王玉府 趙成貴
(中鐵大橋局集團第四工程有限公司 南京 210031)
津秦鐵路豐南跨津山特大橋處以113 m 系桿拱橋式跨越津山鐵路下行線和豐胥聯(lián)絡(luò)線2條鐵路線,與既有線路的的夾角為15°。津山鐵路下行線相交里程為K254+681m,113m系桿拱771號墩位于既有津山鐵路下行線西側(cè),772號墩位于豐胥聯(lián)系線與津山鐵路上行線中間的夾心地帶內(nèi)。系桿拱橋式布置見圖1。
圖1 系桿拱橋式布置圖(單位:cm)
圖2 系桿拱橫斷面圖(單位:cm)
主橋結(jié)構(gòu)形式采用洛澤體系的提籃式鋼管混凝土系桿拱橋,橋梁全長116 m,計算跨徑113 m,拱軸線采用懸鏈線,形成提籃式樣,拱頂處2拱肋中心距7.218 m,拱腳處2 拱肋中心距13.172m。系桿梁采用C50預應力混凝土,單箱3室截面,截面高3.05m,寬17.6m。該橋采用先梁后拱方式施工,結(jié)構(gòu)布置采用剛性系梁柔性拱,吊桿間距5m,橋梁系桿拱橫斷面見圖2。
本橋113m 系桿拱原設(shè)計為在鐵路上搭設(shè)支架原位現(xiàn)澆施工,考慮系桿拱與既有鐵路夾角僅為15°,與津山下行線、豐胥聯(lián)絡(luò)線2條既有線平面交叉影響長度近100 m,既有線為高填土路基,軌頂高程約為+10.2 m,系桿拱梁底設(shè)計高程為+19.362m(771號墩處),客專橋下凈空有限,且橋下既有鐵路僅有一座凈空3.0 m、寬10 m 的小橋可供通行,夾心地帶內(nèi)無施工場地。
若采用原位現(xiàn)澆施工,不僅現(xiàn)澆支架設(shè)計、搭設(shè)施工以及拆除極其困難,而且因大量既有線上方作業(yè),經(jīng)常需要封鎖線路才能施工,安全、工期風險巨大。因此,在多項因素綜合比較的基礎(chǔ)上,采用在鐵路西側(cè)沿鐵路搭設(shè)支架現(xiàn)澆系桿拱梁,成橋后通過橫跨鐵路的滑道梁平轉(zhuǎn)就位施工方案[1]。
該方案是在津山下行線西側(cè)以平行既有鐵路線方向安裝系桿梁現(xiàn)澆支架施工系桿梁,在系桿梁橋面搭設(shè)拱肋安裝支架,拼裝拱肋并安裝吊桿,在772號墩左側(cè)及墩頂安裝滑道梁跨越津山下行線和豐胥聯(lián)絡(luò)線,拱橋上部結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后拆除支架,使其支承在771號墩墩頂和滑道梁上,然后系桿拱橋一端以771號墩為旋轉(zhuǎn)軸心,另一端沿滑道梁滑移到772號墩墩頂,最后再用千斤頂將系桿梁落在支座上,完成整個橋的施工[2]。
根據(jù)設(shè)計要求,提籃拱系梁施工采用線外支架法現(xiàn)澆成型。結(jié)合現(xiàn)場實際地形情況以及既有線行車安全的要求,在既有津山鐵路西側(cè)平行鐵路方向搭設(shè)現(xiàn)澆支架。
支架基礎(chǔ)采用直徑1.5 m 鉆孔灌注樁,按12.0m 跨沿既有線布置,基礎(chǔ)按受力大小分單樁與雙樁2種形式,單樁樁頂接直徑1.2m 鋼管樁,雙樁樁頂設(shè)2m 厚承臺,承臺上設(shè)置直徑1.2m鋼管樁,共布置32根。
由于系桿拱橋成橋后總重量約為100000 kN,每端荷載約為50 000kN,滑道梁跨度大,臨時支墩承擔荷載大,因此臨時墩1,2均采用鉆孔樁基礎(chǔ),樁徑為直徑1.5m,分別布置6根、9根,為避免臨時墩2承臺施工時影響既有鐵路路基的穩(wěn)定,承臺底高出現(xiàn)有地面,不進行既有鐵路路基開挖作業(yè)。
拱橋在平轉(zhuǎn)過程中一端支撐在771號墩頂?shù)谋鈸荷?,另一端支撐?72號墩側(cè)的滑道梁上,在771號墩頂設(shè)一個固定支撐點,位于扁擔梁下翼緣板中心,在772號墩側(cè)的滑道梁頂面設(shè)2個活動支撐點,位于系桿梁支點位置處,系桿梁一端以771號墩上的固定支撐點為旋轉(zhuǎn)軸心,另一端沿滑道梁滑移到772號墩頂[3]。扁擔梁采用鋼箱梁,箱梁截面高3.6m,寬3.0m,翼緣板采用42 mm 厚鋼板,腹板共有3道,采用30mm 厚鋼板。
滑道梁分8段制造,按折線布置,現(xiàn)場由高強螺栓和拼接板連接成整體,拼接板接觸面采用噴鋁處理,箱梁截面寬3.0 m,邊跨箱梁高3.0 m,中跨箱梁高3.8m,見圖3。
圖3 772號墩滑道梁立面圖(尺寸單位:cm)
平轉(zhuǎn)球形鉸支座是平轉(zhuǎn)法施工轉(zhuǎn)動體系中最重要的設(shè)備,轉(zhuǎn)動體系的核心是轉(zhuǎn)動球鉸,它兼顧轉(zhuǎn)體、承重等多種功能。球形鉸支座設(shè)計承重按50 000kN 考慮,除具有必備的平轉(zhuǎn)功能外,因橋梁兩端存在高差誤差,還要具有微量的豎轉(zhuǎn)功能,并能抵抗一定的水平力。
本工程以鐵路50 000kN 正式固定支座設(shè)計圖為基礎(chǔ),去除部分約束后即為能抵抗水平力又可以水平自由平轉(zhuǎn)的球形鉸,并在平轉(zhuǎn)到位落梁后,將該球形鉸支座永久安裝在梁底和墩頂,作為鐵路寬橋的橫向限位裝置,做到永、臨結(jié)合。
滑道鋪設(shè)在滑道梁頂面,寬1.5m,平面為圓弧形,其中心線與滑塊滑動軌跡線重合?;雷韵露弦来斡?0mm 厚鋼墊板和3mm 厚不銹鋼板組成,鋼墊板與滑道梁頂板焊接,主要起支承與調(diào)平作用,在鋼墊板上面鋪不銹鋼板,以減小滑動面的摩阻力。
反力座沿曲線焊接在滑道梁頂面,間距根據(jù)水平千斤頂長度、行程確定,保證每個行程能提供反力支撐點,頂推采用2臺3 000kN 千斤頂同時對滑塊施頂,施頂位置確定為滑塊上確定的受力點。
下滑道為布置在滑道梁上的不銹鋼板,不銹鋼板面要求清理干凈,摩擦面可采用水作為介質(zhì)也可采用機油作為滑動介質(zhì)。
頂推滑移系統(tǒng)包括梁底滑塊、限位塊(反力座)、分配梁和頂推千斤頂。梁底滑塊采用鑄鋼材料,單個滑塊尺寸為93cm×140cm×35cm,重2.4t,共布置4個滑塊,在每個滑塊下嵌有一塊NGE 材料滑板,系梁通過滑塊支承在滑道梁上[4]。
拱橋系桿梁在滑道梁上頂推滑移距離為33.16m,采用2 臺200t千斤頂逐步向前頂推滑移。
拱橋平轉(zhuǎn)到設(shè)計位置后,在系桿梁兩端支點下方用鑄鋼墊塊抄墊固定,支座之間滑道梁(扁擔梁)切割抽走,在墩頂系桿梁下方布置8個10000 kN 千斤頂,將系桿梁頂起后抽走滑道梁(扁擔梁),通過千斤頂交替將墩頂臨時支座鑄鋼墊塊逐塊卸除,逐步將系桿梁落到支座上。
在2主墩墩頂各設(shè)8臺千斤頂,4臺一組,分2組布置,頂落梁時,同一端8臺千斤頂要保證同步頂升和下落,鑄鋼墊塊高度為150mm,每頂高一次抽掉一層鋼墊塊,然后落梁,隨之在另一端頂高抽掉一層鋼墊塊,兩端要求交替下落以保持落梁同步,避免兩端高差過大[5]。
津山鐵路為國家繁忙干線鐵路,根據(jù)此橋的特殊位置和施工環(huán)境,采用既有線外支架現(xiàn)澆,平轉(zhuǎn)就位后落梁的施工方案,將大量必須在既有線上作業(yè)的內(nèi)容調(diào)整為臨近既有線作業(yè),不僅大大減少了封鎖線路的時間和頻率,減少了施工過程中對既有線路運營的干擾,而且有利于工程工期的控制和把握,降低了施工過程中的安全風險。
由于平轉(zhuǎn)過程中涉及到滑道梁制造、安裝,球形鉸支座的設(shè)計、制造,以及平轉(zhuǎn)、頂落梁施工等,需要專業(yè)的設(shè)備和專業(yè)的單位和施工人員配合,在施工過程中,需要較強的項目管理能力,否則將給工程帶來較大的困難。
[1]TZ213-2005 客運專線橋涵工程施工技術(shù)指南[S].北京:中國鐵道出版社,2005.
[2]TZ213-2010客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].北京:中國鐵道出版社,2010.
[3]鐵建設(shè)[2010]241號 高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].北京:鐵道部,2010.
[4]張聯(lián)燕.橋梁轉(zhuǎn)體施工[M].北京:人民交通出版社,2002.
[5]MBEC1012-2010橋梁轉(zhuǎn)體施工[S].武漢:中鐵大橋局集團,2010.