楊基好

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.111

摘 要：新建贛韶鐵路ZQ-3標(biāo)韶關(guān)疏解線湞江特大橋上跨京廣鐵路，原設(shè)計(jì)為1～56 m系桿拱橋，交角30°。為減少施工過(guò)程中對(duì)京廣線的影響，確保京廣線的行車安全，將1～56 m系桿拱調(diào)整為1～88 m鋼-砼組合桁架梁，上部為鋼桁梁結(jié)構(gòu)，下部為預(yù)應(yīng)力砼槽型梁結(jié)構(gòu)。在施工中研發(fā)了“上跨鐵路干線大跨度鋼砼組合桁架梁側(cè)位拖拉施工關(guān)鍵技術(shù)”，取得了顯著的效果，獲得了發(fā)明專利3項(xiàng)，省級(jí)施工工法1項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：鐵路干線 組合桁架梁 側(cè)位拖拉

中圖分類號(hào)：U445.46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（b）-0111-04

1 工程概況

1.1 工程概述

新建贛韶鐵路ZQ-3標(biāo)湞江特大橋位于廣韶關(guān)市，上跨京廣鐵路，原設(shè)計(jì)為1～56 m系桿拱橋，交角30°，經(jīng)補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)系桿拱主墩地面以下20 m有大型溶洞，為減少對(duì)京廣線的影響，確保京廣線的行車安全，將1～56 m系桿拱調(diào)整為1～88 m鋼-砼組合桁架梁，下部為預(yù)應(yīng)力砼槽型梁結(jié)構(gòu)，梁寬9.9 m，上部為鋼桁梁結(jié)構(gòu)，桁高10 m，兩片主桁中心距6.7 m，梁體總重2 400 t。該鋼-砼組合桁架梁具有重量輕、建筑高度小、跨越能力強(qiáng)、方便檢修維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 國(guó)內(nèi)技術(shù)背景

國(guó)內(nèi)對(duì)于鋼桁梁橋的施工一般采取原位支架法拼裝和縱向拖拉施工技術(shù)，而對(duì)于大跨度鋼-砼組合桁架梁采取側(cè)位橫移拖拉施工技術(shù)的，在國(guó)內(nèi)尚屬首次，主要特點(diǎn)為：（1）特殊跨度的、承重大的滑道梁需要單獨(dú)設(shè)計(jì)（國(guó)內(nèi)一般多為標(biāo)準(zhǔn)梁）；（2）在橫向拖拉過(guò)程中對(duì)鋼-砼組合桁架梁結(jié)構(gòu)形變要求高，對(duì)主梁的應(yīng)力變化進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)測(cè)；（3）對(duì)該梁形的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了1∶1建模試驗(yàn)論證。

2 施工技術(shù)方案比選

針對(duì)該橋上跨京廣鐵路上下行干線、梁體跨度大、在拖拉過(guò)程中要求梁體結(jié)構(gòu)形變小等特點(diǎn)，為降低既有線、臨近既有線施工安全壓力，進(jìn)行了技術(shù)方案的比選論證。

（1）方案一（原位支架法）：直接在原設(shè)計(jì)位置進(jìn)行梁體拼裝及現(xiàn)澆作業(yè)，不需橫移、落梁施工。缺點(diǎn)：跨既有線安全壓力巨大，工程量大，需投入大量人力及機(jī)械設(shè)備，且臨時(shí)墩處有溶洞；

（2）方案二（縱向拖拉）：搭設(shè)場(chǎng)地寬敞，有利于鋼結(jié)構(gòu)拼裝及砼澆筑施工。缺點(diǎn)：縱向拖拉距離過(guò)長(zhǎng)為119 m，梁體長(zhǎng)時(shí)間處于懸空狀態(tài)，結(jié)構(gòu)變形大，對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)影響較大；臨時(shí)支墩在溶洞區(qū)，無(wú)法搭設(shè)；

（3）方案三（側(cè)位拖拉）：側(cè)位拖拉距離僅為33.3 m，距離較短、安全影響?。涣后w從橫移到至設(shè)計(jì)位置始終處于簡(jiǎn)支狀態(tài)，對(duì)梁體變形影響??；要點(diǎn)次數(shù)相對(duì)少，對(duì)既有線影響較?。辉跇蚩缫粋?cè)搭設(shè)臨時(shí)墩，有效地避開(kāi)了溶洞。存在的缺點(diǎn)：跨線滑道梁吊裝需400 t吊車，租賃較為困難。

綜合考慮，最終決定采取方案三：側(cè)位拖拉施工關(guān)鍵技術(shù)。

3 鋼砼組合桁架梁側(cè)位拖拉關(guān)鍵技術(shù)

在線路一側(cè)對(duì)孔搭設(shè)拼裝支架。在梁體兩端搭設(shè)鋼立柱支架，中間部分搭碗扣支架和鋼梁拼裝支架，組成梁體砼現(xiàn)澆和鋼梁拼裝平臺(tái)。先拼裝上部鋼桁架，然后澆筑梁體砼，待砼達(dá)到要求后，拆除碗扣式支架，側(cè)位橫向拖拉梁至設(shè)計(jì)位置，然后進(jìn)行落梁就位（見(jiàn)圖1）。

施工工藝主要是：大跨度重載滑道梁的吊裝、砼槽型梁側(cè)位澆筑施工、鋼結(jié)構(gòu)梁部分側(cè)位拼裝施工、側(cè)位同步拖拉橫移施工、多點(diǎn)同步落梁及精確定位、組合桁架梁的監(jiān)控量測(cè)。

3.1 大跨度重載滑道梁的吊裝

3.1.1 大跨度重載滑道梁的研發(fā)

“一種拖拉用大跨度重載滑道梁”（授權(quán)的專利號(hào)：ZL2014 1 0527292.4），為兩工字鋼拼接成的箱梁，分為滑道梁1、滑道梁2，滑道梁1安裝在14#墩頂及拼裝支架上，由2片2 000×800 mm工字型拼接而成的等截面梁，滑道梁2最大截面由2片2 400×800 mm工字型鋼拼接而成的魚腹式梁，每片梁由若干節(jié)段栓接而成。

3.1.2 滑道梁吊裝

滑道梁1安裝在既有京廣線外側(cè)墩頂及拼裝支架上，中間兩個(gè)節(jié)段采用400 t汽車吊進(jìn)行分節(jié)吊裝，其余節(jié)段采用30 t吊車吊裝?；懒?安裝在京廣線上方墩頂及拼裝支架上，其中間兩節(jié)變截面栓結(jié)后采用400 t吊車吊裝，其余節(jié)段采用30 t吊車吊裝，安裝固定后依次吊裝另外兩節(jié)，如圖2和圖3。

3.2 組合桁架梁砼側(cè)位澆筑施工

3.2.1 承插型盤扣式鋼管支架結(jié)構(gòu)

該跨采用承插型盤扣式鋼管支架。架搭設(shè)最大高度12.995 m，橫向?qū)挾?1.4 m，兩側(cè)人行道寬0.75 m。從上至下分別為竹膠板、工字鋼、縱向方木、頂托、鋼管、底座、砼硬化面，縱向方木按照30 cm間距設(shè)置，腹板下加密。

支架立桿在梁體腹板布置為0.6×0.6 m，橫桿護(hù)板下步距為60 cm，其余為120 cm，預(yù)埋節(jié)點(diǎn)板下立桿布置不變，橫桿步距調(diào)整成60 cm。

3.2.2 施工工藝流程

地基處理→地基承載力試驗(yàn)→砼硬化面→支架搭設(shè)→模板安裝→支架預(yù)壓→交付使用。

3.2.3 槽型梁砼澆筑施工

槽形梁砼澆筑在鋼桁梁拼裝完畢后進(jìn)行。一次澆筑成，在鋼筋綁扎及預(yù)應(yīng)力孔道定位后進(jìn)行，砼灌注采用兩臺(tái)泵車從一端向另一端進(jìn)行梁體澆筑，振動(dòng)泵振搗。為確保梁體砼質(zhì)量，砼澆筑必須在10 h內(nèi)完成，因此，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)將砼初凝時(shí)間調(diào)整到10 h以上。

梁體強(qiáng)度、砼齡期達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行梁體預(yù)應(yīng)力施工。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)梁部分側(cè)位拼裝施工

3.3.1 鋼桁梁預(yù)拼

鋼桁梁拼裝在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，拼裝采用為汽車吊裝，主要預(yù)拼的桿件為下節(jié)點(diǎn)板、腹桿、上弦桿、上平聯(lián)，拼接板預(yù)拼時(shí)注意板面方向，拼接板摩擦面與鋼梁摩擦面接觸。

3.3.2 鋼梁拼裝支架體系的研發(fā)和搭設(shè)

“用于鋼砼組合桁架梁施工中的鋼桁梁拼裝支架”（授權(quán)的發(fā)明專利號(hào)：ZL2014 1 0527958.6）共8個(gè)，兩兩間獨(dú)自形成受力體系，分為上支架和下支架兩部分，上、下支架通過(guò)直徑120 mm過(guò)梁實(shí)心鋼柱連接成整體，鋼梁拼裝下支架與承插式盤扣支架同時(shí)搭設(shè)，鋼梁拼裝時(shí)，由鋼梁拼裝支架支撐鋼梁全部重量，見(jiàn)圖4。

3.3.3 鋼桁梁拼裝

（1）鋼梁拼裝順序。

鋼梁拼裝先搭設(shè)鋼梁拼裝支架，然后從中間向兩端進(jìn)行鋼梁拼裝。

安裝順序?yàn)椋捍钤O(shè)鋼梁拼裝支架→下弦節(jié)點(diǎn)板→下部節(jié)點(diǎn)間縱向連桿→鋼桁架斜腹桿→上弦→上弦平聯(lián)撐桿→平聯(lián)斜桿→循環(huán)以上單跨拼裝順序向兩端拼裝直至完成。

（2）鋼梁線性調(diào)整。

鋼梁拼裝完畢后，將上弦桿標(biāo)高與設(shè)計(jì)對(duì)比，并通過(guò)千斤頂調(diào)整鋼梁頂部線性。

3.4 鋼砼組合桁架梁側(cè)位同步拖拉施工

鋼砼組合梁重2 400 t，橫移拖拉速度為15 cm/min，橫移距離為33.3 m，橫移采用為采用4臺(tái)200 t牽引千斤頂，安裝于滑道梁1、2橫移方向的端部，牽引束為2束9-Φ15.24鋼絞線（長(zhǎng)度40.0 m）鋼絞線一端與滑船相連，另一端與千斤頂連接。

3.4.1 橫向拖拉梁施工流程

施工準(zhǔn)備→滿堂支架與模板拆除→安裝橫向拖拉系統(tǒng)→要點(diǎn)試橫移拖拉→要點(diǎn)封鎖京廣線橫移拖拉→橫移到位。

3.4.2 橫向拖拉前施工準(zhǔn)備

（1）與鐵路設(shè)備管理單位簽訂施工配合協(xié)議，辦理要點(diǎn)施工計(jì)劃；（2）在滑道梁上設(shè)置標(biāo)尺，就位處設(shè)置明顯的標(biāo)識(shí)及限位；（3）對(duì)支架體系、滑道梁及組合梁進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確認(rèn)是否滿足橫移的條件；（4）為減小滑動(dòng)摩擦力，將滑道上均勻涂抹黃油；（5）千斤頂、油泵及油管路安裝完畢后，進(jìn)行單開(kāi)及同步性試驗(yàn)；（6）對(duì)加工好的千斤頂反力座進(jìn)行驗(yàn)收；（7）正式施工前，對(duì)所有參與施工的人員分工種進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和營(yíng)業(yè)線施工安全培訓(xùn)。

3.4.3 支架與模板拆除

梁體端模及側(cè)模在張拉施工前已拆除，橫向拖拉施工前只需要拆除支架及底模，支架拆除前需重新檢查臨時(shí)墩主要構(gòu)造焊縫，支架拆除過(guò)程中需監(jiān)控梁體線型變化情況。

3.4.4 橫向拖拉系統(tǒng)安裝

組合梁橫向拖拉系統(tǒng)由上滑道、下滑道、反力限位座、牽引裝置及操作平臺(tái)組成，上、下滑道在梁體模板安裝前安裝完畢，反力限位座、牽引裝置及操作平臺(tái)在橫移前安裝完畢。

（1）在滑道梁上鋪設(shè)20 mm厚鋼板作為下滑道。鋼板與滑道梁上翼緣板焊連，鋼板拼接焊縫用砂輪磨平，表面及邊緣毛刺均打平磨光。

（2）上滑道由滑船、永久支座組成。為減小頂推過(guò)程中槽型梁梁體扭曲變形，球形鋼支座經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，在梁體砼澆筑前提前安裝。滑船長(zhǎng)2.01 m，寬1.3 m，高0.51 m，由30 mm厚鋼板焊制而成?；撞窟吘壓镐搲K作為滑道限位裝置，滑船與下滑道間嵌入3 cm厚高強(qiáng)度MGE板。中部設(shè)φ130 mm預(yù)留孔，用來(lái)安放拖拉用的鋼絞線。在橫移施工前將滑船用16#槽鋼焊聯(lián)，見(jiàn)圖5。

（3）反力限位座。

每個(gè)滑道梁上設(shè)2個(gè)反力限位座，由20 mm厚鋼板焊接而成，用于安放千斤頂，同一滑道梁兩反力座間距為1.2 m。反力座用于梁體橫移使用，作為連續(xù)牽引千斤頂?shù)暮蟊场?/p>

（4）牽引裝置。

拖拉力經(jīng)計(jì)算，組合梁每端牽引力為：F=2 400×10×0.1×0.5=1 200 kN。

組合梁每端采用2束、每束9根鋼絞線進(jìn)行牽引，安全儲(chǔ)備系數(shù)為：193×18/1 200=2.9。

根據(jù)相關(guān)要求計(jì)算，采用4臺(tái)200 t牽引千斤頂滿足要求。

牽引裝置安裝：千斤頂安裝于橫移方向的端部，同一滑道梁上兩臺(tái)千斤頂并聯(lián)設(shè)置，兩滑道梁上的千斤頂通過(guò)控制線路與計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)相連，確保橫移同步。

（5）操作平臺(tái)。

用∠100×100角鋼以牛腿形式焊接于滑道梁腹板位置，其上滿鋪10號(hào)槽鋼，四周設(shè)高度1.2 m防護(hù)網(wǎng)，形成操作平臺(tái)。

3.4.5 組合梁橫移

梁體橫向平移施工時(shí)需要點(diǎn)封鎖施工，行程長(zhǎng)33.3 m，橫移速度為15 cm/min，橫向平移施工如（圖6）。

（1）第一階段：試橫移。

采取“點(diǎn)動(dòng)”方式操作控制，測(cè)量每點(diǎn)動(dòng)一次前進(jìn)距離的數(shù)據(jù)，以供橫移初步到位后，進(jìn)行精確定位提供操作依據(jù)，防止超移；記錄梁體啟動(dòng)時(shí)頂力的大小，從而了解MGE板與鋼板之間的摩擦系數(shù)。

（2）第二階段：正式橫移。

根據(jù)廣州鐵路局垂停60 min/次，每次橫移時(shí)間為40 min，直至橫移至設(shè)計(jì)位置。

3.5 多點(diǎn)同步落梁及精確定位技術(shù)

3.5.1 落梁及支座安裝施工流程

施工準(zhǔn)備→安裝落梁鋼支墩、千斤頂及臨時(shí)保護(hù)墩→分別頂升拆除滑船、支座及滑道梁并安裝支撐墊石頂臨時(shí)墩，將梁落在保護(hù)墩上→交替落梁→梁體精確定位后安裝支座→拆除組合梁縱橫移系統(tǒng)。

3.5.2 落梁施工

研發(fā)了落梁用鋼結(jié)構(gòu)墊塊裝置，墊塊高45 cm，由上下兩塊20 mm厚法蘭盤鋼板、中間16 mm厚鋼板彎制而成的柱狀鋼管及內(nèi)外側(cè)肋板組成?！奥淞河娩摻Y(jié)構(gòu)墊塊裝置及利用其進(jìn)行落梁支墩施工工藝”（授權(quán)的專利號(hào)：ZL2014 1 0527296.2）。

梁體就位后，準(zhǔn)備落梁施工，梁體兩端落梁高度分別為2.55 m、3.05 m。落梁施工前先安裝頂梁支墩、臨時(shí)保護(hù)墩及千斤頂，落梁系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的PLC液壓同步控制系統(tǒng)進(jìn)行落梁控制，同步控制精度≤±0.5 mm。

組合梁落至滑道梁頂40 cm后，重新搭設(shè)落梁支墩、保護(hù)墩，拆除梁底滑道梁，然后繼續(xù)落梁直支撐墊石頂，安裝精調(diào)裝置，調(diào)整梁體幾何平面位置，然后落梁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并進(jìn)行支座施工。

3.6 組合桁架梁的監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)測(cè)控制過(guò)程是與施工過(guò)程一一對(duì)應(yīng)的。在各施工階段中，通過(guò)各項(xiàng)測(cè)試取得反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種參數(shù)，和理論設(shè)計(jì)值相比較，發(fā)現(xiàn)偏離，采取相應(yīng)措施及時(shí)糾偏，防止誤差積累，所以控制過(guò)程是以理論設(shè)計(jì)值為基準(zhǔn)的維持動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。

施工測(cè)控主要過(guò)程：橋面鋼軌、扣件、軌枕、道砟等其余二期恒載施工完畢。

4 工程應(yīng)用

2013年9月至2015年3月，“上跨鐵路干線大跨度鋼砼組合桁架梁側(cè)位拖拉施工技術(shù)”通過(guò)在新建贛韶鐵路湞江特大橋88 m鋼砼組合桁架梁施工中的成功運(yùn)用，最大化地減少了既有線要點(diǎn)施工的次數(shù)，降低了施工安全壓力，側(cè)位拖拉施工減小了梁體結(jié)構(gòu)的變形，確保了鋼砼組合桁架梁的工程質(zhì)量。該技術(shù)共獲得了發(fā)明專利3項(xiàng)，省級(jí)工法1項(xiàng)。通過(guò)“四新技術(shù)”的研發(fā)，合計(jì)節(jié)約成本約759萬(wàn)元。

該技術(shù)適應(yīng)于各種跨越干線橋梁施工，對(duì)于大跨度鋼砼組合桁架梁的施工有著非常強(qiáng)的優(yōu)越性，對(duì)于我國(guó)鐵路、公路橋梁和類似的結(jié)構(gòu)工程施工有著很好的指導(dǎo)和借鑒意義。

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