澄江雙線特大橋180m鋼管拱頂推關(guān)鍵技術(shù)

王勃

摘 要：基于貴南高鐵澄江雙線特大橋180 m鋼管拱整體頂升施工技術(shù)實(shí)踐，對(duì)鋼管拱整體頂升施工技術(shù)方案進(jìn)行了可行性分析，對(duì)整體頂推走行系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)加強(qiáng)單層貝雷片橫梁、頂推支撐結(jié)構(gòu)、滑道設(shè)計(jì)，對(duì)頂推系統(tǒng)的臨時(shí)拱座與拱肋通過(guò)特制抱箍連接，臨時(shí)拱座橫向貝雷梁和簡(jiǎn)支梁翼緣板間每側(cè)各設(shè)置4根精軋螺紋鋼防傾覆。采用夾軌器加緊軌道，并焊接臨時(shí)車檔對(duì)輪箱進(jìn)行限位的方式進(jìn)行鎖定，防止拱肋吊裝階段出現(xiàn)頂推。鋼管支架拆除前，通過(guò)在鋼管拱每道拱肋兩端的臨時(shí)拱座上分別安裝縱向鋼絞線并張拉，保證頂推就位鋼管拱能夠精確合龍及頂推過(guò)程的安全。工程實(shí)踐說(shuō)明：采用整體頂升方案，能消除頂升時(shí)傾覆及自穩(wěn)體系出現(xiàn)的安全隱患，保證整個(gè)頂升過(guò)程中安全可靠，為今后類似橋梁整體頂升提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；連續(xù)梁；鋼管拱；整體頂推

中圖分類號(hào)：U445.462? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2024）02-0007-03

1 工程概述

新建貴陽(yáng)至南寧高鐵廣西段GNZQ-1標(biāo)段（90+180+90）m拱加勁連續(xù)梁，為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。拱軸線采用懸鏈線，拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，采用啞鈴形變化截面形式，截面高度2.8 m，鋼管直徑0.8 m，兩榀拱肋之間共設(shè)置8道橫撐。全橋共設(shè)置16組雙吊桿，吊桿上端穿過(guò)拱肋，錨于拱肋上緣張拉底座，下端錨于梁體吊點(diǎn)橫梁下緣固定底座。

2頂推系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 頂推系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋼管拱頂推行走系統(tǒng)分為6部分：貝雷片組成的橫梁、工字鋼分配梁、可調(diào)節(jié)鋼管、行走的輪箱、液壓系統(tǒng)及夾軌器[1]。

將由貝雷片組成的橫梁作為分配荷載，行走為30個(gè)直徑為52 cm的行走輪組成的輪箱，根據(jù)行走輪與軌道間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)及風(fēng)載等因素選配50 t液壓千斤頂，液壓頂推系統(tǒng)設(shè)置于頂推前端行走輪箱后方[2]，頂推時(shí)由一個(gè)總控臺(tái)控制兩個(gè)千斤頂，同步同級(jí)施力。頂推系統(tǒng)布置如圖1、圖2所示。

2.1.1 加強(qiáng)單層貝雷片橫梁

考慮到鋼管拱及補(bǔ)強(qiáng)加固的自重[3]，利用10組間距420 mm的單層加強(qiáng)型貝雷梁，橫向間采用加強(qiáng)交叉桿鏈接。

2.1.2 頂推支撐結(jié)構(gòu)

采用直徑為351 mm的鋼管，分配梁由兩根雙拼32b的型鋼組合而成的結(jié)構(gòu)[4]。

2.1.3 頂推設(shè)備

頂推設(shè)備主要由夾軌器、60 t液壓缸、泵站、走行輪組成。左右對(duì)稱安裝在前進(jìn)方向的兩個(gè)輪箱上，夾軌器安裝在鋼軌上[5]。在4條軌道上標(biāo)記刻度標(biāo)識(shí)，來(lái)確定兩側(cè)輪箱走形距離，并在液壓缸上標(biāo)記刻度方便調(diào)整頂推同步性[6]。頂推走行系統(tǒng)布置如圖3所示。

2.2 臨時(shí)鎖定設(shè)計(jì)

2.2.1 拱肋與拱座鎖定

臨時(shí)拱座與拱肋通過(guò)定制抱箍利用高強(qiáng)螺栓固定，在臨時(shí)拱座頂端通過(guò)焊接3塊300 mm×150 mm×20 mm的加勁鋼板與拱肋下弦管連接[7]。

2.2.2 防傾覆鎖定

因兩組鋼管拱間距明顯大于臨時(shí)輪箱支座間距[8]，在進(jìn)行拼裝第一節(jié)拱時(shí)，在臨時(shí)拱座橫向貝雷梁和簡(jiǎn)支梁翼緣板間每側(cè)各設(shè)置4根φ32精軋螺紋鋼，以約束安裝第一段拱時(shí)的不平衡力。

2.2.3 頂推系統(tǒng)臨時(shí)鎖定

在拱肋吊裝階段，需將頂推系統(tǒng)在軌道上臨時(shí)鎖定，不得出現(xiàn)頂推現(xiàn)象。主要采用夾軌器加緊軌道，并焊接臨時(shí)車檔對(duì)輪箱進(jìn)行限位的方式進(jìn)行鎖定[9]。精軋螺紋鋼設(shè)置如圖4所示。

2.3 滑道布置

頂推滑道設(shè)計(jì)每側(cè)為2根P43鋼軌，滑道總長(zhǎng)265 m，中心間距10.9 m。滑道下部為厚度50 cmC30鋼筋混凝土基礎(chǔ)[10，11]。為便于調(diào)整軌頂高程，在靠近38#墩以及39#墩拱座前一節(jié)鋼軌范圍內(nèi)，將滑道基礎(chǔ)頂面降低2 cm。頂推軌道布置如圖5所示。

3拱座預(yù)緊、脫架及支架拆除

3.1 拱座預(yù)緊

為保證頂推就位鋼管拱能夠精確合龍及頂推過(guò)程的安全，鋼管拱自身需要成為自穩(wěn)定體系，主要是通過(guò)在其每道拱肋兩端的臨時(shí)拱座上分別設(shè)置縱向鋼絞線，并進(jìn)行張拉。這樣便可最大程度地消除鋼管自身產(chǎn)生的水平張力，保證鋼管拆除前的穩(wěn)定性[12]。

拱座預(yù)緊采取的措施：在兩個(gè)臨時(shí)拱座上設(shè)置4束φ15.2 mm×12鋼絞線，并在水平索布置6道直徑22 mm的纜風(fēng)繩；在拱肋端部位置設(shè)置橫向臨時(shí)加工桿件，規(guī)格為φ180 mm鋼管。

3.2 脫架及支架拆除

拱腳處的水平反力根據(jù)支架拆除順序逐步計(jì)算，拆除過(guò)程按照先預(yù)張，后拆支承點(diǎn)（僅在頂部卸載），最后張拉的順序，采用兩端張拉。支架拆除應(yīng)遵循左右對(duì)稱、前后對(duì)稱的原則。

拆除拱肋臨時(shí)支架，先拆除調(diào)整工字鋼，工字鋼采用氣割與拱肋逐步分離，分離后再拆除下部拱肋支架。拆除調(diào)整工字鋼時(shí)，采用左右前后同時(shí)切割。因拱腳與頂推機(jī)構(gòu)連接牢固，并通過(guò)鋼絞線張拉，拱肋與支架之間作用力減小，不會(huì)對(duì)拱肋造成破壞。由兩邊向中間對(duì)稱解除拱肋支座，再拆除系桿和立柱。拱肋支架拆除后，應(yīng)對(duì)拱肋與支架的接觸面除銹并按規(guī)定噴涂防銹底漆，中間漆和面漆[13]。

4鋼管拱整體頂推

4.1 整體縱向頂推

現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備2套同型號(hào)頂推設(shè)備，刻度標(biāo)識(shí)標(biāo)注在液壓缸上面。兩套設(shè)備左右對(duì)稱安裝于頂推前方的輪箱后，現(xiàn)場(chǎng)專人操作兩夾軌器并分別控制夾軌器、專人檢測(cè)兩組輪箱走形速度，1臺(tái)泵站分別控制2臺(tái)液壓缸。

專人在統(tǒng)一指揮下同步操作泵站，控制液壓缸同步頂推，夾軌器利用液壓缸推力夾緊鋼軌，使得夾軌器反作用于鋼軌上，推動(dòng)輪箱組前進(jìn)。頂推過(guò)程中時(shí)刻查看液壓缸及鋼軌刻度，如果發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)速度不一致及時(shí)調(diào)整操作，確保頂推速度一致[14]。

4.2 拱肋及頂推體系鎖定

頂推完成后，采用3種措施進(jìn)行對(duì)拱肋及頂推體系進(jìn)行鎖定：①頂推體系輪箱前后均設(shè)夾軌器進(jìn)行鎖定。②頂推體系輪箱前后鋼軌用鐵鍥塞緊。③臨時(shí)拱座橫向貝雷梁和簡(jiǎn)支梁翼緣板間每側(cè)，各設(shè)置4根φ32精軋螺紋鋼臨時(shí)固定。

5拱腳合攏

拱座混凝土施工后，對(duì)拱腳預(yù)埋段坐標(biāo)復(fù)核測(cè)量，按照實(shí)際值確定拱肋安裝段的坐標(biāo)及端部鋼軌精確定位。

頂推完成后，開(kāi)始精調(diào)，縱向定位精度采取頂推糾偏。豎向定位精度采用調(diào)整鋼軌標(biāo)高糾偏，橫向精度定位采取輪箱輪子與軌道間墊鋼板進(jìn)行糾偏調(diào)整。鋼拱調(diào)整到定位精度后，安裝拱腳預(yù)埋段與拱肋間的合龍段，按要求鎖定焊接，安裝腹板及其他零部件，直至整個(gè)鋼管拱肋拼裝安裝完成。

合龍段的施工順序：精準(zhǔn)量測(cè)兩側(cè)拱部前端之間的凈距→對(duì)已加工合龍段長(zhǎng)度按照測(cè)量所得數(shù)據(jù)切割糾偏調(diào)整→吊裝到設(shè)計(jì)指定位置→匹配件進(jìn)行臨時(shí)連接→待溫度穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)→焊接完成合攏施工。

對(duì)于已經(jīng)架好的拱部懸拼段線形的糾偏、兩側(cè)拱部懸臂段差值，在安裝過(guò)程中進(jìn)行矯正調(diào)整，讓兩側(cè)拱部前半部分偏差偏轉(zhuǎn)方向一致，偏差要保證控制在要求標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。除了拱部前段標(biāo)高在符合監(jiān)控指令要求的線形誤差外，拱部前段4點(diǎn)相對(duì)高差也應(yīng)在驗(yàn)標(biāo)內(nèi)。

合攏最佳時(shí)間應(yīng)根據(jù)至少48 h連續(xù)對(duì)周圍環(huán)境的監(jiān)控量測(cè)的溫度來(lái)確定，一般控制在10～15℃，要選擇溫度較低且穩(wěn)定的時(shí)間。

6結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)貴南高鐵澄江雙線特大橋180 m鋼管拱整體頂升施工技術(shù)實(shí)踐，得出以下結(jié)論：①由于梁寬度不能滿足在拱腳位置設(shè)置輪箱，故采用貝雷橫梁作為承載及分配荷載，由液壓千斤頂提供的動(dòng)力經(jīng)走行輪箱傳遞給走行系統(tǒng)。②臨時(shí)拱座與拱肋通過(guò)定制抱箍利用高強(qiáng)螺栓固定，在臨時(shí)拱座頂端通過(guò)焊接3塊300 mm×150 mm ×20 mm 的加勁鋼板與拱肋下弦管連接，確保拱肋定位。③在臨時(shí)拱座橫向貝雷梁和簡(jiǎn)支梁翼緣板間每側(cè)各設(shè)置4根φ32精軋螺紋鋼，用來(lái)保證在進(jìn)行安裝第一段拱時(shí)的不平衡力，防止出現(xiàn)傾覆現(xiàn)象。④在拱肋吊裝階段，通過(guò)采用夾軌器加緊軌道，并焊接臨時(shí)車檔對(duì)輪箱進(jìn)行限位的方式進(jìn)行鎖定，防止出現(xiàn)頂推現(xiàn)象。⑤為保證頂推就位鋼管拱能夠精確合龍及頂推過(guò)程的安全，在進(jìn)行鋼管支架拆除前，為避免鋼管拱自身產(chǎn)生的水平張力，需要在每道拱肋兩邊的臨時(shí)拱座上分別設(shè)置縱向鋼絞線，并對(duì)其張拉。

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