淺談拖拉法架設鋼桁梁的關鍵技術

林 敏

廣東珠三角城際軌道交通有限公司

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淺談拖拉法架設鋼桁梁的關鍵技術

林 敏

廣東珠三角城際軌道交通有限公司

摘 要：結合廣珠鐵路廣清高速公路特大橋主跨80m鋼桁梁架設安裝的實例，介紹拖拉法架設大噸位、大跨度鋼結構的施工技術。利用橋臺后路基及橋臺作為臨時支墩進行鋼梁拼裝作業，人工配合吊機拼裝鋼梁；拼裝完成后通過特殊設計的起頂點起頂鋼梁，安裝上下滑道設施，利用兩臺10噸的卷揚機通過兩臺三門走五的滑輪組，按照平坡拖拉的方式，縱向拖拉鋼梁縱移通過至鋼梁設計位置，利用墩頂的調整設施，調整鋼梁至設計位置，利用墩頂的臨時落梁設施，起頂鋼梁，拆除上下滑道，落梁就位，然后施工橋面系和拆除臨時支墩。

關鍵詞：拖拉法了；大跨度；鋼桁梁；架設

一、工程概況

（一）全橋概況

新建鐵路廣州至珠海段廣清高速公路特大橋位于廣州市白云區江高鎮內，沿江高鎮私企區鶴云路橫跨廣清高速公路，地形平坦，交通條件好。橋起止里程為DK2+168.51～DK2+916.16，中心里程為DK2+539.965，橋全長747.64m，與廣清高速公路107度斜交。全橋孔跨布置為：（18+24+18）m連續剛構+（24.98+24.98）m T構+5-32m簡支梁+2-24m簡支梁+7-32m簡支梁+2-20m簡支梁+1-80m鋼桁梁+1-24m簡支梁。樁基礎為直徑1.0m和1.25m鉆孔灌注樁，橋墩采用雙線圓端型橋墩，橋臺采用矩形空心橋臺。

（二）拖拉法架設鋼桁梁施工現場照片

結構形式：

廣珠鐵路跨廣清高速公路特大橋為雙線鐵路橋，道碴槽內寬9.5米，人行道凈寬1.15米。主橋為一孔80 米的鋼桁梁結構，為無豎桿整體節點平行弦三角桁架下承式鋼桁結合梁。橋面布置采用兩片主桁，主桁中心距為11.8米，桁高11.6米，節間長度為10米，主桁為無豎桿N形桁架，上﹑下弦桿件截面為箱型截面，其它桿件為H形截面，主桁桿件為工地M30高強度螺栓連接。鋼梁自重1014噸，最大桿件重量18.5噸。

二、鋼梁的拼裝施工方法及工藝

鋼桁梁的拼裝場地主要設在橋臺支架和臺后路基之上，在橋臺鋼管樁施工完成后，盡快施工縱橫分配梁和下滑道，與路基本體部分的下滑道同時完成（澆筑C30混凝土，采用膨脹螺栓固定下滑道鋼軌，鋼軌采用P50鋼軌），以構成鋼桁梁的拼裝臺座。充分利用支架，減少路基部分的滑道長度。

（一）鋼梁拼裝順序

鋼梁拼裝安裝原則：從下至上，先下平面，后立面，盡快形成三角形穩定結構，然后安裝上平面。每安裝兩個節段的縱橫梁即安裝一節的斜桿，每安裝兩節的斜桿即安裝一節上平聯，依次類推拼裝完成。

按主桁縱梁→主次橫梁→斜桿→上平聯→橫聯的順序進行拼裝。用龍門吊將桿件逐一拼裝。拼裝前先將節點鈑﹑拼裝鈑﹑填鈑﹑高強螺栓配到各節點附近。

（二）鋼梁拼裝步驟

1.縱梁預拼∶

橫向設置四片縱梁，中心距為2.3米，均采用工字形截面，縱梁不穿過橫梁，腹板及下翼板均焊于橫梁腹板上，上翼板為橫梁整體上翼板，上翼板在縱梁中部工地對接焊，腹板及下翼板在縱梁中部采用高強螺栓連接，連接順序先焊后栓，焊接前采用沖釘定位。

2.橫梁預拼

橫梁：每隔10米設置一根主橫梁，相鄰主橫梁之間設置兩根次橫梁，均采用工字形截面，橫梁上翼板與焊于節點板上的橫梁接頭連接，上翼板采用工地對焊，腹板與下翼緣采用高強螺栓連接，連接順序為先焊后栓，焊接前采用沖釘定位。

3.主桁斜桿預拼∶

上弦﹑下弦弦桿在鋼梁拼裝前端與大節點處節點板，拼接板﹑填板用沖釘及少量螺栓連結，沖釘按主桁節點拼裝要求插打，并上少量螺栓不擰，以便其余桿件安裝，中間小節點用少量沖釘，螺栓栓帶于弦桿上。

4.上平聯預拼

本梁設上平面縱向聯結系，交叉式結構，平聯桿件與平聯節點板對拼相連。縱向平聯采用工字形截面桿件，每拼裝兩節的縱梁和主次橫梁后即安裝斜桿，盡快形成穩定結構，并拼裝上平聯以形成穩定結構。

5.橋門架及橫聯

本梁在端斜桿處設置橋門架，橋門架采用板式結構，其構件焊于上平縱聯橫撐底板及斜腹桿上，該構件采用工字形截面，同時在A3節點設置中間橫聯，橫聯尺寸與橋門架相同。在第一節上平聯安裝完成后即安裝端頭的橋門架及橫聯。

（三）拼裝基本工藝

1.捆吊

拴捆前校對由預拼場發來的桿件是否符合拼裝順序，同時檢查接頭處有無泥垢等雜物，連接板是否已經上好和有無妨礙安裝的螺栓，以免返工。拴捆時要注意桿件的重量及重心位置，可以在預拼場進行多次試吊，確定各類桿件的吊裝位置，然后在以后的吊裝桿件時，直接畫出其吊裝位置，以便于吊裝。桿件宜用專用吊具起吊，使弦桿﹑縱橫梁等盡可能保持水平，豎桿保持垂直，斜桿保持40°～50°的傾斜度，拼裝用的吊籃應事先掛于節點板或其近旁，隨桿件一同起吊。起吊前嚴格核實桿件重量是否在相應吊距的額定起重量以內，經試吊無意外再提升。為減少吊機轉臂，起臂次數，加快拼裝進度，對于重量很小的聯結系桿件，小立桿等采取長短千斤繩，多根桿件成串起吊，逐個安裝。

2.對孔

桿件起吊就位后對孔時應在釘孔基本重合的瞬間微微起落吊鉤使桿件轉動對合其他孔眼，弦桿先對近端孔眼，豎桿先對下端的孔眼，斜桿宜先成較陡狀態，待下端對合后再徐徐降低吊鉤對合上端，對合弦桿時可用扁鏟式小撬棍引導 用牽引器或導鏈滑車拉入節點板空間內。沖釘只能用小錘輕敲人釘孔內，禁止用強迫過孔的方法對孔，以免孔邊變形。對孔困難時應查明原因，用鏈滑車或千斤頂牽引或頂移，以至于抬高桿件或鋼梁的某一部分使孔眼對合。

3.穿釘栓

對好孔眼后應先在釘栓群四周打入4個定位沖釘，隨即安裝4 ～6個安裝螺栓，確認板縫間未留有任何雜物時，即擰緊螺栓同時安裝其余釘孔的沖釘和螺栓。為了保證鋼梁的對位準確和預留拱度的要求，預拼和拼裝鋼梁時，每個節點按其螺栓的數量布置50%的沖釘，并成三角形分布；在大節點全部采用大沖釘，以確保鋼梁的預拱度。螺栓的安裝必須按螺栓布置圖進行安裝。

4.緊螺栓

沖釘倒換高強度螺栓，應在其余高強度螺栓終擰完成后進行，以防結構尺寸發生變化。在換沖釘時，為防止沖釘從高空掉落，可加工塑料軟管，一頭套住沖釘。

（四）高強螺栓的安裝工藝

1.扭矩扳手的使用

扭矩扳手在使用前必須進行標定，其扭矩誤差不得大于使用扭矩值的±5% ，操作后進行扭矩校正時。若發現其誤差超過允許范圍，則對該工班用該扳手終擰的高強度螺栓連接副全部用檢查扳手進行檢查﹑處理。

在使用過程中若發現異常情況應及時報告專業人員，由其進行處理。電動扳手在打開開關后，將高強度螺栓擰到規定扭矩時自動關機，不得中途松手停機，其起動扭矩不應超過標定扭矩的70% 。改變旋轉方向時，其延時保護裝置起作用，超過5S方能起動；手動扳手擰到規定扭矩時，扳手會出現響聲，表示已經到位，在使用時注意平穩加力，不許沖擊加力。

2.高強螺栓的安裝

安裝時，螺栓穿入方向應以施擰方便為準，并力求一致。高強度螺栓連接副組裝時，螺母帶圓臺面的一側應朝向墊圈有倒角的一側，螺栓頭下墊圈有倒角的一側應朝向螺栓頭。安裝時，嚴禁強行穿入螺栓（用錘直接打入），不得碰傷螺紋及沾染贓物。

3.高強螺栓的擰緊工藝

施擰前，應按生產廠提供的批號，并按每批不少于8套分批測定高強度螺栓連接副的扭矩系數。高強度螺栓連接副的擰緊采用扭矩法擰緊，擰緊分初擰﹑復擰和終擰3步進行。初擰和復擰扭矩值為終擰扭矩值的50% ，在螺栓上涂上黃漆，以視區分。高強度螺栓連接副的擰緊應在螺母上施擰，擰緊順序應從節點中央沿桿件向四周進行。高強度螺栓的初擰﹑復擰﹑終擰應在同一天完成。

三、鋼桁梁拖拉施工工藝流程及操作要點

（一）鋼桁梁起頂和滑道安裝

在鋼桁梁拼裝完成后，檢查拼裝施工質量滿足要求后，利用四個設置在路基段的起頂點，采用4臺500噸千斤頂，起頂鋼梁，采用方木抄死后，安裝上滑道及滾軸。檢查一切滿足拖拉要求后，落梁至滑道上，準備拖拉施工。

（二）鋼桁梁拖拉體系

本橋拖拉采用兩臺10噸的卷揚機，配合兩個三門走五的滑輪組進行拖拉施工。總體所有鋼桁梁自重1022噸，按照平坡拖拉的方案組織施工。采用鋼滾軸的摩擦系數為0.045，所需的拖拉力為1022*0.045=45.99≈50噸；采用兩個五輪的滑輪組進行拖拉，每個卷揚機的動力為25/5/2=2.5噸，因而采用兩個10噸的卷揚機進行拖拉是完全可行的，正常拖拉力為定額動力的25%。

1.牽引方式

牽引拖拉方式為推進拖拉，也就是將動滑車組放在鋼梁后端，定滑輪組放在前方適當地方，卷揚機牽引下，鋼梁將被推著前進，本方式在鋼梁前端不設滑車，卷揚機等工具，可以減小前端下撓度，順利上墩，拖拉準備和前方墩頂托架滑道布置同時進行。提前做好拖拉準備。

采用雙頭牽引滑車組，配合卷揚機可同時起動，也可以開一臺來調節滑輪組的速度，調正牽引偏差，牽引速度控制在60m/h～80m/h。

2.拖拉布置

（1）拖拉總體布置 ①牽引卷揚機固定在23#墩前方2#臨時墩膺架上。②牽引固定滑車固定在23#墩后方，鋼絲繩固定位置在23#旁膺架上與23#墩緊靠。③動滑車固定在鋼桁梁縱梁下翼緣，固定位置設在6﹑7﹑8#節點上，也可根據拖拉實施具體情況而定。

（2）防滑布置 ①防溜滑卷揚機固定在路基平臺上，在路基兩側預留安裝卷揚機位。②固定滑車固定在路基平臺上，可以根據鋼絲長度移動固定位置。③動滑車固定鋼桁梁橫梁上。

3.防滑應急預防措施

考慮減少拖拉摩擦力，又要考慮有沖擊載荷引起的溜滑，以防萬一，備用2臺5T卷揚機防止鋼桁梁在移動時產生的溜滑。

防溜滑卷揚機布置臺在路基平臺上，借用導向滑車，采用2倍鋼絲繩固定在鋼桁梁后端橫梁上，拖住鋼桁梁防止溜滑。防滑鋼絲繩始終處于拉緊戒備狀態。防滑裝置依據拖拉方向及時向前移動。

4.動滑車移位

動滑車位移每次最大距離為45cm，到達位置之后，動滑輪組向尾端位移，繼續拖拉，當位移到最后梁尾。到固定滑輪為最小極限時，固定滑輪向23#墩前方移動，或者移至23#墩2#膺架前方，導向滑車向22#墩移動。

5.最終位移

當鋼桁梁拖拉接近23#墩時，由于卷揚機位置和固定滑輪組位置限位，不能達到最終位置時，或者拖拉偏移較大，無法調正時就要調正拖拉方向，采用拖拉方法，將卷揚機固定在3#墩膺架前方，動滑輪固定在鋼桁梁上進行拖拉到位。

6.拖拉糾偏措施

在拖拉過程中，由于滾動阻力摩擦和鋼梁安裝應力的釋放，行走過程中產生偏移，要嚴密注視。

（1）首先在拖拉前進行試拉，對拖拉過程進行觀察。

（2）拖拉過程進行觀察橫向位移情況。

（3）發現偏移用卷揚機進行糾偏。

（4）成立糾偏小組，制定糾偏方案。

（5）事前控制對拖拉上下滑道進行檢查，制定嚴密的拖拉工藝流程，保證拖拉順序進行。

（6）事中控制： 建立觀測小組，對拖拉運行位移進行監控。出現問題及時反饋。制定糾偏措施。實施糾偏措施。

（7）糾偏方法： 滾面糾偏：正確塞滾筒，水平﹑平行送入。滾筒有偏移及時用錘子調順。牽引糾偏：當發生偏移時，采用卷揚機單機運轉調正，用偏移同方向的卷揚機進行糾偏，此方法是懸空糾偏。橫向推移糾偏：發生偏移在橋墩上面，采用千斤頂，利用頂架進行糾偏。

（8）拖拉之前下滑道上刻畫前進標尺，觀察偏移情況。 強制糾偏，即下滑道固定牢固，使鋼桁梁產生橫移，下滑道不變形，防止偏移。

（三）鋼桁梁拖拉施工

在鋼梁下弦桿與拖拉臨時支墩之間設有滑道，上滑道與鋼梁下弦大節點相連，下滑道設在拖拉臨時支墩上，用鋼滾軸作為滑動體。鋼桁梁在全部拼裝完成后一次拖拉到位。

（四）鋼桁梁落梁及定位

鋼梁拖拉至22#墩頂后，先安裝臨時支座，再在臨時支座上安裝千斤頂。解除下滑道﹑分配梁等與支墩之間的聯系。

利用千斤頂﹑滑移梁﹑滾杠等進行移梁和落梁。每個墩頂安置2 臺500 t千斤頂，在統一指揮下操作千斤頂，一定要使千斤頂同步。首先將梁與支座一同頂起，在支座下安放滑移梁，然后在滑移梁與支座間放置滾杠，用千斤頂和倒鏈滑車縱橫向移梁。移梁時一定要做到勻速﹑同步﹑慢行，嚴格按照千斤頂操作規程操作。

每個支墩上布置2臺500噸千斤頂。鋼桁梁只允許一端的兩個支點起頂或落梁，不得兩端支點同時起頂或落梁。說明：落梁時根據油壓頂工作，每100mm進行升降調整墊片，反復多次直至調整在支座上，落梁工作結束。

通過水平千斤頂，進行鋼梁縱橫向位置調整，使之符合設計要求。完成鋼梁縱橫向位置調整，繼續落梁，4臺千斤頂落梁同步率控制在5mm。

落梁施工測量內容：整體軸線偏差﹑底部支撐點十字線與支座上擺中心偏差，橋軸線上每2m分點標高值（與設計值比較），梁長等。

（五）墩面移梁

當鋼梁拖拉到位后可能因種種原因不能與設計位置保持一致，必須在墩位處做少量縱橫移進行調整。

縱橫移由上下滑道﹑輥軸（或滑塊）及水平千斤頂等設施組成。1.鋼梁橫移

（1）橫移采用施工加外力法，鑒于橫移量不易控制，又有東西日偏照的影響，為了既加快進度又避免鋼梁偏移，應將頂力設備對稱布置于橋墩左﹑右側，當一側橫移千斤頂工作時，另一側的設備起保險作用。

（2）用倒鏈進行調整。鋼墊塊置于橫梁上，用四氟板和輥軸進行移動調整至理想位置。

2.鋼梁縱移

可利用溫差法，起落梁法或頂推法縱移。此橋采用起落梁法進行調整。

起落梁法即通過起落頂使鋼梁變形﹑支點移動，然后轉換體系，進行反向操作使鋼梁移動，如此反復進行，直至鋼梁縱移到設計位置。為增加固定支點的摩擦約束，固定支點加墊石棉板，使其摩擦力大于所有活動支座的摩擦力之和。

3.特別注意事項：

鋼梁頂落梁和縱橫移作業不能同時進行，縱移和橫移工作也不能同時進行。

四、結語

采取上述關鍵技術，本橋鋼桁梁架設比較順利，大大提高鋼桁梁架設施工的質量，保證了施工進度，達到預期目標。

拖拉法架設鋼桁梁施工中積極開展技術攻關和施工方案優化，開創性利用功率相同的兩臺卷揚機作為拖拉動力系統，結合實際的地質施工條件經檢算合格后，嚴格控制臨時支墩樁長施工，避免因拖拉橫向力造成臨時支墩的傾覆，完善質量保證體系，有效提高了產品質量和生產速度，同時也較好地保護了自然生態環境。

作者簡介：

林 敏，男，1982年生，2006年7月進入中鐵二十五局集團第一工程有限公司工作，2015年2月進入廣東珠三角城際軌道交通有限公司工作。