沈陽快速路工程跨鐵路鋼梁頂推轉體組合施工技術

王振東

（中鐵九局集團第七工程有限公司，遼寧 沈陽 110044）

1 工程概況

沈陽市勝利大街快速路（攬軍路-渾南大道）工程西起沈陽二環騰飛一街路口，上跨沈山上行線、沈大高速上下行等六條鐵路線路，東至勝利大街，而后沿勝利大街向南700m落地。總體設計方案為新建雙幅匝道橋將既有二環高架與勝利大街連通，實現二環西向與勝利大街南向互通。上跨沈大高速上下行等五條鐵路轉體鋼梁分為左、右線兩部分，其中左線里程為ZK0+321.1～ZK0+453.1，為2×66m連續鋼箱梁；右線部分里程為YK1+617.14～YK1+760.14，為2×50+43m連續鋼箱梁。高架橋左、右線鋼箱梁分別位于既有二環橋北、南兩側，與沈大高速下行線分別相交于沈大高速下行線K392+692.9、K392+651.1，左線斜交86.4°，右線斜交88.1°。鋼箱梁全寬12m，均采用單箱雙室截面，等高度連續鋼箱梁梁高（中心處）2.695m，橫坡為單向1.5%。左線鋼梁部分線路變坡點ZK0+381.06縱坡為+5.59%和-3.5%，豎曲線=2500m。右線鋼梁部分線路縱坡+5.5%，豎曲線=1800m。左線鋼箱梁轉體部分主梁長50.1+47.2m，總質量約為2069噸（含下部及附屬），右線鋼箱梁轉體部分主梁長50+52m，總質量約為1855噸（含下部及附屬）。

2 總體施工方案

2.1 拼裝、頂推鋼梁

左線轉體鋼箱梁設計位置位于既有二環橋北側，轉體主墩（臨時鋼支墩）位于勝利大街西側非機動車道處。鋼箱梁拼裝位置位于勝利大街西側非機動車道處，主梁長50.1+47.2m共計97.3m。拼裝平臺長度64m，利用“平坡”頂推，頂推水平線高程為57.927m。鋼梁分三次拼裝、二次頂進，共計頂進66.8m，跨越沈陽市二環橋。左線鋼梁頂推支架布置如圖1所示。

圖1 左線鋼梁頂推支架布置圖

右線轉體鋼箱梁設計位置位于二環橋南側，轉體主墩41#位于沈鐵火車頭佳園內沈大高速線西側。右線主梁長50+52m。拼裝平臺長度為64m，利用“平坡”頂推，頂推水平線高程為58.627m，分兩次拼裝、三次頂進。共計頂進105m，跨越沈陽市二環橋。右線鋼梁頂推支架布置如圖2所示。

圖2 右線鋼梁頂推支架布置圖

2.2 拆除導梁、整體落梁

鋼梁頂推到位后，先用汽車吊拆除導梁，再鋼箱梁多點整體落梁。左線落梁最大高差1.994m，右線落梁最大高差4.028m。

2.3 鋼梁與墩柱、臨時轉體墩進行臨時固結、拆除支架

左線通過精軋螺紋與臨時轉體墩連接牢固，右線通過鋼箱梁內部安裝精軋螺紋與41#墩連接。澆筑41#剩余混凝土和箱梁內配重混凝土進行固結，待混凝土強度達到設計要求后，拆除頂推臨時支架。

2.4 鋼梁轉體就位、合龍成橋

左、右線兩個T構同時轉體，左線逆時針轉體右線順時針轉體，左線轉體角度為91.6°，右線轉體角度為90°。轉動到位后封固轉盤，再進行主邊跨合龍段施工（跨越沈大高速等5條鐵路線路）。

3 鋼梁拼裝支架、頂推支架、落梁支架搭設

考慮減小支架基礎施工時對既有鐵路路基的影響，鋼梁拼裝平臺左、右線中心對照設計中線分別外轉91.6°、90°。鋼梁頂推施工共需設置10組支架，其中左線布置4組C30擴大混凝土支架基礎（換填1.5m尺寸7×7m），右線布置5組C30擴大混凝土支架基礎（換填1.5m尺寸7×7m）及1組含Ф1.0m鉆孔樁的支墩基礎。混凝土支架基礎為C30鋼筋混凝土形式，尺寸為6.0×6.0×1.5m，鉆孔樁基礎為1.6×5m。每個支架設置4根鋼管立柱，每組8根，立柱采用Ф478×10mm鋼管，立柱間采用Ф325×8mm鋼管焊，上部為H400×400×13型鋼為橫梁的支架。立柱與連接系采用在廠組裝后運至現場整體吊裝的方式安裝，最后連接縱聯桿件。順頂推方向鋼管間距為3.0m，距離基礎外側1.0m；垂直頂推方向鋼管距離為2.0m，距離基礎外側1.5m，拼裝支架位置隨按頂推距離及梁段劃分進行現場實際布設。鋼箱梁頂推支架與鋼箱梁拼裝支架同步施工。頂推支架兼作拼裝支架和落梁支架使用。頂推支架示意見圖3。

圖3 頂推支架示意圖

4 鋼梁拼裝

鋼箱梁從廠內運輸至現場后，采用汽車吊進行架設。鋼梁節段吊裝到位后，及時安裝定位匹配件，匹配件連接應保證箱口截面對角線尺寸、焊縫間隙及板面錯位符合允許偏差要求，及時加焊碼板固定。滿足焊接要求后進行梁段環形焊縫的焊接。每完成一個梁段的安裝，復測鋼梁橋軸線、標高等數據，作為下一梁段的安裝控制依據。

5 鋼梁頂推

左、右線鋼梁均采用步履式千斤頂的頂推方式。采用步履式頂推的原因如下：1） 鋼梁底板在豎曲線上，順橋向梁底高差較大，利用豎向鋼墊塊可調整支點處高差。2） 步履式千斤頂頂推時，對臨時支墩產生的水平推力很小。3） 通過豎向液壓系統的控制，可以自動適應頂推主橋、支架及基礎的變形，使頂推更安全可靠。

為保證鋼梁縱移穩定，左右線采取“平坡”頂推方式，即以梁底最高點標高加上步履千斤頂作業高度確定為頂推水平線，將鋼梁兩端調為水平，鋼梁拼裝時按照此水平線確定安裝標高。左線鋼梁處于豎曲線的圓曲線上，臨時墩轉體墩處梁底最高，其標高為56.046m，加上步履千斤頂作業高度1.35m，頂推水平線標高為57.396m。右線鋼梁前端梁底標高為53.422m，尾端順橋向頂推時共設置24個頂推點。根據頂推工況計算，左線臨時支點最大5805kN，右線臨時支點最大5895kN，選取2臺650t步履式液壓千斤頂布設在每個頂推點上（2×650×10/5895=2.2>1.5，滿足規范要求）。利用“頂”“推”“降”“縮”4個步驟交替進行，即先將鋼箱梁整體頂升托起，然后頂推平移油缸向前推送一個行程，將鋼箱梁整體下降置于豎向支承結構上，頂推平移油缸再縮缸到底，完成一個行程的頂推，繼而進行下一個循環，通過往復頂推步驟，最終將鋼箱梁頂推到設計位置。

6 鋼梁落梁

落梁采用多點同步落梁的方式，左線小里程落梁高度1.994m，大里程處落梁高度1.666m。右線小里程處落梁3.855m，大里程處須抬高0.14m。鋼箱梁頂推到位后，更換落梁千斤頂并設置落梁墊片。安裝液壓同步頂升系統設備，包括液壓泵源系統、頂升器等。調試液壓頂升系統，確認無異常情況后，開始落梁作業。每次落梁高度控制在100mm以內，直至每點落梁到位。另外為防止梁體在落梁過程中梁體發生滑移，在轉體主墩處落梁支架與鋼箱梁底板設置限位裝置[3]。

7 鋼梁與轉體墩固結

在鋼箱梁跨二環完成頂推后須拆除臨時支架，并進行轉體墩與鋼箱梁的體系轉換，形成臨時固結并達到待轉條件。

左線轉體臨時墩，立柱采用支墩立柱采用Ф609×10mm鋼管3×3布置，鋼管柱底部采用法蘭盤與基礎預埋鋼板焊接，鋼管柱連接以及柱頂用法蘭+錨栓形式，總體高度13.19m。立柱間采用Ф325×8mm鋼管焊接，使臨時支墩形成整體。柱頂縱橫向采用三拼I56a工字鋼作為主梁，橫向工字鋼橫梁與梁體采用φ32mm精軋螺紋鋼筋作為臨時固結。

右線41#轉體主墩，臨時固結采用在轉體墩柱中預埋直徑32mm的精軋螺紋鋼筋并澆筑混凝土，將墩柱與鋼箱梁固結成整體的形式。共設置精軋螺紋鋼筋40根，每根長度為3.11m。在施工墩柱時保留2m高墩頂不進行施工，當頂推就位后根據預埋精軋螺紋鋼筋位置進行墩身剩余段混凝土施工，同時進行鋼箱梁內固結混凝土，墩身及鋼梁間固結混凝土澆筑，保證固結的整體精準、穩定。右線41#轉體主墩頂錨固如圖4所示。

圖4 右線41#轉體主墩頂錨固立面（單位：cm）

8 鋼梁同步轉體

采用兩個T構同時轉體，左線T構逆時針轉體，右線T構順時針轉體，左線T構長50.1+47.2m，右線T構長50+52m，轉體部分自西向東共跨越5條鐵路，依次為沈大下行線、沈大Ⅲ線、沈大上行線、沈大高速下行線、沈大高速上行線。轉體系統由上盤、下盤、轉體支座、撐腳、滑道、牽引索、牽引反力座、轉體牽引體系、助推系統、限位裝置及微調系統組成。兩套智能連續轉體千斤頂等力、連續平穩施加平衡力，以轉體支座中軸為圓心轉動至設計位置。左線采用平衡轉體，由于轉體T構為不對稱，先經過理論計算進行初步配重，再進行精確稱重、配重。右線由于轉體T構要上跨40#、42#墩，為保證梁體上跨42#墩有足夠的安全距離（42#墩未施工墊石高度為15cm，支座高度為22cm，楔形鋼板2.5cm，合計39.5cm。該處梁體下撓27.9cm，41#墩小里程側撐腳下落1cm，42#墩頂處梁底提升22cm。最后42#墩處梁底到墩頂高差33.6cm），因此采取40#墩轉體后澆筑，轉體部分采用小里程側撐腳“落地”的不平衡姿態轉體。

最后封鎖鐵路線正式轉體，左線轉體角度為91.6°，右線轉體角度為90°，轉體時間按照0.01～0.02rad/min計算，轉體共需時間約80～90分鐘。

9 線形調整、合龍成橋

鋼梁轉體到位后，按照先調整高程，再調整水平軸線的順序，將鋼梁初步調整到位。調整就位后，先在撐腳和滑道打入鋼楔并焊牢，然后進行上、下轉盤封固施工。

左線鋼箱梁轉體前需要搭設合龍臨時支架，用以箱梁轉體就位后的支護穩定以及合龍段鋼箱梁拼裝支撐。臨時支架基礎采用鋼筋砼擴大基礎，立柱采用鋼管制作而成。左線小里程設兩處支墩，大里程設置1處，每處設置12根立柱，鋼管支架采用φ478×10mm，支架連接系采用φ325×8mm。上部為HM488×300型鋼為橫梁的支架，擴大基礎為3m×12m×1m。在臨時支架上用千斤頂將轉體部分鋼梁調整到成橋線形高程，再拼裝合龍段。合龍段采用整體吊裝方案，一次焊接成型，左線小里程處27.9m分為4段、大里程處6.8m分為2段，分別進行吊裝焊接，最大節段質量為75.61噸。合龍段鋼梁安裝成型后，再安裝11#墩支座及澆筑墊石混凝土。待墊石混凝土強度達到100%后，拆除臨時轉體墩，拆除臨時支架，完成體系轉換。左線合龍支架布置如圖5所示。

圖5 左線鋼梁合龍臨時支架布置圖

右線鋼梁，在40#、42#墩旁設置輔助支架。輔助支架形式同左線臨時支架。利用輔助支架，采用千斤頂將鋼梁調整到成橋高程。安裝40#、42#墩支座，澆筑墊石混凝土。待混凝土強度達到100%后，拆除輔助支架。右線輔助支架布置如圖6所示。

圖6 右線鋼梁輔助支架布置圖

10 結語

該工程采用頂推解決了鋼梁跨越既有二環高架橋拼裝橋梁，利用轉體解決了跨越既有鐵路，使沈陽二環實現了“南移”。頂推、轉體兩種工法結合，給工程項目施工提供了更多的可行性，總結以下4點收獲，期望能給予類似工程一些借鑒。1） 步履式千斤頂頂推方式適合于對頂推速度要求不高、不受封鎖時間影響情況的施工，大約每小時2～3m。它減小支架水平推力，更適應支架和基礎變形。2）臨時轉體墩應用，解決了因臨近既有鐵路太近無法利用主體橋墩進行轉體的情況。3） 右線41#轉體主墩二次澆筑，解決了臨時固結在轉體墩柱中精軋螺紋鋼筋預埋的問題。4） 通過“主動”不平衡轉體，解決了梁體上跨墩柱高差的問題。