鋼箱梁跨既有鐵路頂推施工分析

劉學成

摘 要：隨著我國鐵路建設的迅猛發展，客運專線、電氣化鐵路貫穿于各個城市之間，為確保既有營業線路正常通行，降低線路影響，同時最大限度保障既有營業線路安全，在當前跨線橋施工中，鋼箱梁頂推施工工藝被廣泛采用，本文主要對跨鐵路鋼箱梁頂推的幾種頂推方式進行分析研究。本次分析內容以在建的沈陽市快速路項目為依托，結合已完成設計的跨鐵路鋼箱梁頂推進行說明。

關鍵詞：跨既有營業線;鋼箱梁頂推;步距式頂推;連續式拖拉頂推;步履式頂推

1 工程的基本情況

1.1工程概況

沈陽市快速路-勝利大街快速路左線匝道橋7#-10#連續鋼箱梁（45+36+35）與沈山上行線相交于沈山上行線K3+925，斜交48.1°，距既有鐵路高度大于6.8m。連續鋼箱梁全寬為8.0m，單箱三室;鋼箱梁外形按曲線設計。梁高（中心線處）均為2.095m，底板水平，橫坡通過調整腹板高度形成。鋼箱梁頂板厚度16～30mm，底板厚度16～30mm，腹板厚度16mm。左線匝道橋縱坡為5.5%，橫坡為1.5%。其中8-9#為跨既有線頂推施工，頂推段高架橋下部結構為花瓶式實體橋墩，墩身平均高度12米。作業平臺及臨時支墩結構形式為擴大基礎，φ800*10mm鋼管，斜撐采用φ426*6mm鋼管，每個臨時支墩由4個立柱組成，橫向排列，臨時支墩最大跨度23米，頂推前導梁長度17米，既有線路中心至頂推前端支墩中心距離13.5米，最大頂推距離15米。

1.2既有營業線情況

既有鐵路營業線為沈山線上行線，電氣化鐵路路基段，運輸等級為繁忙線路，橋梁所處區段最長封鎖時間180分鐘。鐵路運輸管理單位局為保障行車安全，要求跨線部分頂推作業必須在封鎖時間內進行。

2 鋼箱梁跨鐵路頂推施工工藝以及控制要點

2.1頂推施工原理

頂推施工原理是沿橋梁縱軸方向的后臺設置支架平臺、安裝滑道設施，拼裝完成鋼梁和前導梁后，采用特殊的動力裝置推動梁體沿縱向滑移跨過既有道路的施工方法。

2.2頂推施工工藝流程

支架基礎施工→搭設臨時支墩→安裝動力及糾偏裝置等→頂推段鋼箱梁吊裝、焊接→安裝導梁→安裝牽引設備→頂推前技術檢查→分段頂推→鋼箱梁就位→拆除導梁→落梁固定→頂推完成。

2.3鋼箱梁跨鐵路頂推施工控制要點

（1）頂推過程中梁體、橋墩、作業平臺的安全性。

（2）根據結構物特點，要求頂推作業的速度控制。

（3）頂推過程中梁體的精準度控制。

3 鋼箱梁頂推施工的三種頂推方式分析介紹

3.1步距式頂推

施工中采用液壓千斤頂頂推或用穿心千斤頂作為頂推動力裝置。為了使多臺千斤頂同步運行，采用主控臺控制各個泵站操縱千斤頂，既可集中控制，又可分級調壓，也可以限定差值（各墩臺設計允許的水平推力與施加給各墩臺的不平衡推力之差），屬于傳統式頂推方式。但使用普通千斤頂設備的步距式頂推是以水平千斤頂的工作行程為一個頂推步距，當水平千斤頂回程時，梁體便停止前移，降低了頂推的速度。對于墩臺而言，每一個頂推步距都將經歷從靜摩擦到動摩擦再到停止的過程，墩臺頂部的位移也隨之從零→最大→較小→零這樣周而復始的變化。同時，每當頂推力克服了靜摩擦力時，梁體便突然前移，而由于動摩擦力比靜摩擦力小，水平千斤頂的油壓隨之下降，梁體前移速度也隨之減慢，這就是梁體爬行現象。

3.2連續式拖拉頂推

施工中采用連續串聯穿心千斤頂裝置實現連續式拖拉頂推，在頂推前方墩身設置反力座，通過連續千斤頂的連續工作，使梁體的頂推作業實現連續進行，避免了步距式頂推時梁體的“爬行”現象及對墩臺的反復沖擊，同時也提高了頂推效率。

根據以上情況分析，連續式千斤頂無回程過程，頂推速度較快，可配合四氟聚乙烯滑板或滾軸滑道，更好的降低梁體與滑道間的摩擦力，提高頂推速度。頂推中只需首此啟動時克服靜摩擦力，對墩身頂反力座沖擊較小，安全性較高。

3.3步履式頂推

采用步履式頂推設備，在計算機液壓系統的控制下，頂升液壓缸抬起鋼箱梁，液壓缸平移完成向前運動，頂升液壓缸收縮缸，使鋼箱梁落在臨時支撐墩上，平移液壓缸并縮回，以完成一個行程的頂推操作。步履式頂推操作過程是一種自平衡的推壓動作過程。在滑動過程中，鋼箱梁經常出現側偏，但可以使用側移液壓缸來校正偏差。頂升液壓缸配有壓力傳感器，可以在滑動過程中監控負載情況防止過載。用于頂升，平移和側移液壓缸配有位移傳感器，可以在滑動過程中實現位移監控并便于控制。

4 結合本工程情況確定頂推方案

4.1三種頂推方式特點歸納

根據跨越鐵路、公路以及其他建筑物的不同特點，為更好地滿足施工要求，可根據情況選擇相對適合的頂推方式。步距式頂推，頂推速度相對適中，頂推精度適中，但工藝相對成熟，在墩身高度較低，其他要求比較不是很嚴格的情況，可以選擇采用。連續式拖拉頂推，頂推速度快，頂推精度相對較低，安全性較高，在頂推施工時間要求嚴格且頂推跨度不大的情況可以采用。步履式頂推，頂推速度慢，精度高，安全性較高，可在頂推時間無嚴格要求，頂推過程糾偏困難，頂程較大的條件下采用。

根據對比情況分析，本工程頂推施工要求跨線施工需在封鎖時間內進行，對頂推速度有嚴格要求，同時上跨既有營業線，必須確保線路及鐵路設備安全。步履式頂推速度較慢，每個封鎖點頂推進度有限，需多次封鎖線路，并長時間處于懸臂狀態，對線路影響較大，不適用于本橋。所以本橋的頂推方式在連續頂推和步距式頂推中選擇。

4.2方案對比分析

4.2.1步距式頂推情況分析

步距式頂推每個頂推循環過程需要10-15分鐘，每個頂程可頂推0.6米，每小時最多頂推3.6米，所需跨線路推距離15米，導梁搭接支墩至少需要240分鐘左右，在沈山上行線本橋施工區段每天封鎖時間最大180分鐘的條件下，一次封鎖無法完成前導梁搭接支墩，在封鎖結束后至下一次封鎖前，橋梁將處于線路上方懸臂狀態，對鐵路行車安全存在一定的安全隱患。

4.2.2連續式拖拉頂推情況分析

連續式拖拉頂推每個頂程間無時間間隔，根據本橋重量計算，每小時可頂推6-8米，所需跨線路推距離15米，導梁搭接支墩需要150分鐘左右，在一次封鎖內可完成前導梁搭接到支墩，并預留一部分時間進行精度調整，對鐵路行車安全及運輸影響較小。

4.2.3對比選擇

連續式拖拉頂推相較步距式頂推速度快，前導梁可以在一次封鎖時間內搭接到臨時支墩上，避免出現跨線路懸臂狀態，對線路安全威脅較低，同時對墩頂位移沖擊較步距式頂推低，結合本橋特點，經多次研究討論，最終選定以連續式頂推搭配滾軸滑輪平臺來完成本橋頂推施工。

結語：

鋼梁頂推施工技術具有效率較高，并且能夠降低交通防護設施費用的優勢，目前在跨鐵路橋梁工程中也得到了有效的應用。根據不同條件選擇合適的頂推方式，即縮短施工工期降低對既有線路影響，又保障線路安全。隨著頂推技術的不斷創新，頂推設備自動化的不斷完善，頂推技術也將在鐵路工程、市政交通、公路橋梁建設中廣泛使用。

參考文獻：

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