很大，位置不好控制。

3)本橋跨越武廣客運專線，48 m的跨距中無法設置臨時支墩，只能靠導梁與箱梁聯合受力來保證，頂推過程中箱梁受力變化復雜，控制不好梁體會產生裂縫。

4)箱梁頂推過程中確保武廣客運專線的正常安全運營和鐵路設備安全是本工程的重點。

2.3 保障措施

2.3.1 墩頂水平力的控制

對于墩頂水平力的控制，主要采用兩種措施解決。第一，搭設施工臨時棧橋時，將棧橋(貝雷梁)與永久墩柱及臨時鋼管墩柱通過墩頂預埋件固結在一起，形成墩—梁固結體系，確保在箱梁頂推時四個墩柱受力差別不大，減少了個別墩柱集中受力的隱患，從而降低了墩底的應力。第二，采用多點頂推，分別在25#與26#墩頂設置千斤頂拖拉梁體前進。多點頂推一方面分散了拉力，另一方面利用千斤頂傳給橋墩的反力來平衡梁體滑移時在橋墩產生的摩擦力，減小墩頂水平力。為了能實現在頂推過程中對墩頂水平力進行實時監控，運用MIDIS軟件對橋墩墩頂內力和墩頂位移之間的關系進行了分析，得出墩頂所能承受的最大水平力和所對應的位移之間的關系，從而通過連續觀測墩頂的位移來控制墩頂水平力。當水平力超標時可以及時發現，通過調整千斤頂的施力來降低墩頂水平力，以確保橋墩安全。

2.3.2 梁體頂推過程中平面位置偏移的控制

針對鐵路曲線橋在頂推過程中水平面內位移偏大問題，也從兩方面來解決。首先，在梁體的預制過程中嚴格按設計的線型施工，避免誤差積累，造成梁體體型本身誤差過大。其次，在頂推過程中為了能使梁體精確安裝到位，設計了梁體橫向限位裝置，特別在梁體頂推安裝時，對梁體進行實時觀測，當發現梁體向某一方向偏離時，則令該方向的千斤頂加力，另一方向的千斤頂放松，對梁體施加橫向水平推力，這樣隨著梁體前移，偏離會逐漸被糾正，最終達到設計位置。經實踐證明該解決方案行之有效，頂推最大偏移量＜5 mm，完全滿足設計要求。

2.3.3 臨時棧橋支架體系的設計

1號與2號臨時墩均采用擴大基礎，墩身結構為鋼管格構柱，3.2 m見方布置。臨時墩分三節制作安裝，總長為31.39 m，柱腳與基礎預埋件焊接，節段之間采用高強螺栓進行連接。臨時墩頂結構設置組件1，組件2，組件3，用于貝雷梁和滑道的安裝，形成箱梁預制和滑移施工的作業平臺。

在永久墩和臨時墩上搭設貝雷梁棧橋支架，作為箱梁預制和導梁安裝的施工平臺。貝雷梁施工平臺全長69.8 m。橫橋向設置12個貝雷片，間距為450 mm，中心間距900 mm。貝雷片用支撐架進行橫向連接，與墩頂結構中組件2和組件3用銷釘連接，這樣就把梁墩聯結成一個墩梁整體結構。

利用電腦MIDIS軟件建立臨時棧橋體系分析模型，分析結果表明，臨時棧橋體系滿足頂推施工過程中不同工況要求。

2.3.4 頂推施工中要確保武廣客專運營安全

施工前與廣州鐵路局集團有限公司有關運營與設備單位簽定施工配合協議，明確雙方責任，確保施工中的行車安全。施工中，嚴格執行和遵守鐵道部及鐵路局印發的關于既有線行車施工安全管理的各項規章制度。在頂推施工過程中，嚴格按照廣鐵集團批準的施工天窗時間進行作業。頂推作業時，為確保施工安全，施工區間兩端進行了施工封鎖和區間斷電。

3 導梁及頂推設施

3.1 導梁及其安裝

楔形導梁順橋向設置(參見圖2)，兩個主梁為“工”形截面，主梁聯結系由鋼管桁架組成，螺栓連接。導梁分五段進行吊裝，其中尾段長0.627 m，2.427 t;中段一長 7.366 m，23.107 t;中段二長 7.998 m，17.725 t;中段三長 7.998 m，11.775 t;前段長 9.999 m，9.6746 t。

五段導梁均在支架上安裝，安裝時導梁按 R=1 200 m曲線由折線拼裝，高強螺栓連接就位后進行終擰。采用推拉的方法沿滑移方向將其推出，導梁懸出26#永久墩13 m。導梁的拼接安裝采用130 t汽車式起重機。

3.2 拉錨器和牽引裝置

拉錨器采用OVM15-7型夾片式錨具，鋼絞線采用抗拉強度為1 860 MPa的12-7φ5鋼絞線，一端同頂推千斤頂連接，另一端固定在拉錨器上。拉錨器和鋼絞線安裝好后，要進行預緊，以保證頂推過程中鋼絞線受力均勻。

3.3 千斤頂及泵站

千斤頂采用ZLD200型自動連續頂推千斤頂，安裝在墩頂鋼托架上。配用ZLDB泵站和ZLDK主控臺。

連續千斤頂工作流程：啟動系統后，所有前置頂夾緊鋼絞線，牽著鋼梁同時向前行走，當前置頂撞上5X(行程開關5)時，后置頂亦同時往前行走。此時，前置頂與后置頂同時往前運動，后置頂的夾具自動夾緊鋼絞線，荷載由前置頂向后置頂轉移。當前置頂走到并撞上6X(行程開關6)，前置頂立即往回行走。此時，前置頂的夾具自動松開，荷載全部由后置頂承擔。當后置頂走到并撞上2X(行程開關2)時，前置頂開始往前行走。如此循環，周而復始，使鋼梁保持連續、勻速向前行走。

4 頂推技術參數及工藝流程

4.1 主要頂推技術參數

1)頂推重量：9 730 kN;

2)最大頂推力：1 360 kN;

3)頂推速度：5 m/h;

4)頂推距離：73.5(理論頂推時間為：73.5/5=14.7 h);

5)頂推動力儲備系數：3.0(4臺100 t千斤頂);

6)頂推牽引索拉力安全系數：3.99(采用7根/束鋼絞線，共4束);

7)頂推就位軸向誤差：±20 mm;

8)頂推滑塊安全儲備系數：3.12(采用滑動支座滑塊)。

9)滑道安裝精度：頂面相對高差≤1 mm。

4.2 頂推施工工藝流程(見圖3)

圖3 箱梁頂推施工工藝流程

5 結語

我國將要修建的各類橋梁中，中等跨度的多跨箱梁橋占有相當的比例，而我國大型吊裝設備嚴重不足;所以頂推法是適合我國國情的一種較好的建橋方法，其發展前景是廣闊的。

通過本橋頂推48 m鐵路箱梁的成功實施，不僅滿足了衡茶吉鐵路在武廣客運專線開通之前安全上跨通過，也為衡茶吉鐵路后期順利開通創造了前提條件。

［1］陳青．連續梁橋的頂推施工技術［J］．國外公路，1998(1)：22-25．

［2］劉樹愛．頂推施工階段內力分析及臨時結構設計［J］．石家莊鐵道學院學報，1998(11)：1-5．

［3］趙亞亭，王振宇，王永剛．自鎖爬行頂推架設大跨度鋼梁技術［J］．鐵道建筑，2006(3)：22-24．

［4］中華人民共和國鐵道部．TB10203—2002 鐵路橋涵施工規范［S］．北京：中國鐵道出版社，2002．

［5］黃繩武．橋梁施工及組織管理［M］．北京：人民交通出版社，1999．

U445.462

B

1003-1995(2011)09-0012-04

2011-02-10;

2011-06-20

張小東(1964— )，男，山西永濟人，高級工程師。

(責任審編 孟慶伶)