淺談京良路上跨京廣鐵路立交橋頂推施工

2015-04-02 18:23:52尹樟勇

中國高新技術企業 2015年9期

摘要：采用頂推法施工梁式橋優點較多，文章以北京市京良路上跨京廣鐵路立交橋工程項目為例，介紹了混凝土箱梁頂推的基本原理、頂推系統、頂推法施工技術流程與步驟。以理論和實測數據，揭示整個頂推施工的設計原理和施工細節，為今后同類工程施工的控制提供了可靠的依據。

關鍵詞：跨京廣鐵路；混凝土箱梁；頂推法；立交橋工程項目；梁式橋文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2015）09-0096-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0804

1 工程概況

北京市京良路上跨京廣鐵路立交橋全長115m，布跨結構為主路（26.5+42+26.5+20）m，輔路（25+42+28+20）m，其中跨越鐵路段為42m。為減少橋梁施工對鐵路運營的影響，采用混凝土整體箱梁結構，頂推法施工。主路橋頂推重量4100t，輔路橋頂推重量1800t，橋梁平、立面位置如圖1所示：

圖1 橋梁平、立面位置圖

2 工程特點

（1）京廣鐵路為全國交通大動脈，行車密度大，鐵路安全保護級別高，并且頂推節段與鐵路夾角為86.2°，施工過程中必須確保京廣鐵路運營安全；（2）主（輔）路橋頂推軌跡為R=4500（4400）m豎曲線上，頂推過程的軌跡控制精度要求比較高；（3）主（輔）路橋0#段56m均采用預應力混凝土箱梁，體積大，重量大，主、輔路同步頂推過程中箱梁結構應力轉換體系變化復雜，頂推施工工藝精度要求高。

3 頂推系統

頂推系統由承重墩、滑道與滑塊、側向限位裝置、牽引動力設備及牽引索構成。

3.1 承重墩

為減小頂推過程中箱梁尾端的懸臂長度，在5～8#永久墩之間設置L1、L2、L3臨時墩；為加強過鐵路孔時的安全措施，在4#永久墩靠鐵路側設置L4組合臨時墩（只作為保險措施，施工過程不受力）。

頂推過程中主路前端最大懸臂41m，尾端最大懸臂12.5m；輔路前端最大懸臂41m，尾端最大懸臂13m。墩頂主要承受水平向的摩阻力以及千斤頂的水平頂力，為保證墩身結構具有足夠的縱向水平剛度以承受縱向水平力，考慮采用桁架梁將墩身剛性串聯。

3.2 滑道與滑塊

永久墩的預埋鋼板直接焊接滑道梁和2mm厚度的不銹鋼板，臨時鋼管架的墩頂焊接墊梁，墊梁上焊接滑道梁和2mm厚度的不銹鋼板。滑塊為MGE滑塊，規格尺寸為20×40×3cm，且抗壓強度不少于50MPa。頂推段箱梁現澆前，滑塊涂抹上硅脂油鋪滿滑道頂面，滑道坡腳填充干硬砂，再覆蓋一層0.5mm厚度的不銹鋼板，構成滑道位置的箱梁底模板，并與相鄰底模板順暢相接，再澆筑箱梁混凝土，避免了滑道與滑塊的污染，保障了頂推過程中的滑塊續入。箱梁成型拆模后，0.5mm不銹鋼板隨著頂推前進過程中掉出。

3.3 側向限位裝置

頂推過程中為防止梁體橫向偏移，在主、輔路4～7#永久墩的外伸梁上對稱安裝橫向限位系統。由MGE滑塊、3～5cm的楔形木板、工裝鋼板、導向輪、千斤頂（導向輪下方位置的反力座工作坑內）及支撐后背構成側向限位裝置。當頂推過程中梁體有偏移時，由限位裝置與千斤頂相互配合糾偏。

3.4 牽引動力設備

主（輔）路頂推全套牽引動力設備包括：2臺ZLD500-300（ZLD200-300）連續千斤頂、1臺ZTB88.0泵站（ZTB40.0）、各1臺HLDKA-4主控臺及與聯接系統工作的高壓油管、電纜等。連續頂推千斤頂均布置在5#永久墩間的系梁反力座上，泵站布置在主、輔路間即可。

3.5 牽引索

主（輔）路箱梁底均埋設有6個鋼拉錨器，在箱梁底板下方預設鋼拉錨器作為后錨點，將牽引索布置在后錨點上。隨著頂推的進行，工況的變化，分別安裝在不同的拉錨器位置。鋼絞線每束由19（12）根強度等級1860MPa，Φ15.2mm鋼絞線構成。鋼絞線最大張拉強度按1302MPa考慮，主路每束能承受19×140×1860×0.7=346（t）張拉力，牽引索儲備系數為（346×2）/（4100×0.1）=1.7，滿足使用要求。輔路每束能承受12×140×1860×0.7=219（t）張拉力，牽引索儲備系數為（219×2）/（1800×0.1）=2.4，均滿足使用要求。

4 頂推施工技術

4.1 頂推的基本原理

頂推的基本原理是箱梁重量通過滑塊傳遞于承重墩上，承重墩傳遞承臺及樁基上；連續頂推千斤頂通過鋼絞線縱向拖拉梁體下方的鋼拉錨器，克服滑塊與滑道梁層間的摩擦阻力來實現箱梁向前頂進，頂推主要理論技術參數見表1：

表1 頂推主要理論技術參數

頂推技術參數主路輔路備注

頂推重量/t 4200 1800

頂推速度（m·h–1） 10

頂推總距離/m 63.5 64

頂推理論用時/h 6.35 6.4

頂推過程導梁前端最大撓度/mm -97 -138

頂推動力儲備系數 2.4 2.2 主路：2臺500t千斤頂，啟動摩阻按0.1

輔路：2臺200t千斤頂，啟動摩阻按0.1

頂推牽引索安全系數 1.7 2.4 主路：2束19-Φs15.2鋼絞線

輔路：2束12-Φs15.2鋼絞線

頂推滑塊應力安全儲備系數 2.6 6.1 四氟乙烯滑塊，厚度3cm，抗壓強度不小于30MPa

抗傾覆安全系數 6.7 5.6 規范要求不小于1.3

頂推就位軸向誤差/mm ±10

滑道安裝精度/mm 頂面相對高差不大于3

4.2 導梁反頂

4.2.1 導梁安裝。在梁端設置前導梁，以主孔跨度42m的60%～70%長度作為導梁長度，其中埋入梁體內2.5m，梁體外28m；共分3節，第1節段長8.5m，第2節段長11m，第3節段長11m，導梁采用鋼板焊接分塊制作，然后平聯高強螺栓組合。

導梁前端0.6m范圍作60cm錯臺，以便導梁前端到達前支撐點時通過千斤頂等設備頂升導梁前端使導梁順利到達墩頂滑道，導梁預埋段與第1節段之間設置采用直徑32mm精軋螺紋鋼連接，保證導梁與混凝土梁之間的連接強度，并設50t的初拉力。

4.2.2 導梁反頂。在箱梁頂推之前需對導梁進行反頂，確保導梁的整體剛度以及連接部位的強度。通過在6#墩身設置鋼牛腿作為起頂操作平臺。

主路鋼導梁反頂頂力為400t，每側200t，兩側起頂同步進行。起頂位置處導梁豎向位移87mm，導梁根部最大應力為204MPa。

輔路鋼導梁反頂頂力為230t，每側115t，兩側起頂同步進行。起頂位置處導梁豎向位移106mm，導梁根部最大應力188MPa。

4.3 試頂

試頂主要是測試頂推平臺、牽引動力系統、導梁、梁體及承重墩體系等工況形成的數據，通過收集理論與實測數據的對比，調整相關頂推參數，為正式頂推的順利進行及精確就位提供了有力的參考。

主（輔）路同步試頂0.5m距離后，共耗時15分鐘的主要技術參數數據如下：箱梁頂進0.5m（0.5m）；啟動頂力226t（126t）；平均頂力205t（117t）；啟動摩擦系數0.055（0.07）；平均摩擦系數0.05（0.06）；平均頂推速度10.2m/h；試頂后箱梁前段偏北2mm（6mm）、尾端偏南12mm（2mm）；頂推過程中2#臨時墩最大縱向位移2mm（設計允許值10mm）；5#永久墩（頂背位置）縱向位移1mm。

4.4 正式頂推

正式頂推準備工作就緒后，主、輔路5#墩頂的千斤頂進行單點頂推，根據試頂結果調整相關參數，正式頂推時調整主路啟動摩擦力按0.07，啟動力按287t，輔路啟動摩擦力按0.085，啟動力按153t。首先選擇手動模式，主控臺操作人員按下“前頂進”按鈕，油泵操作人員手動調整溢流閥的工作限壓，由30%升至100%牽引力工況下，檢查頂推系統的承重墩、牽引動力設備、導梁、混凝土箱梁，滑道與滑塊，牽引索，側向限位裝備各個狀況是否有異常。手動操作ZLD500-300（ZLD200-300）頂推系統牽引箱梁滑移啟動后，運轉正常轉換為自動運行模式，進行箱梁的自動連續式頂推。頂推步驟如下：

第1次頂推牽引索錨固于1#拉錨器，向鐵路局封鎖要點2h，主、輔路梁體向前頂進16m，到達4#組合墩，如圖2所示：

圖2 頂推步驟1

第2次頂推牽引索錨固于1#拉錨器，向鐵路局封鎖要點2h，主、輔路梁體向前頂進11.5m，到達4#永久墩后拆除1#拉錨器，如圖3所示：

圖3 頂推步驟2

第3次頂推牽引索錨固于2#拉錨器上，將主、輔路梁體往前頂進24m，后拆除2#拉錨器，并拆除鋼導梁前端的第1節11m，如圖4所示：

圖4 頂推步驟3

第4次頂推牽引索錨固于3#拉錨器上，將主（輔）路梁體往前頂進11.5m（12m）至設計位置，后拆除3#拉錨器，并拆除鋼導梁前端的第2、3節，如圖5所示：

圖5 頂推步驟4

同步頂推的控制：頂推過程中箱梁受摩擦力不均勻的影響，存在蛇形前進的形態，應通過保持連續千斤頂頂力的一致來控制梁體結構的偏轉。因調速閥的功能有自動穩定輸出流量而不受負載變化的影響，可調整泵站的調速閥來控制千斤頂的流量值，以確保各個頂速的同步。亦可同步調整各個泵站溢流閥來達到輸出油壓的同步加載。

5 結語

京良路上跨京廣鐵路立交橋主、輔路成功頂進就位，千斤頂配合大外伸梁支撐限位糾偏、MGE滑塊的連續續入、頂推平臺及鋼導梁前置結構、自動連續千斤頂拖拉，頂推施工中多項技術集為一體，減少了頂推過程中的停滯時間，減少了對既有線路運營的影響，有明顯的經濟效益及社會效益。

參考文獻