摘 要：繁忙干線鋼板梁出現(xiàn)病害后，受行車影響，干擾因素多，更換難度較大，文章結(jié)合京廣線漢水橋換梁工程，闡述了在120分鐘封鎖天窗內(nèi)通過(guò)新舊梁同步橫移的換梁施工方案、施工流程和施工工藝。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；鋼板梁；更換；施工技術(shù)

1 工程概況

京廣線漢水橋上行線1954年建成，下行線1957年竣工通車，是新中國(guó)成立后最早修建的鋼梁橋之一?？卓绮贾脼?-20m，鉚焊上承鋼板梁+3-55m，鉚焊下承式桁梁+3-16m，普通鋼筋混凝土∏形梁，位于京廣線漢西～漢陽(yáng)區(qū)間，橋梁中心里程為1199.411km，橋梁全長(zhǎng)315.6m，上承鋼板梁主梁高度2.0m，主梁中心距2.0m，橋跨布置如圖1所示。

2010年該橋上下行第2、3、7、8孔共8片鋼板梁梁端下翼緣產(chǎn)生了多處穿透式裂紋，上蓋板銹蝕嚴(yán)重，經(jīng)橋梁檢定試驗(yàn)，鋼板梁橫、豎向剛度均不足，檢定承載能力不滿足中-活載的要求，結(jié)構(gòu)功能劣化（A1級(jí)）嚴(yán)重，進(jìn)一步發(fā)展會(huì)危及行車安全。2010年8月起設(shè)備管理單位對(duì)該橋采取了限速、看守等臨時(shí)安保措施，并研究制定整治方案。

2 方案比選

由于對(duì)鋼板梁進(jìn)行處置的同時(shí)不能中斷線路的正常運(yùn)營(yíng)，只能利用固定的封鎖天窗時(shí)間，通過(guò)深入研究、多方論證。有三種處理方案：一是對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。考慮到加固既有鋼梁使用壽命受限，不具有良好經(jīng)濟(jì)效益，且更換梁體重要組件受到封鎖點(diǎn)時(shí)間的限制，施工條件困難，在有限的施工天窗難以一次完成整體梁的加固流程，分批加固滿足不了鋼梁的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；二是將既有鋼板梁整體更換。采取預(yù)制新梁，一次性整體吊裝替換既有梁，梁本身的幾何尺寸、技術(shù)參數(shù)容易控制，使用壽命大大延長(zhǎng)，施工工藝雖相對(duì)復(fù)雜，但整體經(jīng)濟(jì)效益明顯；三是更換成混凝土梁。該橋自建成以來(lái)河床受沖刷較嚴(yán)重，出現(xiàn)過(guò)墩臺(tái)下沉、橋墩滑移、墩基管樁（38根）裂紋等病害，地基承載能力不能達(dá)到更換為大跨度混凝土梁的要求。通過(guò)比選，采取原地整體更換成同型號(hào)鋼梁方案。

換梁施工主要集中在新舊鋼梁更換等橋面施工上，具體制定了三套施工方案，分別是：一是施工前，新鋼梁上鋪設(shè)新橋枕及外側(cè)護(hù)木，點(diǎn)內(nèi)拆除舊鋼板梁線路外側(cè)護(hù)木，起頂鋼軌最低高度不小于100mm，點(diǎn)內(nèi)新鋼梁落梁到位后，再安裝新鋼梁內(nèi)側(cè)的護(hù)木及橋面恢復(fù)；二是施工前，新鋼梁上鋪設(shè)新橋枕及兩側(cè)護(hù)木，點(diǎn)內(nèi)起頂鋼軌最低高度不小于250mm，點(diǎn)內(nèi)新鋼梁落梁到位后，直接進(jìn)行橋面恢復(fù)；三是施工前，新鋼梁上鋪設(shè)新橋枕及兩側(cè)護(hù)木，并鋪設(shè)新鋼軌及端頭鉆眼，點(diǎn)內(nèi)按照新梁上新鋼軌的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)切割既有橋面鋼軌，點(diǎn)內(nèi)新鋼梁落梁到位后，新舊鋼軌接頭采用夾板聯(lián)結(jié)，再進(jìn)行橋面恢復(fù)，點(diǎn)后焊接鋼軌接頭。方案比較如表1：

通過(guò)對(duì)三套方案逐個(gè)進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的仔細(xì)對(duì)比分析，第二套施工方案在確保行車安全和施工安全方面安全系數(shù)相對(duì)較高，且施工成本較低，存在的施工干擾點(diǎn)較易解決且整體耗時(shí)較短，有利于整體施工的順利進(jìn)行。最終確定采用新舊梁同步橫移的換梁施工方案，即先將新制鋼板梁吊裝上支架，然后縱移至待換舊梁梁體附近，經(jīng)過(guò)新舊梁同步橫移，將新梁換至舊梁梁位處，舊梁移到橋中線處（上下行線間距15m），最后分解的方式拆除舊梁。

3 施工流程圖（見(jiàn)圖1）

4 施工工藝

總體按流水施工作業(yè)法組織為主，輔以平行施工作業(yè)法，按照建設(shè)項(xiàng)目管理模式設(shè)置工程項(xiàng)目部，制定工程施工進(jìn)度控制系統(tǒng)、工程質(zhì)量保證體系、安全保障措施、環(huán)境水土保護(hù)體系及文明施工規(guī)定。

4.1 施工準(zhǔn)備

4.1.1 簽訂施工配合及安全協(xié)議。與海事、河道運(yùn)輸、堤防、公路交通、消防、電力等部門(mén)，簽訂施工配合及安全協(xié)議。

4.1.2 搭設(shè)換梁施工作業(yè)平臺(tái)。采用鋼管柱落地承重支架，支架基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，上部承重結(jié)構(gòu)采用貝雷梁，支架體系上部搭設(shè)施工平臺(tái)及縱橫移滑道體系。

4.1.3 鋼梁制作。采用20.0米跨徑簡(jiǎn)直鋼板梁結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)20.6米，梁高1.944米，由兩片主梁和縱、橫聯(lián)組成，主梁間距2.0米，主梁與縱、橫聯(lián)之間采用高強(qiáng)度螺栓連接；主梁兩側(cè)設(shè)員工走道和避車臺(tái)，員工走道鋪設(shè)橡膠步板，主梁下方設(shè)檢查小車；在鋼板梁兩側(cè)設(shè)鋼牛腿，牛腿下方設(shè)置臨時(shí)支座。

4.1.4 接觸網(wǎng)、通信、信號(hào)光電纜改遷。施工前期存在較大困難的是鐵路供電接觸網(wǎng)改遷、橋上通信、信號(hào)、鐵通光電纜改遷及防護(hù)，以及與橋并行的兩側(cè)高壓電力線改遷等，尤其是接觸網(wǎng)改遷，經(jīng)過(guò)多次方案比選，決定采用在兩線間1#、2#墩頂安設(shè)“T”型立柱，兩線共用同一立柱，并將2#、7#墩線路外側(cè)接觸網(wǎng)倒懸掛后拆除支柱，在鋼桁梁上加裝臨時(shí)電纜槽，并在鋼板梁處搭設(shè)臨時(shí)支撐，附加導(dǎo)線改用電纜過(guò)渡，以消除對(duì)鋼梁縱橫移及吊裝的影響。

4.1.5 請(qǐng)求施工天窗。按照營(yíng)業(yè)線施工管理辦法，申報(bào)局月度施工計(jì)劃，換梁施工按I級(jí)施工申報(bào)施工天窗，共計(jì)要點(diǎn)8次，每次封鎖線路至少120分鐘。

4.1.6 鋼梁運(yùn)輸及吊裝。漢水橋兩側(cè)橋頭為交通繁忙的公路、漢江堤防，為此，在夜間運(yùn)梁，并申請(qǐng)京廣線夜間施工天窗50分鐘，按照營(yíng)業(yè)線施工管理辦法，列為臨近既有線A類施工，將新梁用吊機(jī)吊裝至施工平臺(tái)上。

4.1.7 澆筑臨時(shí)支座墊石，永久支座地腳螺栓鉆孔。臨時(shí)支座和永久支座均為QZ球形支座。在原支座兩側(cè)澆筑臨時(shí)支座墊石，永久支座地腳螺栓預(yù)留孔于移梁前一周鉆好。待新鋼板梁就位后安裝臨時(shí)支座，在列車限速運(yùn)行條件下完成舊支撐墊石的鑿除、新支撐墊石的澆筑養(yǎng)護(hù)和正式支座的安裝工作。

4.1.8 附屬設(shè)施拆除。既有橋面系等影響移梁的附屬設(shè)施拆除（包括墩臺(tái)頂部圍欄、路燈立柱、1#及8#墩防護(hù)墻、梁底檢修車及檢修車軌道、主橋支座防塵罩等）工作在換梁施工平臺(tái)搭設(shè)完成后即組織施工。所有橋面作業(yè)都必須在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行。

4.1.9 確定梁中線，消除線橋偏心，安裝限位裝置。首先確定既有鋼板梁線橋偏心情況，將線路中線引出至墩頂，及滑道梁上，做好中線標(biāo)記，并在墩頂彈出中心“十”字墨線，根據(jù)中心線位置測(cè)量出新鋼板梁側(cè)面和梁端位置，放線過(guò)程中注意調(diào)整線橋偏心，并做好標(biāo)記，安裝限位裝置，防止鋼板梁在縱橫移過(guò)程中超出設(shè)計(jì)位置。

4.2 鋼板梁縱移

滑道系統(tǒng)安裝完成后在滑道梁上安裝滑座及千斤頂，將鋼板梁吊裝至滑道上，通過(guò)液壓系統(tǒng)將鋼板梁拖拉至待換鋼板梁附近，縱移施工控制措施：

（1）縱移必須控制好鋼板梁的里程位置，確保橫移到位后無(wú)需再進(jìn)行縱向調(diào)整，因此在縱移時(shí)需提前在梁端滑道梁上設(shè)置好限位，通過(guò)吊線錘復(fù)核縱移是否到位，將誤差控制在2mm以內(nèi)。

（2）此外為保證橫移過(guò)程梁體不出現(xiàn)斜移，必須確保橫向滑道梁與線路中線垂直且縱移到位后新舊梁體處于平行狀態(tài)（通過(guò)測(cè)量?jī)闪憾碎g距可知兩梁是否平行），否則需通過(guò)千斤頂進(jìn)行微調(diào)。

4.3 鋼板梁橫移測(cè)試

縱移到位后，拆除待換舊梁及同孔內(nèi)側(cè)人行走道，新梁向線路中心方向橫移1.5m，安裝新梁外側(cè)人行道托架，并搭設(shè)橋枕安裝施工平臺(tái)，橋枕提前在車間按設(shè)計(jì)要求打孔刻槽，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后按設(shè)計(jì)要求安裝固定于新制鋼板梁上，安裝橋枕前一天將所有設(shè)備調(diào)試到位，將新梁向舊梁方向橫移1.5米以測(cè)試橫移系統(tǒng)及掌握橫移參數(shù)，在橫向移梁1.5米后將新鋼板梁臨時(shí)支座安裝在鋼板梁支撐牛腿下，并起頂新制鋼板梁使其比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出40mm，確保橫移無(wú)障礙。新舊梁同步橫移前將新、舊梁的滑塊通過(guò)連接桿連接為一個(gè)整體，為保證橫移同步，鋼板梁橫移采用同步控制半連續(xù)千斤頂系統(tǒng)進(jìn)行拖拉牽引，并備用一套牽引系統(tǒng)。

4.4 新舊梁同步橫移就位

該工序?yàn)楹诵淖鳂I(yè)內(nèi)容，必須制定詳細(xì)周全的技術(shù)方案及控制措施，確保在規(guī)定的天窗點(diǎn)內(nèi)完成所有的作業(yè)項(xiàng)目，并保證設(shè)備正常，恢復(fù)行車。

4.4.1 天窗點(diǎn)前準(zhǔn)備

換梁施工按先下行線后上行線的順序進(jìn)行，每次更換一片梁，換梁前確保好以下準(zhǔn)備工作按標(biāo)準(zhǔn)完成：

（1）人行道板及支架拆除、新梁外側(cè)人行道安裝、橋枕安裝平臺(tái)搭設(shè)。

（2）按照鋼梁預(yù)拱度及抄平測(cè)量結(jié)果，橋枕刻槽，新梁上鋪設(shè)橋枕和護(hù)木。

（3）護(hù)輪軌拆除與軌距拉桿安裝。

（4）試頂舊鋼梁，確保舊鋼梁在封鎖點(diǎn)內(nèi)順利頂起脫空。

（5）拆除待換鋼梁護(hù)木，并準(zhǔn)備好施工機(jī)具。

4.4.2 天窗點(diǎn)內(nèi)作業(yè)

（1）封鎖線路120分鐘，天窗點(diǎn)開(kāi)始，拆除待換梁上和兩側(cè)各50m鋼軌扣件，分級(jí)起頂長(zhǎng)鋼軌至頂高250mm（軌道最低點(diǎn)距離橋枕頂面100mm以上），在相鄰孔梁端用枕木將軌道墊穩(wěn)，并固定牢靠。

（2）采用氧割將原鋼梁支座地腳螺栓齊墊石頂面割平，然后通過(guò)移梁同步控制系統(tǒng)橫移鋼梁。

（3）完成鋼軌起道后，起頂舊鋼板梁30～50mm，以確保橫移無(wú)障礙為準(zhǔn)。

（4）檢查清除橫移障礙，確認(rèn)無(wú)誤后，通過(guò)移梁同步控制系統(tǒng)將新舊梁體一起平行向橋中線方向橫移至設(shè)計(jì)位置。同步系統(tǒng)牽引速度可達(dá)400mm/min，正常情況下10min以內(nèi)即可橫移到位。

（5）鋪設(shè)防磨膠墊及鐵墊板，落軌，進(jìn)行扣件及聯(lián)接零件安裝，線路保養(yǎng)。

4.4.3 控制措施

（1）橫移前兩小時(shí)在滑道梁上翼緣內(nèi)側(cè)按5mm一格做好刻度或?qū)摼沓吖潭ㄓ诨懒簜?cè)面，橫移時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員時(shí)刻監(jiān)控兩端移粱的同步性，并及時(shí)大聲報(bào)數(shù)兩端橫移量，當(dāng)兩端偏差超過(guò)5mm時(shí)，即需進(jìn)行調(diào)整。

（2）橫移前一天將線路中線引出至墩頂上，并由線路中線向兩邊各偏移1300mm做出新鋼板梁下翼緣外邊線。橫移梁時(shí)由專人監(jiān)控，當(dāng)新梁快就位時(shí)，監(jiān)控人員采用垂球?qū)ξ?，并向指揮人員通報(bào)對(duì)位情況，至對(duì)位準(zhǔn)確后，停止移動(dòng)。

（3）當(dāng)鋼板梁拖拉至快就位時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，以防止?fàn)恳蓿舫霈F(xiàn)牽引超限的情況則需在新梁外側(cè)采用牽引器反方向牽引。

（4）牽引到位后及時(shí)進(jìn)行中線復(fù)核對(duì)位，同時(shí)檢查梁端縱向位置，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，橫向調(diào)節(jié)可通過(guò)牽引系統(tǒng)進(jìn)行，縱向可以通過(guò)20t手搖螺旋千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

（5）同步橫移完成并將新梁平面位置調(diào)整到位后及可進(jìn)行落梁作業(yè)，落梁時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，使支座平穩(wěn)地落于預(yù)埋鋼板上并量測(cè)新鋼板梁頂標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高差別，根據(jù)測(cè)量情況及時(shí)調(diào)整調(diào)平層砂漿厚度以有效的保證鋼板梁的頂標(biāo)高。

（6）標(biāo)高調(diào)整到位后落梁就位并在臨時(shí)支座下擺四周焊接限位鋼板限制支座的縱橫向位移。

（7）鋼板梁就位落梁后即可進(jìn)行鋼軌落槽，緊固鋼軌等工作。

（8）維修養(yǎng)護(hù)線路，銷點(diǎn)開(kāi)通，第一列限速25km/h（限貨車），以后按限速45km/h執(zhí)行。（該橋長(zhǎng)期限速45km/h），當(dāng)所有換梁工作完成經(jīng)橋梁檢定后再逐級(jí)提速至恢復(fù)常速。

4.5 支座安裝及受力轉(zhuǎn)換

安裝永久支座，待混凝土養(yǎng)生條件滿足后拆除臨時(shí)支座，受力轉(zhuǎn)換至永久支座上，經(jīng)橋梁檢定后線路逐級(jí)提速至恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)。

4.6 舊梁解體

新鋼板梁安裝到位后，舊鋼板梁已經(jīng)移至上下行橋間作業(yè)平臺(tái)上，對(duì)其“化整為零”作解體拆除處理，在施工平臺(tái)上將舊鋼板梁解體成小塊后從梁底轉(zhuǎn)移到滑道梁內(nèi)側(cè)，通過(guò)兩側(cè)的小型提升機(jī)吊裝至運(yùn)輸駁船上運(yùn)走，所有拆除作業(yè)均在作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行，作業(yè)人員、機(jī)具不得侵限，確保施工和人身安全。

4.7 附屬設(shè)施恢復(fù)

包括橋上遷改供電、電力、通信等設(shè)施按照原狀進(jìn)行恢復(fù)、加固，工務(wù)線路平縱斷面整治，河道清理，堤岸恢復(fù)。

4.8 梁體檢測(cè)

所有舊梁更換完畢后，清理現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)整座梁體綜合檢測(cè)，備案存檔。

（1）主梁跨中截面的應(yīng)力測(cè)試。在運(yùn)營(yíng)荷載作用下，梁體受力狀態(tài)正常，實(shí)測(cè)應(yīng)力小于理論計(jì)算應(yīng)力，實(shí)測(cè)最大彎曲應(yīng)力換算到設(shè)計(jì)活載（中-活載）并計(jì)入動(dòng)力影響，與恒載應(yīng)力疊加后為157. 34MPa，小于《鐵路橋梁檢定規(guī)范》規(guī)定的鋼材容許彎曲應(yīng)力260 MPa，主梁強(qiáng)度滿足要求。

（2）主梁跨中撓度測(cè)試。在運(yùn)營(yíng)荷載作用下，梁體豎向變形正常，實(shí)測(cè)跨中靜撓度換算到設(shè)計(jì)活載（中-活載）時(shí)的撓跨比在1/1305～1/1157之間，小于《鐵路橋梁檢定規(guī)范》規(guī)定的撓跨比通常值1/950，主梁豎向剛度滿足要求。

（3）活動(dòng)支座工作狀態(tài)正常，能夠滿足梁端自由伸縮和自由轉(zhuǎn)動(dòng)的要求。

（4）實(shí)測(cè)跨中橫、豎向自振頻率、振幅、加速度均滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》《鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》相應(yīng)規(guī)定要求。

經(jīng)各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)，該橋新?lián)Q鋼板梁具有良好的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐說(shuō)明，該換梁方案安全穩(wěn)妥，單片鋼梁更換施工優(yōu)化最短可在90分鐘封鎖天窗內(nèi)完成，減少了對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)母蓴_。通過(guò)病害鋼梁的更換，該橋由原來(lái)限速60公里/小時(shí)恢復(fù)到目前120公里/ 小時(shí)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為既有線繁忙干線更換鋼梁施工提供了一個(gè)成功的案例。

參考文獻(xiàn)

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