簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)在鐵路橋梁工程中的應(yīng)用

王 進(jìn)

中交二航局第二工程有限公司

1 引言

隨著鐵路橋梁行業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，極大促進(jìn)了各地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。在我國，鐵路橋梁以先進(jìn)的施工設(shè)備、技術(shù)和工藝成為世界的一張名片。鑒于此，本文結(jié)合實際案例試分析簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)在鐵路橋梁工程中的應(yīng)用，以供相關(guān)人員參考。

2 工程案例

本工程項目地處山東膠東半島，是中國山東省境內(nèi)一條連接青島市、煙臺市與威海市的城際鐵路，線路呈西南至東北走向；為膠東半島地區(qū)城際鐵路的主干路段，也是中國“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)沿海通道的組成部分。

鐵路標(biāo)段內(nèi)大橋范圍為K172+873.24～K189+919.07，長度45.83km，本工程項目橋面共設(shè)4條線，其中1、2條為鐵路運(yùn)行正線分別位于橋面的中心位置；3、4條為安全線（始發(fā)線）分別位于橋面的兩側(cè)位置。但由于受地基沉降影響，該區(qū)段的軌道出現(xiàn)了7mm～19mm的下沉，超出了預(yù)計調(diào)整的范圍，后又多次出現(xiàn)軌道沉降，情況十分危險。根據(jù)現(xiàn)場勘察得出：該區(qū)段沿線設(shè)置了預(yù)制梁場地，可優(yōu)先選擇簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)。

3 施工技術(shù)方案比選

在本工程項目中，要想滿足設(shè)計要求，首先需要解決的是工程項目所在區(qū)域內(nèi)路基沉降問題，并將無砟軌道板回到原位。目前，有無砟軌道返工和簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)兩種施工技術(shù)方案可供選擇，具體做如下分析和比較。

（1）無砟軌道返工。無砟軌道返工指的是先通過揭板方式對軌道板進(jìn)行處理，再使用工具鑿除軌道板與底板之間的混凝土，最后按照施工方案對軌道進(jìn)行重新鋪板的一種方式。在本項目中，經(jīng)過相關(guān)人員的共同研究和測算，軌道揭板重新施工大概需要20個日歷天，產(chǎn)生的施工人員雇傭費(fèi)、機(jī)械設(shè)備使用費(fèi)、材料成本購置費(fèi)大約為219.24余萬元。

（2）簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)，通過利用機(jī)械設(shè)備于橋梁與梁體之間的梁部實施垂直頂升，再向既定方向橫向平移，待機(jī)械設(shè)備達(dá)到既定位置后重新安裝支座。經(jīng)計算，本工程項目無砟軌道采用簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)方案，施工工期大約需要6個日歷天，施工人員雇傭費(fèi)、機(jī)械設(shè)備使用費(fèi)、材料成本購置費(fèi)大約為55.8萬元左右。

（3）施工方案確定：根據(jù)本工程項目所處區(qū)域內(nèi)的實際情況并結(jié)合上述分析得出：簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)不論是施工工期還是施工費(fèi)用都優(yōu)于無砟軌道返工，故選擇簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)。

4 施工技術(shù)

4.1 總體方案

在本工程項目中，梁部擬采用頂升設(shè)備系統(tǒng)實施整平頂升，再利用豎向頂升千斤頂頂升至設(shè)計要求高度；將梁部通過橫向平移實現(xiàn)同步移動，待其滿足設(shè)計要求后調(diào)整梁部支座板上的螺栓孔，支座安裝完成，后在將軌道結(jié)構(gòu)恢復(fù)至方案設(shè)計要求的位置上即可。

4.2 詳細(xì)施工方案策劃

根據(jù)本工程項目施工現(xiàn)場的實際情況來看，還需要將橋墩頂當(dāng)作頂升千斤頂反力的基礎(chǔ)，并于墩頂分別墊壓兩塊200mm×200mm的方形鋼板作為上下支撐點(diǎn)，梁板和墩頂之間的距離應(yīng)嚴(yán)格控制在50cm之內(nèi)為宜。與此同時，受墊石具有較大空間緣由，故此本項目選擇豎向頂升千斤頂（如圖1所示）和糾偏專用液壓設(shè)備[1]。其中，豎向頂升千斤頂?shù)耐鈬睆綖?55mm，底面半徑為300mm，高為275cm，頂升最大高度為150cm，頂升噸位200t；偏專用液壓設(shè)備的規(guī)格尺寸為580cm×300cm×220cm，拉力為20t，裝置總高度為38.8cm，頂升千斤頂與梁部底部之間的空隙利用鋼墊塊完成加墊。

圖1 豎向頂升千斤頂

頂升千斤頂總重量為1216.4t（其中，梁部總重量為800t，無砟軌道及附屬結(jié)構(gòu)總重量為416.4t），單端頂升的重量是頂升千斤頂總重量的1/2，即608.2t，并與梁部每端設(shè)置6臺200t的豎向頂升千斤頂，安全儲備力標(biāo)準(zhǔn)為1.67倍，滿足相關(guān)要求（豎向頂升千斤頂安全儲備力不得小于1.5倍）；糾偏專用液壓設(shè)備分別安裝于梁部兩支座的內(nèi)側(cè)部位，并在每一個支座的附近同時再安裝3個200t的豎向頂升千斤頂，將其作為臨時支撐，保證施工人員安全[2]，頂升設(shè)備位置布置圖如圖2所示。

圖2 頂升設(shè)備位置布置圖（單位：cm）

5 簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)的應(yīng)用

5.1 液壓設(shè)備同步頂升系統(tǒng)

5.1.1 系統(tǒng)原理分析

簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)所有操作均由計算機(jī)終端控制完成，通過事先設(shè)定好的參數(shù)實現(xiàn)整個過程自動運(yùn)行。另外，簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)是一種力與位移相結(jié)合的頂升方式，而這一頂升方式又是在力與位移的雙閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上實現(xiàn)，這樣能實現(xiàn)對梁部水平位移的控制和垂直頂進(jìn)。但需要頂升設(shè)備按照所處位置進(jìn)行分組，再與位移傳感器形成閉環(huán)模式，實現(xiàn)對定金位移和梁部的控制，其精度要求為±0.1mm，這樣一來既能保證具體施工過程中四個頂進(jìn)位置的協(xié)調(diào)性與同步性，又能保證施工現(xiàn)場的安全[3]。

5.1.2 頂升設(shè)備分組

在每個橋墩的左右兩側(cè)將頂升設(shè)備分為2組，于每組分別配置3個豎向千斤頂和橫向平移裝置，將已經(jīng)安裝完成后的支座平移至指定位置。這樣一來，梁部無砟軌道的高程和坐標(biāo)監(jiān)測都能滿足相關(guān)要求[4]。其中，對于支座位置的監(jiān)測需要使用精度為±0.1mm的位移傳感器，并于每一個支座的位置上分別安裝一個豎向頂升千斤頂和橫向位移傳感器，位移值需要從終端計算機(jī)上獲取。

5.1.3 預(yù)頂升

在正式頂升工作開始之前要先進(jìn)行預(yù)頂升試驗，當(dāng)正式頂升力達(dá)到設(shè)計要求的50%以及持荷為5min～10min時，認(rèn)真檢查豎向頂升千斤頂?shù)陌踩院涂煽啃裕瑱z查梁體有無異常現(xiàn)象，在保證無異常的情況下卸載頂升千斤頂力至零，再將梁部頂升脫離至支座的1mm～2mm之處，再認(rèn)真檢查所有支座與梁體是否脫開，通過計算機(jī)終端系統(tǒng)測量梁體總重量，無異常情況后回落至原位[5]。

5.1.4 高程調(diào)整

預(yù)頂升試驗完成之后進(jìn)行正式的頂升工作，并調(diào)整梁體高程，頂升速度既不可以過快，也不得過慢，要勻速進(jìn)行，并按照設(shè)計要求完成頂升。

頂升原理如下：（1）根據(jù)頂升測試結(jié)果，在計算機(jī)系統(tǒng)中輸入頂升壓力數(shù)據(jù)值，分別設(shè)置豎向千斤頂速度和最大位移值，實現(xiàn)自動均勻加載；（2）頂升達(dá)到預(yù)定的高度后采集數(shù)據(jù)信息，對頂升系統(tǒng)實施保壓，并將各分點(diǎn)油壓鎖死，保持恒壓。

5.1.5 平面調(diào)整

頂升至一定的位置之后，需要工作人員仔細(xì)檢查梁部與支座之間的連接情況，通過液壓設(shè)備和同步頂升系統(tǒng)，頂推豎向千斤頂，完成橫向平移調(diào)整，平移至預(yù)定位置后鎖定液壓千斤頂，設(shè)置臨時支撐，平面調(diào)整原理與高程調(diào)整原理基本一致。

5.1.6 結(jié)構(gòu)復(fù)測

當(dāng)支座的位移監(jiān)測點(diǎn)達(dá)到預(yù)定設(shè)置值后，需對軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測，分別選取梁部的四塊軌道板完成復(fù)測，并檢查經(jīng)過調(diào)整后的軌道結(jié)構(gòu)坐標(biāo)是否與原設(shè)計值的坐標(biāo)相一致，如果為達(dá)到預(yù)計的設(shè)計值或者精度超出一定的范圍重新復(fù)測，直至結(jié)果符合要求為止[6]。

5.2 支座施工

調(diào)整梁部至一定位置后并鎖定，先后分別取出支座、上下板，再將原螺栓位置通過使用同樣的類型的鋼板填筑，采用無渣焊條的方式完成焊接，進(jìn)行打磨與平整，將計算機(jī)系統(tǒng)中獲得的數(shù)據(jù)信息標(biāo)記在鋼板上，調(diào)整螺栓孔位置，后再使用專業(yè)的開孔工具，按照原設(shè)計尺寸重新開孔，并做好相應(yīng)的防銹工作。

5.3 落梁

當(dāng)支座達(dá)到相關(guān)的規(guī)定與要求后，以此拆除上下支座，撤出臨時支撐，啟動計算機(jī)，讓所有的豎向千斤頂同步下落，當(dāng)復(fù)測結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)滿足了施工設(shè)計要求后施工完成。

6 結(jié)束語

綜上所述，大量實踐證明：簡支箱梁頂升及平移施工技術(shù)在鐵路橋梁工程中的應(yīng)用具有可行性。同時，通過計算機(jī)控制系統(tǒng)既保證了豎向千斤頂使用的同步性，又減少了豎向千斤頂在不協(xié)調(diào)情況下的應(yīng)力現(xiàn)象產(chǎn)生。由于無砟軌道對精度有著較高的要求，通過簡支箱梁頂升及平移及結(jié)構(gòu)復(fù)測，施工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期效果。