重載鐵路108 m鋼桁梁跨越京廣鐵路拖拉施工綜合技術(shù)

柴瑞峰

摘 要：以山西中南部鐵路通道跨越京廣鐵路108 m鋼桁梁為例，重點(diǎn)介紹了臨時(shí)支架施工、異位拼裝施工、拖拉系統(tǒng)設(shè)計(jì)、拖拉要點(diǎn)施工中需注意的事項(xiàng)，以期為今后類似工程的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路；支架；拖拉施工；鋼桁梁

中圖分類號：U448.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.007

1 工程概況

新建山西中南部鐵路通道正線跨南水北調(diào)及京廣線特大橋，在DK666+693橫跨既有京廣鐵路，設(shè)計(jì)為1～108 m下承式雙線道砟橋面簡支鋼桁梁，鋼桁梁采用無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架體系，長109.5 m，桁高14.5 m，主桁中心距離為12.8 m，共9個(gè)節(jié)間，每節(jié)間長度為12 m，全橋總質(zhì)量為1 978 t。

2 鋼桁梁拖拉系統(tǒng)施工技術(shù)

由于108 m鋼桁梁設(shè)計(jì)位置跨越運(yùn)輸繁忙的京廣鐵路和G107國道，不具備原位（56#～57#墩）拼裝條件。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，決定采用在57#～61#墩之間拼裝鋼桁梁，拼裝完成后分兩次拖拉就位的施工方案。

2.1 臨時(shí)支架體系施工

2.1.1 拼裝支架布置

在57#～61#墩之間搭設(shè)鋼桁梁拼裝及滑移支架（分別為4#～13#支架，其中，4#支架支承57#墩承臺，5#～12#支架采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，13#臨時(shí)支墩基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)）。

2.1.2 滑道梁支架布置

56#～57#墩拖拉滑移支架由L1#～L8#立柱組成，立柱之間采用鋼管作為聯(lián)結(jié)系連接。柱頂設(shè)有型鋼分配梁，上鋪有鋼箱滑道梁。鋼桁梁與京廣線、G107國道位置以及臨時(shí)支墩布置的總體情況如圖1所示。

2.2 滑道布置

鋼桁梁主桁下的縱梁采用多排單層下弦加強(qiáng)型貝雷梁，每桁下橫向緊貼排列9片，貝雷梁上部采用工字鋼橫梁分配梁，分配梁上部布置有滑道梁，滑道梁采用10根P50鋼軌上蓋20 mm厚的鋼板與6 mm厚的拋光不銹鋼板的組合結(jié)構(gòu)?；懒貉刎惱琢和ㄩL布置，鋼桁梁拼裝時(shí)作為桿件的支承結(jié)構(gòu)，拖拉滑移時(shí)則作為滑道使用?；啦贾玫恼w布置如圖2所示。

對于56#～57#墩滑道的布置，每桁下方布置有1個(gè)1 500×700 mm的鋼箱梁作為滑道梁，上鋪有6 mm厚的刨光不銹鋼板作為滑動(dòng)面。具體如圖3、圖4和圖5所示。

2.3 其他拖拉措施

2.3.1 滑塊布置

上滑塊設(shè)置在鋼桁梁下弦節(jié)點(diǎn)處，上滑塊的高度根據(jù)鋼桁梁的預(yù)拱度設(shè)置，使鋼桁梁底部在滑移過程中始終處于水平狀態(tài)。上滑塊以鋼板焊接而成，底部安裝了MGE滑板做滑動(dòng)面。上滑塊寬750 mm，除了在拖拉過程中受力最大的E4滑塊長2.0 m外，其余長均1.4 m。為了避免在滑動(dòng)時(shí)頂卷下滑道的不銹鋼板，應(yīng)在每個(gè)滑塊在前、后兩端設(shè)置半圓形的倒角。滑塊與鋼桁梁采用與鋼桁梁底部焊接和吊桿連接雙保險(xiǎn)的固定方式，滑塊在懸空時(shí)不可拆除。

2.3.2 動(dòng)力系統(tǒng)布置

拖拉動(dòng)力系統(tǒng)為2臺上海同新機(jī)電公司TX200LJ連續(xù)千斤頂，每臺連續(xù)千斤頂采用一束10根φ15.2的鋼絞線拖拉。

連續(xù)千斤頂牽引端分配梁設(shè)置于1#支架群滑道梁的端部，與滑道梁焊接為整體。受力錨固點(diǎn)設(shè)置在鋼桁梁后端第二個(gè)和第三個(gè)橋面板橫梁的下方，并加固了鋼桁梁橋面板橫梁。

2.3.3 限位導(dǎo)向裝置的安裝

為了保證鋼桁梁前進(jìn)方向的準(zhǔn)確性，在鋼桁梁滑道兩側(cè)安裝了糾偏限位裝置。其中，一種為限位導(dǎo)向輪，用于保持鋼桁梁拖拉的前進(jìn)方向；另一種為側(cè)向糾偏裝置，用于鋼桁梁靜態(tài)安裝時(shí)矯正千斤頂?shù)倪M(jìn)行方向。限位導(dǎo)向輪和側(cè)向糾偏裝置交錯(cuò)安裝在滑道梁上，與鋼桁梁下弦底板的距離為1.5 cm。這樣能有效防止鋼桁梁在拖拉過程中的偏位過大，避免過程糾偏。

2.4 鋼桁梁拖拉施工

在不銹鋼板頂面涂抹潤滑劑，預(yù)緊鋼絞線，并清理橋面；相關(guān)的機(jī)械、人員就位，準(zhǔn)備拖拉作業(yè)的指揮與聯(lián)系用的對講機(jī)和信號旗；開始第一次拖拉施工，鋼桁梁拖拉過G107國道至京廣鐵路旁邊。具體分為以下4步：①拖拉鋼桁梁向56#墩方向滑移12 m，使前端E0滑塊托空；繼續(xù)前進(jìn)21.5 m，跨過G107國道，鋼桁梁前端鼻梁至B滑道梁上方；在鼻梁下方布置200 t的豎向千斤頂和MGE滑板，200 t豎向千斤頂起頂，消除鋼桁梁前端撓度，拖拉鋼桁梁前進(jìn)1.5 m，使E0滑塊移動(dòng)到B滑道梁；拆除200 t豎向千斤頂，繼續(xù)拖拉鋼桁梁向56#墩方向前進(jìn)22.4 m，使鋼桁梁前端滑移至第4個(gè)臨時(shí)支墩（L4）。②按鐵路局既有線施工計(jì)劃，封鎖京廣鐵路下行線120 min，拖拉鋼桁梁向56#墩方向前進(jìn)14 m，使鋼桁梁前端至京廣鐵路上行線限界處；連續(xù)利用垂直天窗兩次，封鎖京廣鐵路上、下行方向40 min，拖拉鋼桁梁向56#墩方向前進(jìn)9 m，鋼桁梁前端鼻梁至A滑道梁上方；在滑道梁上鼻梁下方布置200 t豎向千斤頂和MGE滑板，200 t豎向千斤頂起頂，消除鋼桁梁前端撓度，繼續(xù)拖拉鋼桁梁前進(jìn)1.5 m，使E0滑塊移動(dòng)到A滑道梁。③按鐵路局既有線施工計(jì)劃，每次要點(diǎn)封鎖上、下行方向40 min，點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行鋼桁梁拖拉作業(yè)，每次拖拉5 m，共5次要點(diǎn)，直至鋼桁梁拖拉至設(shè)計(jì)位置。④鋼桁梁落梁、鋼梁拖拉到位后，拆除56#墩墊石上的A1滑道梁；在墩頂設(shè)計(jì)位置布置鋼墊塊、630 t豎向千斤頂和100 t水平調(diào)整千斤頂；豎向千斤頂起頂鋼桁梁，在56#和57#墩墊石頂安裝鋼墊塊，千斤頂下落，將鋼桁梁支撐于鋼墊塊上；拆除全部滑塊和1#～3#墩臨時(shí)支架上的滑道梁；利用千斤頂微調(diào)鋼梁的位置并落梁，安裝支座板連接螺栓，鋼梁拖拉施工結(jié)束。

鋼桁梁拖拉施工過程圖6和圖7所示。

2.5 拖拉和就位控制措施

2.5.1 拖拉過程中的制動(dòng)措施

為了防止因沖擊振動(dòng)、強(qiáng)風(fēng)等而導(dǎo)致鋼梁向前滑動(dòng)，在鋼梁后端61#墩頂安裝了2臺10 t卷揚(yáng)機(jī)，并配合有5組滑輪組制動(dòng)，拖拉時(shí)隨鋼梁前進(jìn)不斷放松，并保持鋼絲繩拉直。

2.5.2 拖拉過程中的測量控制

鋼桁梁在拖拉過程中的測量控制主要分為2方面：①觀察鋼桁梁的中線偏移情況，以便在拖拉過程中通過連續(xù)千斤頂糾偏；②觀察支架變形和基礎(chǔ)沉降情況，從而確保支架安全。

2.5.3 就位前細(xì)部調(diào)整措施

由于57#墩比56#墩矮1.08 m，所以，鋼桁梁兩端應(yīng)同時(shí)下落60 cm，固定鋼桁梁56#墩的支座，并逐層下落57#墩一側(cè)的鋼梁。鋼梁下落到位后，如果與設(shè)計(jì)位置不符，則需在墩位處縱橫向移動(dòng)鋼梁。具體而言，首先由豎向千斤頂起頂鋼梁底面，使其離開支座頂板，然后通過設(shè)置在鋼墊梁上的縱橫向100 t水平千斤頂調(diào)節(jié)鋼梁的水平位置；鋼梁的水平位置調(diào)整到位后落下鋼桁梁，安裝支座板并連接螺栓。

3 鋼桁梁拼裝和拖拉施工的注意事項(xiàng)

鋼桁梁拼裝和拖拉施工的注意事項(xiàng)有以下8點(diǎn)：①鋼桁梁在出廠前應(yīng)進(jìn)行預(yù)拼裝，從而消除加工公差和解決鋼板線性問題。在預(yù)拼裝時(shí)，應(yīng)充分考慮天氣、氣溫等各種影響測量和鋼材物理性能的因素；現(xiàn)場拼裝完成后，應(yīng)嚴(yán)格檢查對位情況、栓釘質(zhì)量和線性控制情況，及時(shí)消除缺陷，避免與實(shí)際橋形存在偏差。②鋼桁梁異位拼裝和整體拖拉施工。在設(shè)計(jì)臨時(shí)支墩和支架體系時(shí)，不僅要考慮其強(qiáng)度，還要檢測和計(jì)算剛度變化，尤其是滑道梁的剛度在施工前、后的變化。此外，滑道梁應(yīng)盡量采用一致的鋼結(jié)構(gòu)。③滑塊的加工和安裝一定要精細(xì)，滑塊設(shè)計(jì)為Π型結(jié)構(gòu)，MGE板黏接要牢固，板厚應(yīng)達(dá)到2 cm，滑道梁上4 mm厚的不銹鋼板與滑道梁應(yīng)采用滿焊方式焊接牢固。④由于56#～57#墩間滑道梁與57#～61#墩間滑道梁的剛度不同，所以，應(yīng)在57#墩上采取小梁過渡和無縫對接的施工方法，并在滑塊經(jīng)過擾度變化較大的區(qū)域時(shí)采取豎向千斤頂頂升的方法。如果在縱向滑移過程中出現(xiàn)滑塊脫空的情況，則應(yīng)及時(shí)采用千斤頂支頂，以保持支點(diǎn)受力，避免少量支點(diǎn)的集中荷載過大。⑤由于A，B，C三個(gè)滑道梁的頂寬只有70 cm，滑塊進(jìn)入C滑道梁后，應(yīng)控制頂推速度，并在限位滑輪與鋼梁間采用抄墊鋼墊塊的方式糾偏，控制中線偏移在2 cm之內(nèi)。⑥鋼桁梁在拼裝時(shí)需同步安裝上滑塊和下滑道，避免在頂梁安裝滑道和滑塊，從而降低施工難度。⑦必須在設(shè)計(jì)位置頂梁。如果需要在其他位置頂梁，則應(yīng)確保鋼梁內(nèi)有加勁板，并在千斤頂上設(shè)置高強(qiáng)度的分配梁，使鋼梁的加勁板和腹板受力，避免鋼桁梁變形。⑧108 m的鋼桁梁拖拉施工不僅會跨越G107國道，還會跨越運(yùn)輸繁忙的京廣鐵路，因此，施工周期較長，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。由此可見，一定要編制詳細(xì)的施工方案，并報(bào)至公路和鐵路管理部門審批，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照審批方案施工。

4 施工設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

本文提出的施工設(shè)計(jì)有以下7個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①56～57#墩支架的滑道梁采用1 500×700 mm的鋼箱梁，具有剛度大、擾度小的特點(diǎn)，可使拖拉滑道平順，更有利于順利拖拉；②鋼桁梁端部設(shè)置了鼻梁，拖拉時(shí)能順利搭接到下一段滑道梁；③下滑道采用6 mm厚的不銹鋼板，具有剛度大的特點(diǎn)，拖拉時(shí)不會使不銹鋼板卷曲；④上滑道設(shè)計(jì)了專用的長1.4 m、寬0.75 m的滑塊，增大了下滑道的受力面積，避免了下滑道的變形；⑤上滑塊采用MGE滑板，其具有強(qiáng)度大、變形小，在拖拉中不會破損的特點(diǎn)；⑥上滑塊前、后設(shè)有半圓形的角，能有效確保上滑塊在移動(dòng)時(shí)不會頂卷下滑道的不銹鋼板；⑦該設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)備充分，108 m的鋼桁梁拖拉施工順利完成，其在國內(nèi)重載鐵路異位拼裝整體拖拉鋼桁梁橋梁施工中的跨度是最大的，值得借鑒。

5 今后施工中需解決的問題

施工設(shè)計(jì)的滑道梁結(jié)構(gòu)應(yīng)前后統(tǒng)一，盡量避免兩種不同的滑道梁結(jié)構(gòu)順接；臨時(shí)支架設(shè)計(jì)應(yīng)采用受力簡單、明確的結(jié)構(gòu)，盡量減少受力結(jié)構(gòu)的層數(shù)，并縮小滑動(dòng)面積；必須仔細(xì)考慮鋼桁梁拖拉系統(tǒng)的每個(gè)細(xì)節(jié)，比如不銹鋼板的平整度、焊接質(zhì)量、MGE滑板的連接固定方式、導(dǎo)向輪的定位方式、上滑塊的加工精度、鋼桁梁的撓度控制等。