上跨高速鐵路側限低凈空架梁施工技術研究

劉 楊

(中鐵二十四局集團有限公司 上海 200433)

1 引言

隨著城市的發展車輛急劇增加，地面道路交通通行困難，因地面建筑物密集而原有地面道路又無法拓寬，立交橋和高架道路利用空間形成的多層立體的布局，能極大地緩解城市交通壓力，而被廣泛應用于高速公路、鐵路和城市道路中的交通繁忙地段。其中跨鐵路高架橋多采用箱梁預制吊裝架設的方式實現[1]，因空間受限又上跨鐵路而形成的特殊復雜環境下的高架互通立交項目，設計方案也與常規方式不同，傳統施工方法無法滿足現場施工需要。

本文以江平西路二期工程(潤揚北路互通式立交)項目高架橋跨鐵路預制箱梁架設為依托，對于側限低凈空箱梁架設進行研究[2－3]，參考類似工程的施工經驗，對預制箱梁橫移設備進行研發，同時改進施工工藝，較好地解決了跨鐵路側限低凈空預制梁架設的難題。

2 工程概況及方案確定

江平西路二期工程(潤揚北路互通式立交)是揚州市“五橫七縱”快速路網中的重要組成部分，位于江平路與潤揚路交匯處，其中潤揚路主線第14聯和C匝道第3聯上跨寧啟鐵路，設計為跨度40 m的預應力混凝土簡支小箱梁，采用現場預制梁場集中預制加工、場內吊裝或架橋機架設的施工工藝。本工程上跨寧啟鐵路主線共計14片預制梁，匝道4片，預制梁高2.35 m、底板寬1.4 m，邊梁頂面寬2.75 m，中梁頂面寬2.5 m。預制梁邊梁單片最大重量為193.4 t，為減少后期封鎖施工，邊梁上鋼護欄及底座一并吊裝，合計最大總量為201.2 t。預制梁架設平面圖如圖1所示。

圖1 預制梁架設平面圖

主線箱梁采用JQGS280/55型公路架橋機架設，潤揚路R14聯R14-1-1＃箱梁大里程和R14-2-1＃箱梁小里程位于C匝道C07＃蓋梁下方，箱梁與C07＃蓋梁凈空僅50.9 cm(見圖2)，邊梁與匝道上下重疊，側限低凈空，架橋機架梁受架橋機機身尺寸限制，無法一次性架設到位[4]。并且本工程涉及到上跨鐵路施工，根據上海鐵路局要求，必須對鐵路進行封鎖，在“天窗”內，即火車運行間隔期內進行施工[5]，鐵路封鎖天窗期時間有限，側向凈空受限箱梁需要在一個封鎖天窗內架設就位，在有限的時間內，快速、準確地確保側限低凈空的預制箱梁架設到位，同時保證鐵路運營安全是本工程施工的重難點。

圖2 預制梁架設立面圖

項目團隊開展了技術攻關，設計研發一套橫移設備，通過橫移設備將預制箱梁橫移到設計位置落梁。如圖2所示，采用架橋機先將1＃梁架設在2＃梁位處擺放的橫移設備上，然后通過橫移設備將預制梁橫移到1＃梁位落梁到位。

3 橫移裝置設計

橫移裝置包括滑道梁、滑靴、頂推千斤頂和液壓控制系統等，各裝置的設計如下:

3.1 滑道梁設計

每根滑道梁長度為4 m，共加工4根，根據現場實際情況在相鄰蓋梁上分別布置2根。選用雙拼 25b工字鋼加工滑道梁，在兩工字鋼頂面焊接一塊寬為22 cm、厚為2 cm的鋼板，滑道頂面打磨光滑。雙拼工字鋼底板焊接一塊寬為23 cm，厚為1 cm的鋼板，增強滑道梁的整體性和平整性。工字鋼兩側用高為23.5 cm、厚為1 cm、寬度為5 cm的鋼板作為加強筋板，加筋板沿工字鋼縱向每50 cm設置一道。滑道梁的腹板設置用于插頂推千斤頂的銷孔，銷孔開孔直徑為66 mm，設置間距為1 m，兩側用12 mm厚直徑為105 mm的鋼板焊接，兩根工字鋼插銷孔用鏜孔制作，必須保證兩根工字鋼插銷孔的同心度。兩節滑道梁之間的連接板采用300 mm×200 mm×20 mm鋼板制作，用4根φ50 mm銷子連接，插銷孔定位必須精確，做到每根滑道梁都能夠互換連接，接縫光滑平整，間隙小于1 mm。滑道梁加工完成后檢查滑道梁各結構的焊接質量以及滑道梁上面板整體的平整性，所有電焊連接必須牢固，焊縫高度達到10 mm。滑道梁設計見圖3。

圖3 滑道梁設計

3.2 滑靴設計

滑靴采用1 850 mm×250 mm×40 mm鋼板作為支撐板，兩側焊接1 850 mm×100 mm×10 mm鋼板作為導向，在滑靴底部焊接3 mm厚的不銹鋼板，增強摩擦面的光潔度，不銹鋼面板開孔焊接，并打磨光滑平整；頂推千斤頂耳座支撐鋼板采用3 cm厚的鋼板制作，靠板采用250 mm×170 mm×30 mm鋼板制作，耳座銷孔直徑為φ81 mm。所有電焊連接必須牢固，焊縫高度不小于12 mm。滑靴設計見圖4。

圖4 滑靴設計

3.3 頂推千斤頂設計

千斤頂底板采用2 110 mm×250 mm×30 mm鋼板，支撐板采用303 mm×360 mm×30 mm規格鋼板，支撐板內側用10 mm鋼板當作筋板用于加強，間距為40 mm。支撐板下口開孔直徑為φ66 mm，支撐板銷子中心與千斤頂銷子中心距離為233 mm。頂推千斤頂尾部支座耳板采用30 mm厚鋼板制作，耳板銷孔的直徑為81 mm，左右分別用兩塊12 mm厚的筋板作為加強，加工時確保左右兩塊耳板銷孔的同心度，千斤頂尾部與底座通過φ80 mm鋼銷連接。頂推千斤頂前端通過抱箍將其與底座連接在一起，抱箍板采用336 mm×100 mm×10 mm鋼板制作，底面用兩套M12螺釘固定在支撐板上。千斤頂底板加工時底板與支撐板焊接必須牢固，同時確保兩者垂直。千斤頂底座的加工尺寸必須準確，確保千斤頂與滑靴連接時在同一條直線上。頂推千斤頂使用時通過φ65 mm鋼銷作用在滑道梁上，作為頂推支反力。頂推千斤頂設計見圖5。

圖5 頂推千斤頂設計

橫移裝置設計原理:預制梁自重通過滑靴作用在滑道梁上，千斤頂頂推作用力克服滑靴與滑道梁之間的摩擦力，帶動箱梁和滑靴整體橫向移動。

預制梁自重作用在滑靴后滑靴與滑道梁之間產生的最大摩擦力為f，當千斤頂頂推力F≥f時，便可滿足千斤頂頂推箱梁橫移的目的[6]。為保證箱梁橫移順利進行，千斤頂頂推力應大于最大摩擦力1.5倍左右。計算公式如下:

F≥ff＝μ·G

式中，G為預制箱梁自重(kN)；F為千斤頂頂推力(kN)；f為最大摩擦力(kN)；μ為不銹鋼與鋼板間的摩擦系數，取0.15。

R14聯R14-1-1＃梁與鋼護欄以及底座自重合計為201.2 t，通過驗算，選取液壓千斤頂規格為60 t，行程為1.5 m，滿足使用要求。

4 箱梁橫移施工操作要點

4.1 施工工藝流程(見圖6)

圖6 箱梁橫移施工工藝流程

4.2 施工準備

(1)調平滑軌底座

需要橫移的R14-1-1＃梁為邊梁，因邊梁上翼緣加寬且鋼護欄及底座安裝后橫移導致箱梁重心不居中，同時蓋梁頂部設置有2%的橫坡，為防止箱梁橫移傾覆，采用M50灌漿料將RYL39＃和RYL40＃蓋梁頂部滑道梁鋪設區域調整為水平，保證箱梁橫移施工安全。

(2)箱梁架設準備

預制箱梁架設前，對箱梁進行檢查，確保箱梁上無雜物及易漂物，松散的混凝土塊全部清理完畢。對現場預制箱梁進行尺寸復核，內容包括梁長、梁寬、梁高，精確標定支座中心線，標定箱梁吊點，標定對應的支座間距離，在墩臺上標出梁號、梁頭中心線、邊線和端線，梁體就位時按照繪制的位置線準確就位。以箱梁底橫向中心對稱間距1.0 m沿箱梁縱向繪制2條直線，作為落梁千斤頂放置中線。箱梁采用球形鋼支座，提梁后采用螺栓將支座與箱梁預埋鋼板連接，支座下螺栓因長度不滿足橫移要求，待箱梁落梁前安裝到位。

(3)橫移及落梁裝置布置

本工程需要在RYL39＃墩和RYL40＃墩蓋梁頂設置橫移裝置，如圖7所示，先將2根長4 m的滑道梁水平擺放至蓋梁上，滑道梁與蓋梁間應抄墊密實，有縫隙處采用1～3 mm的薄鋼板支墊，兩根滑道梁采用4根φ50 mm銷子連接牢固。在滑道梁上分別安裝滑靴和頂推千斤頂，滑靴與頂推千斤頂通過φ80 mm鋼銷連接，頂推千斤頂底座下通過φ65 mm的銷子將頂推支反力作用在滑道梁上。分別在RYL39＃和RYL40＃蓋梁各放置2個80 t的落梁千斤頂，連接液壓油泵調試完畢，等待箱梁橫移到位后將千斤頂對稱布置在梁底落梁。

圖7 橫移及落梁裝置平面布置

(4)液壓千斤頂調試

本工程共需要2臺頂推千斤頂和4臺落梁千斤頂，同時準備1臺頂推千斤頂和1臺落梁千斤頂備用。千斤頂使用前檢查千斤頂的出廠合格證，并將千斤頂與液壓泵連接調試[7]，確保千斤頂、液壓泵等運轉機構靈活可靠，全行程范圍內無松緊現象，上升平穩，限位可靠，使用正常。

4.3 架橋機架梁及臨時落梁

架橋機架梁及臨時落梁至滑靴上施工工藝流程:輪胎式運梁車裝梁(梁體捆綁穩固)→運梁(沿途觀察)→喂梁(保證運梁車與架橋機前天車同步前移)→架橋機架梁(攜梁前行，橫向移動到滑靴正上方)→落梁至滑靴上(平穩下落)→預制梁穩固(預制梁與滑靴通過手拉葫蘆固定)。

4.4 箱梁橫移施工

如圖8所示，架橋機將箱梁下落在靠近2＃梁的位置，采用人工移梁的方法，將箱梁橫移到1＃梁墊石位置[8]，箱梁需橫移約3.3 m到位。

圖8 箱梁橫移施工立面圖

箱梁橫移裝置按照圖7所示組裝完畢，滑道梁底部抄墊水平、穩固，檢查確認無誤后，架橋機將箱梁準確下落就位在移梁滑靴上，用手拉葫蘆將箱梁與滑靴鎖定牢固。

箱梁兩端同步打開液壓油泵開關，千斤頂慢慢頂進帶動滑靴將箱梁緩慢向梁位移動，千斤頂頂進的速度控制在0.5 m/min左右，箱梁移動速度應保持基本一致。兩側指揮人員每分鐘報一下頂推距離，偏差大于2 cm時，需要臨時關掉一端的液壓油泵，直到調整到梁兩端頂推距離一致為止。

同時橋面上設專人查看梁體與前后箱梁之間的縫隙，以便隨時調整箱梁縱向位置。當箱梁向一側(a側)發生縱向偏移時，應先停止另一側(b側)千斤頂的頂進，只將a側的千斤頂稍微向前頂進，此時將箱梁產生一個小的縱向偏移，再同時頂進兩側千斤頂，a側千斤頂頂進慢點，b側頂進快點，直至兩側千斤頂頂進距離相等為止。重復以上動作，將箱梁兩側縫隙調整至滿足設計要求為止[9]。

橫向頂推完成一個千斤頂行程后，千斤頂回油回縮，將滑道梁上的銷子往前挪移一個，繼續以上步驟，將箱梁向梁位橫移。

橫移箱梁與梁位僅剩50 cm距離時，降低千斤頂頂進速度，將箱梁緩慢橫移至梁位，確保一次對位準確。

4.5 支座體系轉化落梁就位

(1)箱梁橫移到位后，解開箱梁與滑靴連接的手拉葫蘆，用方木將箱梁外側翼緣簡易支撐。在兩端蓋梁上的預制梁底部各設置2臺80 t液壓千斤頂，千斤頂嚴格按照梁底畫的落梁千斤頂中線布置，確保兩個千斤頂沿梁底中線對稱布置。

(2)兩端液壓千斤頂依次將箱梁頂起約3 cm，抽出滑靴和橫移軌道，安裝支座下螺栓。

(3)箱梁下落，先將RYL40＃單向活動支座端箱梁支座下落至墊石上，再落RYL39＃雙向活動支座端，嚴禁兩端同時起落梁。

(4)箱梁兩端支座均下落到位后，用鋼筋將預制箱梁與鄰跨的箱梁焊接連接。

5 架梁各工況注意事項

箱梁架設施工準備、架橋機架梁、箱梁橫移、落梁等工況下，為保證架梁施工質量和安全，特別需要注意以下事項:

(1)營業線施工嚴格按照鐵路封鎖施工預案的相關措施組織施工，設置駐站聯絡員、現場防護員和安全員等，確保營業線施工安全。

(2)鐵路營業線施工前組織召開Ⅱ級封鎖施工預想會、預備會、點名會，對現場條件、外部條件、施工技術、防護人員、物資設備、機械等準備工作做詳細的檢查，確保現場施工準備充分，滿足鐵路Ⅱ級封鎖施工要求。

(3)施工前詳細檢查鋼絲繩、千斤頂、液壓泵、滑道梁、滑靴等設備的性能，確保性能良好。

(4)架橋機架梁，落梁到滑靴上時，嚴格控制預制箱梁與兩頭箱梁之間的縫隙，確保橫移箱梁兩頭縫隙基本一致，滿足設計要求。

(5)安裝滑靴前，在滑道梁上涂抹黃油，降低滑靴與滑道梁的摩擦系數[10]。

(6)箱梁兩端的滑道梁應平行擺放，滑道梁底部抄墊密實，同一端的兩個落梁千斤頂處支撐面應水平，確保兩個千斤頂受力基本一致。

(7)因邊梁重心偏移，箱梁落在滑靴后需要將箱梁與滑靴用手拉葫蘆固定牢靠，防止箱梁橫移時傾覆。

(8)箱梁橫移時，梁兩端通過對講機聯絡，設置專人負責箱梁橫移統一指揮，確保箱梁兩端橫移速度、橫移距離、縱向位置基本一致[11]。

(9)箱梁橫移到位落梁時，落梁千斤頂嚴格按照畫線對稱分布在梁底，起落梁時千斤頂頂升和下降應保持勻速、緩慢的原則，先將箱梁的一端下落至墊石上，再落另一端，嚴禁箱梁兩端同時起落落梁千斤頂[12]。

6 結束語

由于施工現場側向空間受限，架橋機和履帶吊架梁等常規施工方式均無法滿足現場架梁要求，同時鐵路營業線施工要求施工工藝安全高效，本文通過參考類似工程的施工經驗，研發設計制作的箱梁橫移裝置，在55 min內完成了整個箱梁橫移施工，施工裝置操作簡單，安裝精度高，安裝速度快，能夠輕松地解決空間受限時的架梁難題，同時整個施工過程安全平穩，確保了施工本身的安全質量，更有力保障了高鐵運行安全，能夠適用于跨鐵路天窗期封鎖施工。本裝置在江平西路二期工程跨鐵路側限低凈空架梁施工中的成功應用，為以后類似工程施工起到了借鑒作用。