王振東 WANG Zhen-dong
(中鐵九局集團(tuán)第七工程有限公司,沈陽 110044)
白音華東至賽音溫都日鐵路運煤專用線(簡稱白賽線)接軌于霍白鐵路的終點站白音華東站,出站后跨越省道307線(霍白公路)與錫烏鐵路并行敷設(shè)4km下穿二號礦進(jìn)礦公路大橋,并行省道307線前行1.5km后折向西南方向,上跨既有錫烏鐵路和赤大白鐵路,沿赤大白鐵路西北方向并行敷設(shè)1.8km后設(shè)賽音溫都日站,之后繼續(xù)前行至一號礦規(guī)劃廠區(qū),線路全長11.6km。白賽線DK5+428.54大橋上跨錫烏鐵路、赤大白鐵路(雙線),與這兩條既有鐵路交角為42°,縱坡為4‰下坡,全長190.72m,孔跨設(shè)置為1-32mT梁+1-108m鋼桁梁+1-32mT梁。第二孔采用108m單線無砟下承式簡支鋼桁梁,寬8.0m,梁高15m,重約900t,采用拖拉法安裝到位。主桁采用帶豎桿三角形桁架,桁高15m,除端部兩個節(jié)間長度為10.5m外,其余節(jié)間長度采用11m,主桁中心距采用8m。只在下弦節(jié)點處設(shè)置橫梁,橫梁間距為10.5m和11m。上、下弦桿均采用箱形截面,上、下弦桿高約850mm,上、下弦桿腹板外寬均為600mm。斜腹桿采用箱形截面,翼板外寬600mm,桿件高520~850mm。主桁弦桿及腹桿的連接采用M22的高強(qiáng)度螺栓。橋梁布置見圖1。
圖1 橋梁布置立面圖(單位:cm)
利用在0#臺后加寬路基及第1孔設(shè)置臨時支架,安裝滑道梁,形成拼裝平臺;然后在臺后路基及第一孔間高位組拼108m鋼桁架;在錫烏鐵路、赤大白鐵路(雙線)線間設(shè)置臨時支墩、在2#墩和赤大白鐵路間設(shè)置臨時支架,臨時支墩和臨時支架上均安裝滑道梁(支架布置見圖2);在1號墩處安裝反力座和2臺250噸連續(xù)千斤頂,后錨裝置設(shè)置在鋼桁梁的尾部下方,通過2束8-φ15.2的牽引鋼絞線實現(xiàn)拖拉鋼桁梁向前;封鎖錫烏鐵路、赤大白鐵路;利用封鎖時間拖拉鋼桁梁就位;拆除臨時支墩和臨時支架;落梁到位。
圖2 抗傾覆最不利工況及支架布置圖
主要施工流程為:支架基礎(chǔ)施工→搭設(shè)支墩及臨時支架、安裝滑道梁→鋼桁梁拼裝→安裝牽引設(shè)備→拖拉前檢查→封鎖分步拖拉→鋼桁梁就位→頂梁→拆除臨時支架等→落梁。
在0#臺后路基及0#-2#墩間設(shè)置臨時支架,安裝滑道梁,在臺后路基及第1孔組拼108m鋼桁架。臨時支架基礎(chǔ)除0#臺后路基上為擴(kuò)大基礎(chǔ),其余均采用鉆孔樁基礎(chǔ);立柱采用ф609×12mm鋼管,立柱間采用Ф325×8mm鋼管焊;滑道梁為適應(yīng)支架跨度采用5種不同的斷面結(jié)構(gòu)形式。
在0#臺后路基段的拼裝區(qū)下滑道采用三拼工字鋼梁,在下滑道和路基之間澆筑有混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。
在0號臺和1號墩之間的拼裝區(qū)滑道布置,采用鋼管柱和H型鋼滑道梁型式,0號臺至1#墩間支架基礎(chǔ)部分采用鉆孔樁、1號墩大里程側(cè)支架采用牛腿附著承臺基礎(chǔ)型式。支架立柱設(shè)置斜撐與1#墩連接。在1號墩頂設(shè)置短柱與滑道梁進(jìn)行連接,增加滑道梁的支撐點。
錫烏鐵路、赤大白鐵路防護(hù)網(wǎng)間距27.5m,由于斜交角度42°和考慮鐵路安全限界影響,在兩線路之間的區(qū)域的滑道,設(shè)置為平行四邊形(27.5m×8m),滿足規(guī)范要求1.25倍鋼桁梁節(jié)點間距的要求。結(jié)構(gòu)上設(shè)置鋼管柱和H型鋼滑道梁,下設(shè)鉆孔樁基礎(chǔ)??紤]拖拉時對支架的作用的影響,采用在頂推方向的出口處設(shè)置四柱結(jié)構(gòu)形式,連接系斜撐支撐到柱腳處進(jìn)行加強(qiáng)處理。
在靠近2號墩側(cè)的滑道,采用鋼管柱和H型鋼滑道梁的結(jié)構(gòu)形式,下設(shè)鉆孔樁基礎(chǔ),并將滑道與2號墩相連。
為了保證鋼桁梁能夠順利引向頂推前方的滑道梁,在鋼桁梁頂端設(shè)置6m長導(dǎo)向“鷹嘴”。前端為長500mm,高500mm,其余截面與鋼桁梁下弦截面相同。當(dāng)前端下口到達(dá)前方滑道梁時,鷹嘴前端上口已到了滑道梁上,在滑道梁上個設(shè)置2臺100噸千斤頂,將前端提升至滑道梁以上,同時繼續(xù)頂推,當(dāng)前端下口至少進(jìn)入滑道150mm后,即可拆除提升輔助100t千斤頂。
拖拉千斤頂水平座設(shè)置在0號臺和1號墩之間的滑道梁上靠近線路端,為拖拉千斤頂拖拉提供反力。拖拉千斤頂反力座采用工字鋼焊接而成,采用焊接的方法固定在滑道梁上。
后錨設(shè)置在鋼桁梁的小里程端橫梁下方。后錨采用鋼板焊接而成,采用螺栓的方法固定在梁底,拖拉到位后去除。
按主梁全部拼裝完,進(jìn)行拖拉。拖拉重量約900噸計,拖拉力計算公式如下:
據(jù)公式H=K×G×F+G×I
K為安全系數(shù),一般取K=1.0;G為鋼梁總重,F(xiàn)為滑道摩擦系數(shù),四氟板與滑道梁鋼板之間加潤滑劑時的起動時靜摩擦系數(shù)可按f=0.12;I為鋼桁梁的設(shè)計坡度,本次采用平坡拖拉,故取0%,得:
H=1.0×900×0.12+900×0%=108t
選用兩臺ZLD250型連續(xù)千斤頂。
連續(xù)拖拉ZLD自動控制系統(tǒng),全套系統(tǒng)包括:2臺250t連續(xù)千斤頂、2臺頂推泵站、1臺主控臺及聯(lián)接系統(tǒng)的高壓油管。千斤頂設(shè)置在1#橋墩的滑道梁前端千斤頂牽引反力座上。
為糾正鋼桁梁在拖拉過程中出現(xiàn)中線過大偏斜,采用在0號臺、1號墩、兩線間支架兩端、2號墩等處滑道梁外側(cè)設(shè)置對稱導(dǎo)向限位裝置,控制和調(diào)整鋼桁梁的橫向偏移量。限位裝置焊接在上滑道梁側(cè)面。安裝橫向限位裝置時,預(yù)留一定間隙,頂推過程中預(yù)留200~500mm的間隙,使鋼梁橫向偏移量控制在100mm內(nèi)。糾偏時采用100噸的手動千斤頂進(jìn)行橫向糾偏。
由于小結(jié)點豎桿不能承受支點反力,故在主桁大節(jié)點和“鷹嘴”梁下,根據(jù)下弦桿設(shè)計上拱度布置不同的高度上滑靴,使滑靴下表面在一個水平面上。鋼桁梁縱向移動采用上滑靴、下滑道中間加四氟板形式,鋼桁梁在水平千斤頂?shù)臓恳略谙禄郎献咝小?/p>
拖拉鋼絞線束采用2束8-φ15.2的低松弛鋼絞線,分別通過鋼桁梁小里程端底部鋼橫梁安裝的后錨點與1號墩處拖拉連續(xù)千斤頂進(jìn)行錨固。每根鋼絞線的承受力按18.6噸計算,16根鋼絞線的承受力為297.6噸,鋼絞線的安全儲備系數(shù)為2.76。鋼絞線安裝完成后,在后錨點處單根預(yù)緊,預(yù)緊力F=1860×140×0.7×0.1=1.82t。通過預(yù)緊使鋼絞線在頂推鋼桁梁時受力均勻,達(dá)到同步拖拉,同時檢驗了鋼絞線與千斤頂錨具之間是否夾緊。
鋼桁梁主體結(jié)構(gòu)由主桁、縱橫梁、上平縱聯(lián)、橋門架、橫聯(lián)及其他附屬設(shè)施組成。工廠加工桿件預(yù)拼裝合格后運至現(xiàn)場0#臺后及第一孔位置吊裝拼接。
①鋼梁拼裝前,應(yīng)保證滑道梁水平,鋼桁梁中線及位置符合設(shè)計要求。
②在滑道梁上設(shè)置臨時支撐墩,安放于下弦桿件大節(jié)間部位。
③鋼桁梁由吊車進(jìn)行現(xiàn)場拼裝,按每個節(jié)間下弦桿→縱橫梁→腹桿→上弦桿、橋門架、橫聯(lián)→上下平聯(lián),順序從大里程一端向小里程一端依次進(jìn)行安裝。
④桿件拼裝過程中首先用墊塊將下弦大節(jié)點按照設(shè)計預(yù)拱度拼裝好,再進(jìn)行下一步桿件拼裝,在拼完一個大節(jié)間進(jìn)行測量,根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整好線型,然后后再拼裝下一個節(jié)間,直到完成全部桁架。
⑤高強(qiáng)度螺栓連接副的擰緊采用扭矩法擰緊,擰緊分初擰、復(fù)擰和終擰三步進(jìn)行。初擰和復(fù)擰扭矩值為終擰扭矩值的50%。高強(qiáng)度螺栓的初擰、復(fù)擰、終擰應(yīng)在同一天完成。
⑥鋼桁梁組拼完成后,進(jìn)行驗收,滿足設(shè)計及驗收規(guī)范要求。
拼裝完鋼桁梁,將其拖拉至梁體前端即將到達(dá)兩線間支架時鋼梁達(dá)到最大懸臂狀態(tài),保證鋼桁梁總體的抗傾覆安全系數(shù)≥1.3。
此時計算工況如圖2所示。
由該工況的情況分析,前傾覆為2個節(jié)間,抗傾覆為3個節(jié)間。
由計算結(jié)果知:傾覆彎矩為M傾覆=7920kN·m,抗傾覆彎矩為M抗傾覆=17820kN·m,抗傾覆完全系數(shù)K=M抗傾覆/M傾覆=2.25≥1.3,滿足要求。
拖拉采用2臺250t連續(xù)千斤頂同步進(jìn)行拖拉,拖拉設(shè)備安裝在1號墩上。
①拖拉前,檢查各項安全措施是否到位。
②按照拖拉方案設(shè)計,安裝連續(xù)千斤頂、后錨點、鋼絞線、操作平臺等拖拉系統(tǒng),然后進(jìn)行調(diào)試,確認(rèn)拖拉系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常。拖拉千斤頂系統(tǒng)由專業(yè)施工人員進(jìn)行操作。
③操作人員組織:拖拉系統(tǒng)主控平臺、連續(xù)千斤頂設(shè)置專職人員操作與控制,在每處橫向限位處梁體兩側(cè)配備兩名工人負(fù)責(zé)檢查梁體橫向偏位。拖拉作業(yè)過程由總指揮統(tǒng)一發(fā)布命令,各操作人員間聯(lián)系采用無線對講機(jī),確保呼喚應(yīng)答信息通暢。
④每次封鎖拖拉前,要啟動拖拉系統(tǒng)將鋼桁梁向先推出約5cm后即停止,千斤頂回油;再拉、松2~3次,觀測各滑塊情況,同時檢查拖拉系統(tǒng)各部位設(shè)施設(shè)備是否運轉(zhuǎn)正常。在確認(rèn)設(shè)備正常工作、各人員到位后,由總指揮發(fā)令開始推進(jìn)。
①拖拉系統(tǒng)安裝完成后,首先進(jìn)行試拖拉。
②鋼桁梁正式拖拉時,行進(jìn)速度控制在每小時6-10m之間。拖拉操作系統(tǒng)是由計算機(jī)集中進(jìn)行控制,計算機(jī)通過拖拉控制系統(tǒng),驅(qū)動泵站和拖拉千斤頂進(jìn)行作業(yè),拖拉操作系統(tǒng)可對位移及拖拉力進(jìn)行設(shè)置,并能對拖拉過程中的參數(shù)進(jìn)行實時顯視和記錄,拖拉同步通過位移同步的方式來實現(xiàn)。最后采用“點動”的方式,保證精確就位。
①千斤頂、泵站就位。1號、2號橋墩各設(shè)置2臺500噸千斤頂和1臺高壓泵站。千斤頂放在1號、2號橋墩上起梁的設(shè)計位置處,泵站和操作平臺放在地面上。
②支座驗收。支座安裝前應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙仔細(xì)核對支座的規(guī)格,確保支座的噸位、類型、安裝方向、前置量是否正確。驗收合格后,做好標(biāo)識。等到梁體下落到即將就位時,將支座吊放至墩頂。吊裝過程中要注意支座的保護(hù),防止支座受損。落梁就位,調(diào)整梁體的標(biāo)度和水平度。
③搭設(shè)落梁鋼支墩,保險鋼墊墩準(zhǔn)備充分到位。
落梁前,先采用4臺500噸千斤頂分別從1號、2號橋墩處將鋼桁梁頂起,使得滑塊與滑道梁脫離100mm,然后將滑靴、滑道梁拆除,再拆除鋼桁梁下方臨時支架。
落梁高度:1號墩側(cè)2.867m,2號墩側(cè)3.306m。
1號、2號橋墩分開落梁,每處橋墩單次落梁按10cm進(jìn)行控制。先兩處交替下落2.867m,將1號墩處梁體落到設(shè)計標(biāo)高,再下落2號墩0.439m,將梁體坡度調(diào)整到4%。安裝支座,注漿錨固,保溫防凍。
落梁作業(yè)過程中,嚴(yán)格執(zhí)行統(tǒng)一指揮,步調(diào)一致,應(yīng)答呼應(yīng),確保一端落梁到位,支護(hù)穩(wěn)定,另一端才能操作千斤頂。選擇千斤頂時,要保證千斤頂起重能力安全系數(shù)不小于1.5,每次起高量不超過活塞高度的四分之三。在落梁過程中要邊起千斤頂邊安裝保險鋼支墊,下落時邊落千斤頂邊抽換鋼支墊,保障梁體跟保險支墩的脫空高度保持在10~20mm內(nèi)。嚴(yán)禁梁體兩端同時起落千斤頂,通過一臺油泵控制梁體一端的2臺千斤頂來確保其受力均勻,嚴(yán)格控制落梁速度不能太快,保證梁體均勻下落。做好千斤頂頂升、回縮和落梁墊塊的抽換階段實時觀測和測量,確保左右梁體高差控制在允許范圍內(nèi)。
該橋梁采用首先施工第1、3孔32mT梁架設(shè)、橫向張拉等工序,再采用第2孔鋼桁梁在第一孔橋面上高位拼裝、拖拉法安裝就位的施工方案,既避免了混凝土冬季施工,保證橋梁混凝土施工質(zhì)量,又確保了運煤專用線開通目標(biāo)。本工程實際施工時間,自第一根鉆孔樁開始,至鋼梁拖拉就位歷時100余天,確保了運煤專用線12月9日提前開通。