任會(huì)川

(中鐵十六局集團(tuán) 路橋工程有限公司， 北京 101500)

隨著路網(wǎng)建設(shè)的迅猛發(fā)展，越來越多的橋梁工程上跨既有建筑物(構(gòu)造物)，其上部結(jié)構(gòu)一般采取現(xiàn)澆、預(yù)制架設(shè)施工。但對(duì)于因受地形、架空線纜等因素影響而無法在設(shè)計(jì)線路軸線上直接拼裝的上跨高速公路或鐵路的系桿拱橋，只能在新建線路側(cè)后方平臺(tái)上完成拼裝，再通過擬跨越道路上搭設(shè)臨時(shí)支墩及縱移、橫移滑道安裝就位，解決空間、時(shí)間受限的問題。

1 工程概況

某鐵路增二線工程為新建上跨高速公路的雙線鐵路橋，鐵路等級(jí)為Ⅰ級(jí)，客貨混行，設(shè)計(jì)行車速度160 km/h?？卓绮贾脼?-80 m下承式簡(jiǎn)支系桿拱，矢跨比1/4.71，橋梁全長(zhǎng)92.7 m。吊桿間距5.2 m，全橋共設(shè)26根吊桿，拱肋中心采用二次拋物線。為減小橋梁的沖擊作用、降低噪音，采用道砟橋面，橋面上設(shè)現(xiàn)澆砼道砟槽板。采用雙T形橋臺(tái)。拱肋及系桿均為箱形截面，且每個(gè)截面的上下翼板、豎板上均設(shè)水平加勁肋。橫撐采用箱形截面，且每個(gè)截面的上下翼板、豎板上均設(shè)水平加勁肋。每個(gè)支點(diǎn)處設(shè)2個(gè)起頂點(diǎn)，位于端橫梁上，靠近系桿的內(nèi)側(cè)。系桿節(jié)段、吊桿與拱肋、吊桿與系桿、橋面板的U肋、橫梁采用高強(qiáng)度螺栓連接，拱肋節(jié)段、橫撐與拱肋、橋面板與系桿頂板采用焊接連接。系桿節(jié)段、吊桿與拱肋、吊桿與系桿采用M30高強(qiáng)度螺栓，φ33孔，設(shè)計(jì)有效預(yù)緊力350 kN，設(shè)計(jì)抗滑系數(shù)不小于0.45；橫梁腹板及底板、U肋采用M22高強(qiáng)度螺栓，φ24孔，設(shè)計(jì)有效預(yù)緊力200 N，設(shè)計(jì)抗滑系數(shù)不小于0.45。拱肋節(jié)段、橫撐與拱肋、橋面板與系桿頂板采用焊接連接，相鄰板件焊縫錯(cuò)開一定距離。

該工程的主要特點(diǎn)：1) 臨近營(yíng)業(yè)線施工，施工受既有鐵路影響較大。該橋臨近既有鐵路，鋼橋吊裝作業(yè)需選擇合理、安全性能高的吊裝設(shè)備，并對(duì)鋼橋桿件采取有效的防傾倒措施，確保既有鐵路運(yùn)營(yíng)及設(shè)備安全。2) 存在立體交叉。該橋上跨西北環(huán)高速公路，鋼橋拖拉施工中需搭設(shè)臨時(shí)過渡支架占用西北環(huán)高速公路，施工前需制訂相應(yīng)交通導(dǎo)改方案，確保施工安全和質(zhì)量的同時(shí)將對(duì)公路交通運(yùn)營(yíng)的干擾降到最低。

2 施工方案

2.1 總體施工方案

該橋跨越高速公路，高速公路為挖方，兩邊新建鐵路線在路基上，由于在高速公路上方禁止長(zhǎng)時(shí)間吊裝、拼裝作業(yè)，原位拼裝方案不可行。拱橋上部結(jié)構(gòu)采用縱移拖拉方案，可避免在高速公路上方吊裝作業(yè)，保證高速公路運(yùn)營(yíng)安全。又由于新建線路距離既有鐵路線最近處僅7.82 m，必須使拱橋上部結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)軸線8.7 m，吊裝拼裝作業(yè)才能在既有鐵路的安全距離以外，這就決定了縱移到位后必須橫移才能使橋梁就位。因此，采用縱移橫移拖拉施工方案，施工方案總體布置見圖1?？v移橫移滑道轉(zhuǎn)換是其中重點(diǎn)、難點(diǎn)之一。頂推從0#臺(tái)向1#臺(tái)方向進(jìn)行。

圖1 拱橋縱移橫移拖拉施工總體布置(單位：mm)

2.2 拼裝平臺(tái)

拱橋系梁每10 m一個(gè)節(jié)段，共設(shè)置9個(gè)拼裝基礎(chǔ)PT1～PT9，采用砼擴(kuò)展基礎(chǔ)，在地基承載力較小的條件下有效擴(kuò)散上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載，并作為后續(xù)縱移拖拉作業(yè)的滑道。

2.3 臨時(shí)墩

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，拱橋上部結(jié)構(gòu)的最大懸臂應(yīng)在15 m以內(nèi)，需在高速公路上設(shè)置臨時(shí)墩。高速公路兩個(gè)方向行車道中間的綠化帶內(nèi)埋設(shè)有電纜，不能施作臨時(shí)墩基礎(chǔ)。因此，臨時(shí)墩占用一個(gè)行車方向的行車道和另一方向的超車道，共占據(jù)4條車道中的2條，留2條車道供行車使用。臨時(shí)墩順公路方向布置，同一個(gè)臨時(shí)墩兩側(cè)的基礎(chǔ)正好跨越高速公路，并與新建鐵路正交，可解決新建鐵路與所跨越高速公路平面交角45°的問題。只是同一側(cè)系梁下的2根鋼管沿新建鐵路方向上相差1 100 mm，通過設(shè)置短的不等長(zhǎng)的導(dǎo)梁使拱橋上部結(jié)構(gòu)可同時(shí)上墩。根據(jù)以上原則設(shè)置L1～L6共計(jì)6個(gè)臨時(shí)墩，跨度分別為8、9.8、3×15、2×8.6 m。

2.4 導(dǎo)梁

計(jì)算結(jié)果表明，如果采用導(dǎo)梁方案跨越高速公路或僅在中間設(shè)置一個(gè)臨時(shí)墩，導(dǎo)梁根部的強(qiáng)度不能滿足要求，要對(duì)導(dǎo)梁與拱肋結(jié)構(gòu)作特殊加強(qiáng)處理，代價(jià)太高。因此，采用無導(dǎo)梁方案。

2.5 縱移水平力克服

在0#臺(tái)的后方設(shè)置頂推千斤頂?shù)闹亓κ椒戳ψ?，反力座和PT1合二為一，既是拼裝平臺(tái)的一部分，也是承擔(dān)千斤頂反力的基礎(chǔ)。

為保護(hù)高速公路路面，臨時(shí)墩采用在高速公路原地面上澆筑砼擴(kuò)大基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)上立鋼管立柱。這樣的臨時(shí)墩僅能承擔(dān)豎向力，不能克服水平力，故需把水平力傳遞到縱移系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)上。

在1#臺(tái)的前方和0#臺(tái)的后方設(shè)置重力式反力座，1#臺(tái)前方反力座通過1#臺(tái)后與臨時(shí)墩L6通過水平精軋螺紋鋼拉桿相連接。L6的上端與L5的上端相連接，在L6的兩側(cè)錨固端高差與整個(gè)橋梁的縱坡相適應(yīng)。依次類推，一直連接到0#臺(tái)后方的反力座上。這樣，臨時(shí)墩鋼管的上部通過精軋螺紋鋼串聯(lián)在一起，并固定在兩端的反力座上，可克服縱移過程中的水平力(見圖2)。預(yù)張力的大小根據(jù)計(jì)算確定。

圖2 拉桿錨固方式(單位：mm)

水平精軋螺紋鋼張拉順序：1) 使用扳手預(yù)緊各錨固端；2) 同時(shí)從兩端對(duì)稱向中央依次施加第一級(jí)預(yù)應(yīng)力，直到每跨都施加同樣的預(yù)應(yīng)力(需統(tǒng)一指揮，保證對(duì)稱跨同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力)；3) 重復(fù)第二步，施加第二級(jí)、第三級(jí)等批次的預(yù)應(yīng)力(保證施加預(yù)應(yīng)力后每個(gè)臨時(shí)墩的垂直度不大于1%)；4) 拉桿內(nèi)力達(dá)到設(shè)計(jì)值后，張拉完成；5) 施工完成后，按照上述順序的逆序放松各臨時(shí)墩之間的預(yù)應(yīng)力(禁止一次性放松到位，確保施工安全)。

通過采取上述措施，整個(gè)臨時(shí)墩體系可滿足頂推施工的需要，抵抗頂推過程中產(chǎn)生的水平力，保證頂推施工安全。

精軋螺紋鋼的剛度比鋼絲繩的剛度大，可保證臨時(shí)墩身不產(chǎn)生較大變形，安全性高，操作簡(jiǎn)便；精軋螺紋鋼接長(zhǎng)方便，使用完成后可回收再利用；精軋螺紋鋼使用量大，在市場(chǎng)上易于采購(gòu)，造價(jià)適中，是一種值得推廣的拉桿體系。

2.6 縱移滑道

縱移滑道設(shè)置在兩側(cè)系梁共4條腹板處，每側(cè)的2條腹板相距1 100 mm，分別對(duì)應(yīng)1根臨時(shí)墩的鋼管柱?？v移滑道設(shè)置見圖3。

圖3 縱移滑道設(shè)置(單位：mm)

2.7 縱向頂推設(shè)備

采用2臺(tái)1 000 kN連續(xù)千斤頂作為頂推動(dòng)力。反力座設(shè)置在1#橋臺(tái)的前方，一側(cè)通過八三墩桿件安放在臺(tái)背上，另一側(cè)安裝在反力臺(tái)座上，拉錨器固定于系梁箱梁的側(cè)面，二者通過鋼絞線連接，千斤頂連續(xù)不斷地將頂推力傳遞給系梁，使系桿拱前行。

2.8 橫移方案

原始縱移軸線距離設(shè)計(jì)軸線8.7 m，橋臺(tái)需橫橋向延伸一定長(zhǎng)度，2個(gè)橋臺(tái)分別向線路左側(cè)延伸8.38 m。

為使頂推過程中支墊鋼板厚度較小，厚度8 cm支座墊板在縱移開始前不施焊，橫移前才施焊，導(dǎo)致縱移滑道比橫移滑道表面高出8 cm。

待縱移拖拉到設(shè)計(jì)位置前1.7 m處時(shí)停止拖拉，1#橋臺(tái)不需縱移滑道直接安裝橫移滑道，0#橋臺(tái)拆除縱移滑道，安裝橫移滑道，然后縱移拖拉到設(shè)計(jì)里程位置。

拆除縱移千斤頂，在兩端橋臺(tái)的橫向擴(kuò)展部分上，梁體側(cè)面安裝橫移千斤頂，開始橫移頂推，邊頂邊在千斤頂后支墊墊塊，直至橋梁橫向到達(dá)設(shè)計(jì)位置，然后落梁，橋梁到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.9 橫移滑道

橫移前拆除所有中間臨時(shí)支墩，橋梁簡(jiǎn)支于兩端橋臺(tái)上，由于受力集中，橫移滑道順橋向?qū)挾炔捎? 500 mm、橫橋向通長(zhǎng)布置的方式。支座墊板1 600 mm×1 500 mm范圍內(nèi)墊滿滑塊，滑塊周圍采用適當(dāng)?shù)姆绞焦潭?，防止滑塊滑出。

2.10 落梁

橋梁上部結(jié)構(gòu)到達(dá)設(shè)計(jì)平面位置后，落梁到設(shè)計(jì)標(biāo)高，施工完成。落梁時(shí)兩端橋臺(tái)上的千斤頂輪流下落，每次下落不超過2 cm，禁止橋梁兩端的千斤頂同起同落。

3 鋼橋拖拉頂推施工的控制措施

(1) 頂推過程的標(biāo)高控制。為保證拖拉過程中鋼橋按1.1%上坡行走，鋼橋系桿前端可順利過渡臨時(shí)支墩的滑道，通過對(duì)鋼橋頂推過程中的撓度計(jì)算，鋼橋最大撓度為6.7 mm。按設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行頂推沒有問題，為確保順利通過，避免發(fā)生異常情況，在兩系桿頭部加焊2根2 m長(zhǎng)變截面導(dǎo)梁，頂推到支墩的最后一跨時(shí)，拆除導(dǎo)梁，進(jìn)行最后一跨頂推。

(2) 頂推過程的軸線控制。頂推前計(jì)算各施工段各點(diǎn)標(biāo)高及軸線數(shù)值，頂推過程中用全站儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各點(diǎn)及軸線的數(shù)據(jù)，并與理論值對(duì)比，若偏差較大，則及時(shí)采取糾編措施。將經(jīng)緯儀架設(shè)在1#橋墩的橋軸線上，觀測(cè)鋼橋端梁的中心線，每前進(jìn)1 m，檢查鋼橋縱向軸線的偏移量，當(dāng)軸線偏差超過20 mm時(shí)調(diào)整千斤頂頂出力使系桿拱正位。

(3) 橫向頂推措施。背靠墻面積設(shè)計(jì)為3 m×1 m，高度為1.5 m，強(qiáng)度為C30。滑道采用雙支32號(hào)工字鋼，滑塊為四氟乙烯板，頂推力采用2臺(tái)150 t千斤頂。頂推過程中，用全站儀實(shí)時(shí)檢測(cè)軸線的偏移，偏移一定距離后馬上進(jìn)行糾編，糾編后方可繼續(xù)頂推。頂推前清除橋面及下方的雜物，以防掉落到公路上。

4 結(jié)語(yǔ)

該系桿拱橋臨近既有鐵路，上跨高速公路，通過縱移、橫移和落梁相結(jié)合的綜合施工技術(shù)，可使橋梁從三維方向上分別就位。其主要技術(shù)特點(diǎn)：1)順橋向設(shè)置可靠的反力座，臨時(shí)墩采用精軋螺紋鋼串聯(lián)，使千斤頂和臨時(shí)墩的水平力可靠地傳遞到反力座上，有效解決拖拉過程中抵抗水平力的關(guān)鍵問題。2)縱移滑道和橫移滑道的合理轉(zhuǎn)換是其關(guān)鍵施工技術(shù)之一。3)不設(shè)導(dǎo)梁是其特點(diǎn)之一。