跨铁路钢箱梁全断面悬空多点同步顶推施工技术

□文/王 雷 郑 娜

跨铁路钢箱梁全断面悬空多点同步顶推施工技术

□文/王 雷 郑 娜

天津站枢纽工程李公楼立交桥主桥上跨既有4股运营铁路，采用顶推法施工，一次性顶推长度达到41 m。文章重点介绍跨铁路28.9 m×41m钢箱梁全断面悬空多点同步顶推施工技术的具体研究与实施控制并对施工技术的应用进行了总结。

钢箱梁；跨铁路；顶推施工

工程概况

天津站枢纽工程李公楼立交桥主桥（1#～4#墩）采用三跨连续坦拱钢结构形式，跨径布置为51 m+55 m+51 m，全长157 m，宽28.9 m。三跨分别上跨越既有京山铁路、京秦快速铁路、京津城际快速铁路，主桥桥面为单箱多室钢箱梁结构，梁高1.4 m，跨既有铁路高跨比1/36.4，箱梁双缘宽28.9 m，其宽跨比为1/1.76。

采用顶推法施工。根据桥梁与铁路位置关系，一次性顶推41 m，由于连续钢梁设计为双幅联体形式，28.9 m钢箱梁全横断面采用三点同步顶推；同时，由于铁路区间中间12 m段铁轨上方有2道运营的27 kV高压铁路线，从技术安全方面中间段需要无平台悬空顶推，悬空顶推距离为2 m。

箱梁顶推准备

滑道及侧向限位

滑道及侧向限位是钢箱梁平稳安全滑移的保证。其控制因素包括滑道标高、平整精确度、侧向限位安装等。施工时计算出滑道顶标高，进行测量精确控制，要求平整度偏差＜1 mm；侧向限位系统及时正确安装。

滑道材料选用36 b槽钢，全桥共设置3道。滑道通过筋板焊接固定在支撑工字钢分配梁上，跨越京山上行正线和下行14道铁路12 m段有27 kV高压接触网

处不设置滑道，其他范围滑道连续布置，见图1。

侧向限位采用滚轮式装置，每隔6 m成对安装于钢梁两侧的Ⅰ32#工字钢分配梁上并与之焊接牢固。滚轮与主梁边留出3 cm间隙。见图2。

在1#墩处设置刚性限位支架（迎面附帖一层1 cm厚橡胶），限位支架挡板位置根据设计钢梁就位位置确定，防止梁体顶推超限。

滑靴设置

滑靴采用H型钢制作，为保证顶推过程中滑靴的刚度，在H型钢两侧焊接30 mm厚钢立板，使之成为箱盒状，上顶面通过垫块与钢箱梁固定成一体，组成滑动体系。滑靴设计为2.5 m一节，梁底下每节滑靴距离控制在3 m，根据就位后钢梁位置关系，高压接触网处不再布置滑靴。

顶推动力装置

顶推装置是连续顶推系统，由1套主控系统、3套泵站系统及所对应千斤顶等小系统构成。顶推系统的控制包括后背反力架、千斤顶安装及调试、顶铁安装及稳定等。后背反力架安装固定时必须精确定位，否则影响千斤顶的安装。

跨越京山铁路顶推箱体长度为41 m，顶推质量为627.13 t，根据经验摩擦系数取0.15，总推力为941 kN，动力选用3台等推力双行程液压千斤顶，同步顶推。每次顶进2.5 m，顶推速度为15 cm/min。顶推千斤顶放置在固定的拖排内，拖排与钢箱梁下滑靴固定。

反力架采用型钢制作。分别与支架纵梁（I36）、分配梁（I32）及滑道（[36b）固定，在顶座对应位置设置（焊接）双拼I32做横梁，使反力架受力均衡。

顶推采用φ325 mm×10 mm钢管作顶铁，逐步加设，顶铁两端采用螺栓连接，用抱箍将顶铁固定在分配梁上，每1 m一道，顶铁轴向可位移。

顶推内力分析，见图3。

由于反力架与滑道、支撑体焊接固定成一体。

对于支架：N=f＇

对于桥面系：F=f

因此下部支架、桥面系受力平衡，所以在顶推过程中，受力均为顶推体系内力。

钢箱梁顶推

顶推施工

采用三点顶推，分级调压，集中控制的方法进行顶推施工。三点顶推是在对应钢箱梁28.9 m宽全断面的两边一中三道纵梁下25 cm处设置动力水平千斤顶；分散调压则是液压站上安装3个电磁换向阀，控制油压不超过容许范围；集中控制是通过顶推总控台与3个液压站的分控制并联进行操作。

静阻系数按17%，动力摩阻系数按15%，根据手工况各支点反力来预计水平顶推的出力吨位。三顶推点准备就绪将信号送回主控台，通过主控台发出顶推指令，然后根据逐渐加大施力吨位，直到梁体开始前移，启动后摩阻系数下降，摩擦力减小，此时适当降低三点千斤顶的出力等级来适应摩擦力的变化，使梁体平衡地向前推进，实现三点同步顶推。

（1）界外顶推。在铁路限界外的刚性组装平台上顶推41 m段箱梁，铁路线界外顶推10 m至京山下行正线界外，检查顶推体系及支架安全性，为正式顶推跨铁路积累经验。

（2）顶推过京山下行正线。在平台上顶推10 m，使梁端跨越至京山下行正线，更换4次顶铁。

（3）悬空无平台顶推过京山上行正线和下行14道线。继续顶推至京山上行正线和下行14道限界处（距离轨道外线2 m）等候铁路部门要点顶推，点内一次性悬空顶推12 m。此过程中以两点支撑一点悬挑为悬臂顶推起点，以跨越铁道后两点支撑一点悬挑为悬臂顶推终点。悬臂顶推距离12 m，更换顶铁4次，顶推时间3.5 h。

为了保证悬空顶推后顺利到达接应滑道内，首先根据桥梁设计纵向高程关系，确定悬空初始点滑道高程和悬空终点滑道（即接应滑道）高程，在悬空终点滑道面高程基础上再降低5 cm的意外挠度值（理论计算最大挠度为2.42 cm，综合施工实际因素，确定5 cm的意外挠度值），同时钢箱梁前端梁下固定的首节滑靴前进端作成船头坡型，这样更便于接顺进入滑道。

（4）顶推过矿二线。平台上顶推钢梁跨越矿二线，直至设计位置。

测量控制

梁体顶推过程中，测量控制因素主要是梁体中心线及各墩顶偏位。随着梁体的推进，侧向限位控制其中心线偏位在10 mm以内，控制各千斤顶同步顶推，各墩顶的偏位均在设计要求范围之内。箱梁顶进时，测量人员跟踪监测钢梁的偏位及梁体中心线位置，当中心线偏移时，及时利用侧向限位调整，然后将其锁定。在顶推过程中对墩顶瞬间偏位的观测尤为重要，一旦墩顶瞬间偏位超过设计值需立即停止施力，重新调整各墩顶施力分布，以保证各墩的偏位满足设计要求。

顶推施工注意事项

（1）保证悬空顶推成功，最重要的是接应段滑道位置的确定，其轴线、高程必须精确，尤其是高程，一旦确定有误，容易造成梁体顶撞滑道或高悬。

（2）每次顶推必须对顶推的梁段中线和各滑道顶的标高进行测量并控制在允许范围以内。导梁中线偏差≯2.0 mm；梁体中线偏差≯2.0 mm；相邻两跨支点同侧的滑移装置顶面高差±1.0 mm；同墩两支点滑移装置顶面高差±0.5 mm。

（3）顶推过程中，随梁体前移，三道滑道前方及两个侧面专人观察顶进位移情况。

（4）滑道表面应保持清洁，涂润滑用的硅脂（采用优质黄油）以减少摩擦，涂润厚度不宜太厚和太薄，可控制在1 mm左右。

（5）整体开始顶推时，先推进10 cm，立即停止，回油，再推进10 cm，再停止，回油，如此反复，以松动各滑动面并检查各部分设施，然后正式顶推。

（6）顶推时，如果滑靴、滑道有变形、松动等情况发生，应立即停止顶推，进行焊接打磨处理。

（7）滑道安装的精度、刚度、平整度对顶推梁施工起很关键的作用。在顶推过程中对梁体受力及摩阻力的变化都有直接影响，因此在安装过程中要保证其精确位置（滑道受力面应与箱梁纵梁下固定的滑靴宽度重合），具有足够的刚度和平整度。

（8）位移观测主要是梁体的中线偏移和垂直向偏移，采用的办法是根据设计允许偏位作为最大偏位值，换算坐标，从施力开始到梁体开始移动连续观测，一旦位移超过最大值则立即停止施力，重新调整各墩施力分布。

（9）施加顶推力必须要同步、匀速，这是顶推成功的关键。推顶千斤顶使用之前按要求进行标定，所有千斤顶由一个总控台来控制并且输送油管距离要基本相同，可实现同步作业。

结语

采用全断面悬空多点同步顶推施工技术，成功的将28.9 m×41 m的整体钢箱梁一次性安全跨越运营铁路，顶推就位实现中心轴线位移-8 mm，中线高程偏差+4.5 mm，就位质量高；尤其是中间12 m段无平台悬空顶推技术的应用，给以后有类似状况的工程提供一定的参考经验，施工中采用的“三点顶推，分级调压，集中控制”方法有效保证了整体钢箱梁的顶推就位质量。

[1]刘尔烈.结构力学[M].天津：天津大学出版社，2001.

[2]戴成元，郭永军.荷载作用下桥梁挠度可靠性评估模拟分析[J].北方交通，2006，（10）：54-56.

[3]刘 彤，刘国宁，刘元杰，等.非线性有限元软件ADINA最新进展[J].计算机辅助设计与制造，2001，（12）：70-71.

[4]GB 50205—2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].

□郑 娜/天津市九河市政工程设计咨询有限公司。

U445.462

C

1008-3197（2010）06-48-03

2010-09-29

王 雷/男，1982年出生，助理工程师，天津城投建设有限公司，从事工程管理工作。