天津大北環線跨既有鐵路框架墩施工技術

張洪忠

Construction Technology for Frame Piers of Tianjin North Ring Road across Existing Railways

摘要：以津保鐵路大北環線金鐘河特大橋跨既有鐵路框架墩施工為例，介紹了在場地狹窄、管線復雜、運輸繁忙的電氣化鐵路上、有限的天窗時間內等條件下架設鋼橫梁的施工技術方法，采取了有效的安裝方法，為今后同類框架梁施工提供有益的借鑒。

Abstract： Taking the frame pier construction of Jinbao Railway North Ring Jinzhonghe Super Large Bridge across the existing railway as an example， the paper introduces the construction technology method for erecting steel beams under conditions of narrow site， complex pipeline， heavy-duty electrified railway and limited sunroof time， and adopts the effective installation method to provide a useful reference for the construction of similar frame beams in the future.

關鍵詞：跨既有鐵路；框架墩；快速；安裝

Key words： cross existing railway；frame pier；rapid；installation

中圖分類號：TU323.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0177-03

0 引言

近些年來，我國鐵路發展迅猛，新修線路跨越鐵路越來越多，上跨電氣化鐵路的安全防護要求極高。特別是在新修線路小角度跨越既有線時，采用普通現澆梁方式將導致單孔跨度加大，經濟性不強。框架墩結構由于其布置非常靈活得到了廣泛的應用。為減少對鐵路的影響，雙柱鋼橫梁式框架墩以其跨越能力大、施工及養護維修方便等優點，在跨越既有鐵路工程中應用較多。

1 工程概況

新建天津至保定鐵路大北環線位于天津市北辰區，起自既有京滬線漢溝鎮站，終點為北環線上的既有胡張莊線路所，是緩解天津市日趨緊張的鐵路運輸能力的新通道。

大北環線金鐘河特大橋右線282#-287#墩上跨既有北環鐵路，下部結構采用框架墩、群樁基礎形式，上部采用5×20mT梁跨越既有北環鐵路。框架墩橫向跨度為22m，立柱高度9m，框架墩鋼橫梁采用箱型截面，梁高為2.2m，梁寬2.32m。鋼橫梁底板距接觸網承力索僅46cm，全橋鋼橫梁共6處，共計430噸。最重鋼橫梁為跨越284#墩和285#墩處鋼橫梁，重量為74t，其他4根鋼橫梁重量均為72t。

2 框架墩施工工藝流程

場地平整、硬化—臨近既有線施工圍護—樁基施工—承臺基坑開挖—承臺施工—框架墩立柱施工—鋼橫梁現場焊接—履帶吊試吊演練—鋼橫梁場地就位—鐵路封鎖要點—履帶吊起吊、快速就位—臨時固定—焊接施工、涂裝—施工完成。

3 框架墩立柱施工方案

3.1 安全圍護施工

跨越既有鐵路處為路基結構，線間距4.0～5.4m不等，接觸網立柱位于兩側路肩上。既有鐵路主要為貨運線路，日列車通行量約80多對。根據現場地形地貌實測，鄰近營業線部分的基坑開挖深度在3～4.9m左右，開挖邊界距鐵路安全邊界僅2m。為保證既有鐵路安全，根據鐵路相關部門要求，施工場地范圍沿鐵路兩側設置1.5m高封閉圍擋進行防護，圍擋距離既有鐵路上下行線路中心距離不小于4m?；娱_挖前沿承臺邊線向外1m處插打工字鋼，單樁逐根插打法施工。工字鋼樁按照12m施工，基坑開挖深度>3m時，距離樁頂1m處設一道工字鋼圍囹。工字鋼樁靠近既有線側不得拔除，以防對既有線路基帶來不利影響。（圖3）

3.2 框架墩立柱施工

首先測量放線，綁扎完成墩柱鋼筋支立墩柱模板，在模板內按設計位置安放墩頂外包鋼板，鋼橫梁設計有端部弧形鋼板，鋼橫梁吊裝就位后，鋼橫梁梁底端部弧形鋼板外包墩頂鋼板，兩塊鋼板間凈間距為20mm，因此在框架墩混凝土澆筑前對墩頂外包鋼板的頂面的高程、平面位置進行放線精確就位，通過纜風繩固定墩柱模板進而保證混凝土澆筑完成后墩頂外包鋼板位置準確。

3.3 立柱頂臨時支座施工

鋼橫梁固定端底板位置支座上弧板均設計有2個銷軸孔（直徑50mm），活動端底板位置支座上弧板均設計有2個銷軸槽（50×80mm），墩頂臨時支座下底板上對應位置均設計有45號鍛鋼銷軸（直徑50mm），梁體就位后固定端銷軸落位至銷軸孔內，活動端銷軸落位至銷軸槽內，固定端限制鋼橫梁的平面位移，活動端僅限制橫向位移，因此臨時支座施工時需要調整支座下底板的平面位置及水平度，進而確保銷軸的位置、豎直度準確。

4 鋼橫梁吊裝方案

4.1 鋼橫梁制造梁段劃分

為滿足公路運輸要求，單片鋼橫梁分兩段在廠家制作；運輸到現場后，在硬化場地的臺座上將兩段鋼橫梁焊接成整體后再進行吊裝。（圖5）

4.2 吊裝機械選擇

鋼橫梁吊裝作業由SCC4000型履帶起重機完成，根據現場場地及吊裝重量等要求，選擇吊臂長42m，最大作業半徑17m，配重140t，根據履帶吊工況荷載表內插法求得最大起吊重量104t，單片梁體實際最大重量74t，吊裝安全系數k=104/74=1.405。

4.3 吊裝施工組織

本工程鋼橫梁共6片，每個垂停點90分鐘，為減少對鐵路運營的影響，按照在每個點內完成相鄰2片鋼橫梁的吊裝作業，僅需3次吊裝即可完成。

4.4 吊裝場地處理與場地布設

根據鋼橫梁及履帶吊重量、吊裝鋼橫梁時的各種工況，計算出所需地基承載力。400t履帶自重為120t，車載壓重40t，后配重140t，吊重按照74t考慮。每條履帶接地面尺寸為9.5m×1.2m。吊裝時的總荷載為74t+180t+120t=374t，對地基的最小承載力要求為：3740kN/（9.5m×1.2m×2）=164kPa。

根據地勘資料及現場挖驗，在履帶吊吊裝活動的三個位置進行換填，下挖1.5m后分別填筑30cm建筑垃圾、三層5%灰土共90cm逐層碾壓后，在灰土頂面澆筑30cmC25混凝土，最后在混凝土頂面滿鋪25mm鋼板。

根據履帶吊性能參數及既有線與框架墩的平面位置關系，用CAD模擬履帶吊吊裝就位位置、鋼橫梁加工位置、吊裝前就位位置。在吊裝場地遠離既有鐵路側布設臺座作為鋼橫梁對接、拼裝場地。其余硬化位置作為履帶吊拼裝場地，履帶吊拼裝完成后將對接好的鋼橫梁置于吊裝前位置就位。

4.5 吊裝前絕緣處理

鋼橫梁底板距接觸網承力索僅46cm，鋼橫梁吊裝后，為確保后續工程的作業安全，避免影響行車的安全，在每根鋼橫梁下方接觸網范圍內安裝高壓絕緣板，采用絕緣螺栓將絕緣板固定在梁底，避免了鋼橫梁的導電帶來的施工安全隱患。

5 鋼橫梁安裝方案

5.1 鋼橫梁落梁方案優化

為避免加工誤差影響鋼梁就位，在充分理解設計意圖的基礎上，優化鋼橫梁銷軸，將固定端2個銷軸割除1個，活動端銷軸全部割除，鋼橫梁固定端銷軸落位至銷軸孔后，通過對鋼橫梁自由端縱軸線的測量，指導自由端準確就位。在自由端用2塊鋼板做擋板分別焊接在支座下底板上，擋板與鋼橫梁間每側預留5mm空隙，起到橫向限位，縱向自由伸縮的作用，方便了鋼橫梁的快速安裝定位。

5.2 鋼橫梁頂面T梁支座及接觸網支柱基礎施工

通過測量放線，根據墩頂臨時支座及銷軸位置，確定鋼橫梁架設后的平面位置坐標；根據T梁架設后的位置坐標及接觸網支柱基礎坐標，在鋼橫梁頂面施工T梁支座及接觸網支柱基礎螺栓孔。

5.3 鋼橫梁吊裝架設

以第一個點為例，在垂停點90分鐘內完成2片鋼橫梁的吊裝作業，具體施工作業流程如下：①鐵路封閉前1小時，各類人員到達指定位置，起重工掛好吊環，鋼橫梁固定端兩側纜風繩組就位，自由端纜風繩盤好并牢系在梁體側面爬梯上。②鐵路封閉第0～10分鐘，吊車起吊鋼橫梁，固定端通過拉纜風繩配合吊車控制鋼橫梁平穩上升，鋼橫梁底高于墩頂時將鋼橫梁旋轉并走行到指定位置，將鋼橫梁起吊到墩頂上方，將纜風繩解下交給纜風繩組。③第10～20分鐘開始落梁、就位，用撬棍配合履帶吊將梁體固定端銷軸孔套入臨時支座頂銷軸，自由端通過測量指導梁體就位。④第20～30分鐘開始鋼橫梁臨時固定，自由端先焊接鋼板擋板，再焊接梁體兩端墩頂與梁體的耳板，拆除吊鉤。⑤第30～40分鐘履帶吊退回，在履帶與鋼板間鋪設竹膠板，在履帶轉彎過程中竹膠板隨履帶一起在鋼板上旋轉滑移，減小履帶與鋼板間的摩擦，以最快速度到達指定位置起吊第二片鋼梁。⑥第40～45分鐘履帶吊落鉤及對第二片梁掛好高強吊帶。⑦第45～60分鐘第二片鋼橫梁開始起吊、旋轉、走行至指定位置起吊鋼橫梁到墩上方。⑧第60～70分鐘進行第二片鋼橫梁落梁及就位工作。⑨第70～75分鐘進行鋼橫梁臨時加固，拆除吊鉤等工作。⑩第75～80分鐘將履帶吊吊鉤旋轉至鐵路安全限界以外。

封閉時間結束前5分鐘完成全部跨線工作，人員設備撤至安全位置，供電部門進行送電。

6 結束語

施工中嚴格按照施工方案控制，提前進行模擬演練，消除施工中可能發生的各種問題，確保了鋼橫梁架設的成功實施，為類似工程提供了借鑒與參考，尤其在有限的天窗點時間內完成跨越電氣化鐵路鋼梁的架設施工有著積極的指導意義，具有可行性及推廣價值。

參考文獻：

[1]袁書強.大跨度預應力混凝土框架墩結構受力特性及施工措施[J].城市道橋與防洪，2017（9）.

[2]袁書強.高鐵門式框架橋墩施工技術研究[J].交通世界，2017（23）.

[3]高榮峰.大西客專上跨運營鐵路框架墩施工技術[J].價值工程，2017（06）.

[4]鄭紀研，單宏偉，曹偉星，胡洋.大跨度預應力混凝土框架墩受力分析[J].現代交通技術，2016（1）.