金龍

摘要：本文結(jié)合公路高架橋上跨電氣化鐵路工程實例，詳盡地論述了頂推法架設連續(xù)鋼箱梁施工技術(shù)的特點、適用范圍、工藝原理、施工工藝流程及操作要點等內(nèi)容，同時將鋼箱梁的單元制做、頂推設備的安裝，拆除臨時體系關鍵內(nèi)容作了交待。

Abstract： Based on the example of the highway viaduct over crossing electrified railway project， this paper discusses in detail the characteristics， application scope， process principle， construction process and operation points of the construction technology of the continuous steel box girder by jacking method， and the steel box girder unit system， the installation of the jacking equipment， and temporary system demolition are introduced.

關鍵詞：公路橋;跨電氣化鐵路;連續(xù)鋼箱梁;施工技術(shù)

Key words： highway bridge;crossing electrical railway;continuous steel box girder;construction technology

中圖分類號：U445.462 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）07-0087-05

0 ?引言

葫蘆島市海翔路高架橋工程，沿線依次上跨沈山線鐵路及電廠走行線、化工走行線及煉油五場停車線，其中鋼箱梁部分上跨沈山線鐵路及電廠走行線，與沈山線鐵路交叉角度51度，交叉處沈山線鐵路里程K295+141.8，跨徑布置為40m+55m+40m，其中頂推段長度72m，沈山線軌面標高17.01m，箱梁就位后距離軌面高度9.11m;由于受到地形條件及鐵路環(huán)境的影響，故采用頂推法施工。通過采用頂推施工工藝，鋼箱梁施工不受地形條件的影響，實現(xiàn)了預定工期安排;與其它工藝相比，頂推施工不阻斷下方鐵路正常運行，現(xiàn)場施工用時更短，更為安全。

1 ?工藝特點

①組裝成型快，鋼箱梁分節(jié)預制，直接運至現(xiàn)場拼裝。②頂推原理安全可靠，防止傾覆危險。③機具設備簡便，所需材料均為工程常用。④施工過程不阻斷鐵路運行，保障鐵路行車安全。⑤結(jié)構(gòu)整體性好，施工過程中梁體質(zhì)量不受影響。⑥施工過程平穩(wěn)無噪聲，梁體與軌道接觸面使用潤滑油，有效減小摩擦阻力，進而保證施工過程平穩(wěn)無噪聲。⑦施工速度快，采用先進的頂推技術(shù)，頂推速度約為6m/h，有效的利用鐵路封鎖時間完成施工。

2 ?適用范圍

本工法適用于修建在跨鐵路等既有線路或?qū)蛄簝舾哂袊栏褚蟮惹闆r下的連續(xù)鋼箱梁施工。

3 ?工藝原理

本工程中采用液壓頂推的施工工藝，所選用步進式液壓頂推器，是一種通過后部頂緊，主液壓缸產(chǎn)生頂推反力，從而實現(xiàn)與之連接的被推移結(jié)構(gòu)向前平移的專用設備。此設備的反力結(jié)構(gòu)利用滑道設置，省去了反力點的加固問題。

液壓頂推器與被推移結(jié)構(gòu)通過銷軸連接，傳力途徑非常直接，啟動過程中無延時，動作精確度好。由于其反力點為步進頂緊式接觸，不會在頂推過程中產(chǎn)生相對滑動，所以同步控制效果更好。步進式的工作過程，使得同步誤差在每個行程完成后自然消除，無累積誤差，同步精度很高。液壓頂推器采用組合式設計，后部以頂緊裝置與滑道連接，前部通過銷軸及連接耳板與被推移結(jié)構(gòu)連接，中間利用主液壓缸產(chǎn)生驅(qū)動頂推力。當主液壓缸伸出時，頂緊裝置工作，自動頂緊滑道側(cè)面;主液壓缸縮回時，頂緊裝置不工作，與主液壓缸同方向移動。

4 ?施工工藝

4.1 施工工藝流程

如圖1。

4.2 施工要點

4.2.1 鋼箱梁橋單元制作

為便于公路運輸、現(xiàn)場吊裝，根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式，工廠制作時對鋼箱梁進行縱、橫分段。

全橋鋼箱梁劃分為橫向5個單元×縱向9段單元=45個運輸構(gòu)件單元通過陸地運輸運至現(xiàn)場，橋段劃分形式見表1。

各橋單元均在工廠車間內(nèi)完成加工，加工的工藝流程為：鋼材預處理→放樣→劃線→下料、調(diào)直→坡口加工→頂、底、腹板接料→板單元焊接→焊縫探傷檢測→（如果有超標缺陷）焊縫返修→頂、底、腹板單元與加勁肋組裝（板單元組裝）、焊接→裝對平臺上梁單元組裝→梁單元焊接→焊縫檢測→（如果有超標缺陷）焊縫返修→預拼裝胎架上就位→調(diào)整幾何尺寸和焊縫間隙→焊接臨時定位連接組件→除銹處理→內(nèi)、外防腐涂裝→成品報驗→存放。

4.2.2 支架基礎

部分支架基礎利用永久墩承臺，其余采用砼樁基礎和鋼筋混凝土擴大基礎。根據(jù)計算鉆孔樁基礎設計樁長為10m，鋼筋混凝土擴大基礎厚度設計為1.5m，底層和頂層布設鋼筋網(wǎng)。并在基礎上，支架鋼管位置預埋鋼板，擴大基礎尺1.5*3.5*15.4m。

基礎采用剛性設計，埋設與鋼管立柱相連的預埋件，基礎剛度、強度需滿足頂推施工的技術(shù)要求，表面平整、標高準確、不發(fā)生沉降。

4.2.3 臨時結(jié)構(gòu)設計

根據(jù)模擬鋼箱梁及導梁頂進過程，通過midas建模分析出鋼箱梁頂進過程中的最不利工況，鋼箱梁自重采用1.1配安全系數(shù)，計算出各工況下支點反力，以驗證支架的穩(wěn)定性。

經(jīng)計算設計支架形式如下：

①A組支架。

支架共設置5組鋼管結(jié)構(gòu)，每組5根610mm鋼管，壁厚16mm，跨度（1.5+16.5+1.5+16）m，柱間采用20工字鋼支撐，每組鋼管下設置1.5*3.5*15.4m擴大基礎，鋼管柱高度9-13m。

在支墩鋼管頂部鋪設3根I56工字鋼作橫向分配梁，寬度14.8m，橫向分配梁頂鋪設貝雷梁，橫向分布五組，共25列，貝雷片之間通過頂部槽鋼橫向連接系聯(lián)成整體。貝雷片頂設置16b槽鋼，間距300mm，頂部設置1cm厚鋼板條形鋪設，與槽鋼焊接。

②B組支架。

支架共設置3組鋼管結(jié)構(gòu)，每組5根610mm鋼管，壁厚16mm，跨度（6+1.5）m，柱間采用20工字鋼支撐，每組鋼管下設置1.5*3.5*15.4m擴大基礎，基礎下設置4根1.5m直徑樁基，樁長10m，鋼管柱高度9-13m。

在支墩鋼管頂部鋪設3根I56工字鋼作橫向分配梁，寬度14.8m，橫向分配梁頂鋪設雙H=588*300型鋼，橫向分布五組，共15列，型鋼之間通過20工字鋼，橫向連接系聯(lián)成整體。頂部設置1cm厚鋼板條形鋪設，用作施工平臺。

③C組支架。

支架共設置10組鋼管結(jié)構(gòu)，每組5根610mm鋼管，壁厚16mm，跨度（1.5+16.5+1.5+16.5+1.5+16.5+1.5）m，柱間采用20工字鋼支撐，每組鋼管下設置1.5*3.5*15.4m擴大基礎，鋼管柱高度9-13m。

在支墩鋼管頂部鋪設3根I56工字鋼作橫向分配梁，寬度14.8m，橫向分配梁頂鋪設貝雷梁，橫向分布五組，共25列，貝雷片之間通過頂部槽鋼橫向連接系聯(lián)成整體。貝雷片頂設置16b槽鋼，間距500mm，頂部設置1cm厚鋼板條形鋪設，與槽鋼焊接。

拼裝頂推支架各節(jié)點構(gòu)造、焊接要求及驗收辦法：

拼裝頂推支架節(jié)點處為16b槽鋼和鋼管柱斜交30°、水平連接兩種方式，上下共設置兩層;

當鋼管之間斜交時，貝雷片檢查弦桿是否變形，是否脫銷，槽鋼與貝雷片采用U型卡連接，并在貝雷片與槽鋼接觸外邊緣焊接鋼筋卡牢;

鋼板鋪設時，中間預留3cm縫隙，保證鋼板與槽鋼間能夠焊接，滑道下放鋼板中心需沿滑道中心方向鋪設，保證滑道穩(wěn)定性，滑道需與鋼板焊接牢固;

在蓋梁處對應鋼管柱及滑道位置預留2道鋼板預埋件，將鋼管柱及滑道與蓋梁連接，保證順橋向水平傳力。

4.2.4 滑動及頂推裝置

①頂推軌道。

在沈山線南側(cè)和北側(cè)，在支撐架平臺鋼板上設置頂推軌道。

頂推軌道由頂推梁，擋板，側(cè)擋塊，不銹鋼板等組成。頂推梁為規(guī)格為雙拼HM588×300×12×20（材質(zhì)為Q345B）的型鋼，在平臺鋼板上通長布置。頂推梁頂標高為25.963m。頂推梁上設擋板、側(cè)擋塊，2mm厚不銹鋼板。擋板通長焊接在頂推梁上，側(cè)擋塊規(guī)格為-25×40×150mm（材質(zhì)Q235B），與頂推梁和擋板焊接連接。擋板之間通長設置2mm厚不銹鋼板，不銹鋼板與擋板采用焊接連接。頂推梁在鋼箱梁和導梁頂推過程中起到傳遞支座荷載的作用，不銹鋼板起到減少摩擦阻力的作用，擋板和側(cè)擋板起到抵抗支座和頂推設備水平荷載側(cè)的作用。

擋板與頂推梁采用坡口焊焊接，側(cè)擋快與擋板和頂推梁采用角焊縫連接，焊腳尺寸為10mm，不銹鋼板與頂推梁采用氬弧焊每隔500mm焊50mm長的焊縫。

擋板，側(cè)擋塊和頂推軌道詳圖如圖2-圖5所示。

②頂推支座。

頂推支座設置在鋼箱梁底面，頂推節(jié)點設置在頂推支座上。頂推節(jié)點由兩塊耳板組成，用于連接鋼箱梁和頂推器，頂推器反推頂緊塊，從而實現(xiàn)鋼箱梁向前移動。頂推支座布置圖，頂推支座詳圖和耳板詳圖如圖6-圖10。

4.2.5 箱梁及導梁安裝

鋼箱梁采用大型車輛從預制梁廠運輸至施工現(xiàn)場，使用300t汽車吊進行吊裝。吊裝前在分段上系設好兩根纜風繩，以控制分段在空中時的狀態(tài)。當鋼絲繩與梁段捆綁結(jié)束后，安全員對其進行檢查驗收，合格后，再由吊裝指揮員指揮吊車司機將分段緩慢起升。在達到預定起升高度時，吊裝指揮指揮吊車緩慢轉(zhuǎn)動吊臂到預定安裝位置上方后，吊車緩慢落鉤將分段吊運至分段處頂面10cm左右停下，然后施工人員參照事先放出分段線邊線、中心線將鋼箱梁初步定位后吊車在繼續(xù)緩慢落鉤至安裝位置;鋼箱梁臨時就位后，在鋼箱梁分段接口位置利用碼板和匹配對就位進行臨時固定，待吊裝完畢焊接完成后對臨時固定措施進行拆除。

梁段拼裝按照從大樁號往小樁號的順序依次進行。橋址處梁段拼裝焊接主要是環(huán)縫焊接、隔板焊接、縱縫焊接，主要包括梁段間環(huán)縫及縱腹板的焊接、U肋的焊接、隔板焊接、嵌補段的焊接等。

鋼箱梁和滑塊焊接固定。導梁采用變高截面工字板梁，長度為28m。導梁使用300t汽車吊吊裝，架設在臨時支撐系統(tǒng)上，鋼導梁與箱梁腹板同高，采用熔透對接焊接形式連接，適當增加鋼梁腹板加勁長度，使其與導梁構(gòu)成整體，導梁與鋼梁對接縫處采用大型馬板連接，以增加連接強度。見圖11。

4.2.6 安裝頂推設備

頂推設備包含頂推千斤頂、千斤頂尾部卡托、高壓油管（出油管和回油管）、泵站、計算機。

在頂推過程中，頂推器所施加的推力和鋼箱梁和支座間的摩擦力F達到平衡。

摩擦力F=鋼箱梁結(jié)構(gòu)自重作用下豎向反力×1.2×0.07（不銹鋼板與聚四氟乙烯板之間的動摩擦系數(shù)為0.05，靜摩擦系數(shù)為0.07～0.1，偏安全考慮取摩擦系數(shù)為0.1，1.2為摩擦力的不均勻系數(shù)）。

根據(jù)以上計算，鋼箱梁頂推所需的總頂推力大小為120t。本工程中鋼箱梁頂推施工共設置6個頂推點，每個頂推點布置1臺YS-PJ-50型液壓頂推器，在每條軌道上平均布置。單臺YS-PJ-50型液壓頂推器的額定頂推驅(qū)動力為50t，則頂推點的總頂推力設計值300t>120t，能夠滿足頂推施工的要求。

高壓油管通過出回油，使千斤頂進行出缸和收缸工作，泵站提供油管壓力，計算機精確控制頂推千斤頂及尾部鎖夾并檢查其是否處于正常工作狀態(tài)。

4.2.7 頂推施工

本工程梁體頂推長度為84m，頂推區(qū)鋼箱梁總重1100t，鋼箱梁采用拼裝整體頂推的施工形式，每次頂推距離根據(jù)天窗封鎖時間及滑靴位置確定，每次頂推結(jié)束后，切割滑靴，循環(huán)施工至頂推區(qū)鋼箱梁施工就位。

頂推施工前需進行各項檢查：①安排專人進行軌道、滑道清理，保證滑塊與軌道、下滑道板與四氟乙烯板之間的清潔;對箱梁上面一切不必要的物體進行清理，保證無雜物。②對箱梁的梁體、下滑道面的線型和標高情況進行全面的測量摸底，并形成檢查記錄;對于個別情況進行處理，必須達到規(guī)范要求的平整度等情況，方可頂進施工。③對滑塊、軌道等滑移接觸面進行黃油均勻涂抹，保證梁體、滑靴在頂推過程中的通暢平穩(wěn)。④安排專人檢查千斤頂與鎖夾、滑靴之間的連接是否牢靠。⑤頂推設備安裝完后需進行試頂，并查看檢測裝置的檢測元件，保證檢測裝置的接觸及檢測正常，調(diào)整各泵站的調(diào)速閥，保證各個千斤頂?shù)倪\動速度達到一致;試頂過程中，應檢查橋體結(jié)構(gòu)是否平衡穩(wěn)定，有無故障，關鍵受力部位是否產(chǎn)生裂紋。如有異常情況，則應停止試頂，查明原因并采取相應措施整改后方可繼續(xù)試頂。隨著施工進度的推進，有時泵站需要重新安裝，故每次泵站重新安裝后，都必須查看檢測元件的工作性能，以保證頂推施工安全。

頂推施工具體操作：

一切準備就緒后，開啟泵站，由計算機對頂推千斤頂及尾部卡托進行精確控制，保證左右兩側(cè)頂推千斤頂出缸速度一致，以達到鋼箱梁準確平穩(wěn)的軌道上行進的目的。

第一步：液壓頂推器頂緊裝置安裝在滑道上，靠緊側(cè)向擋板;主液壓缸缸筒耳板通過銷軸與被推移結(jié)構(gòu)連接;液壓頂推器主液壓缸伸缸，推動被推移結(jié)構(gòu)向前頂推。第二步：液壓頂推器主液壓缸連續(xù)伸缸一個行程，頂推被推移結(jié)構(gòu)向前頂推一端距離。第三步：一個行程伸缸完畢，被推移結(jié)構(gòu)不動;液壓頂推器主液壓缸縮缸，使頂緊裝置與滑道擋板松開，并跟隨主液壓缸向前移動。第四步：主液壓缸一個行程縮缸完畢，拖動頂緊裝置向前移動一個步距，一個行程的頂推頂推完成，從步序1開始執(zhí)行下一行程的步序。

4.2.8 拆除導梁

鋼箱梁頂進至設計位置時，進行拆除導梁，導梁由吊車懸掛，采用氣槍首先切割導梁腹桿，再切割分段導梁。切割導梁跟主梁的連接時，注意在割除過程中不得損傷鋼梁，不平之處用手砂輪磨平并補漆。

4.2.9 落梁

頂升點布置：

鋼箱梁頂推到設計位置后，準備落梁。落梁時頂升點的位置如圖12所示。

注：每個支座處設置2臺液壓頂升器，共設置8個液壓頂升器。單個頂升器頂升能力350t，總頂升能力8×350=2800t>鋼箱梁總重量1100t，滿足頂升落梁要求。見圖13。

注：所有臨時措施材質(zhì)均為Q345B。頂升器頂板與鋼箱梁底面采用角焊縫四面圍焊連接，焊腳尺寸為10mm。頂升器頂板與頂升器，頂升器與頂升器底板，墊板與墊塊之間通過銷釘連接。

第一步：鋼箱梁頂推到位后，在鋼箱梁下方設置支撐一、支撐二。安裝液壓同步頂升系統(tǒng)設備，包括液壓泵源系統(tǒng)、頂升器等。此時頂升器行程為0mm，支撐一、支撐二下方不能再放置墊板。第二步：調(diào)試液壓頂升系統(tǒng)，確認無異常情況后，開始落位作業(yè)。支撐一頂升器伸缸，頂升器底部落到墊板上，繼續(xù)伸缸將鋼箱梁頂起（此時，頂升器行程為100），拆除頂推臨時措施。第三步：在支撐二上放置一塊墊板。支撐一頂升器縮缸（此時頂升器行程為0mm），鋼箱梁重量轉(zhuǎn)移到支撐二上，兩臺頂升器底部各拆除一塊墊塊（高80mm）。第四步：支撐一頂升器伸缸，頂升器底部落到墊板上，繼續(xù)伸缸將鋼鋼箱梁頂起（此時，頂升器行程為100），拆除支撐架二處的一個墊塊（高80mm）。第五步：支撐一頂升器縮缸（此時頂升器行程為0mm），鋼箱梁重量轉(zhuǎn)移到支撐二上，兩臺頂升器底部各拆除一塊墊塊（高80mm）。（第四步、第五步為一個循環(huán)，一個循環(huán)落梁80mm，支撐一和支撐二各拆除一個墊塊（高80mm））。第六步：重復第四步、第五步6次，支撐一，支撐二各拆除6個墊塊。第七步：頂升器伸缸，頂升器底部落到墊板上，繼續(xù)伸缸將鋼鋼箱梁頂起（此時，頂升器行程為100），拆除支撐架二處的一個墊塊（高80mm）。第八步：頂升器縮缸（此時頂升器行程為0mm），鋼箱梁重量轉(zhuǎn)移到支撐二上，兩臺頂升器底部拆除所有墊板。

4.2.10 拆除臨時支撐墩

鋼箱梁梁體平穩(wěn)座落于墩柱支座上后，對臨時支撐墩進行拆除。拆除過程中，注意與梁體、墩柱不要發(fā)生碰撞。

5 ?結(jié)束語

葫蘆島市海翔路高架橋工程跨沈山鐵路段為40m+55m+40m連續(xù)鋼箱梁，因主跨梁體跨越既有沈山鐵路上下行及電廠專用線，斜交51°，故采用頂推法進行施工。

本段連續(xù)鋼箱梁頂推施工的施工速度較快，頂進速度約為6m/h，合理利用鐵路封鎖時間，有效的保障了工期的順利進展。同時連續(xù)鋼箱梁頂推施工工藝在國內(nèi)也已較為成熟，安全性高，施工質(zhì)量也有很大保障，且施工較為簡便，噪音、有害氣體等污染小，適宜在地形條件有限制，正常吊裝施工難以進行的場地進行使用。

隨著近年來城市建設及改造的進程逐步加快，施工現(xiàn)場的情況也越發(fā)復雜，連續(xù)梁頂推施工具有良好的推廣價值和發(fā)展前景。

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