48 m铁路简支箱梁高位顶推施工技术

2011-02-02张小东

铁道建筑 2011年9期

关键词：导梁墩顶栈桥

张小东

(中铁电气化局集团有限公司衡茶吉铁路工程指挥部，湖南攸县 412300)

48 m铁路简支箱梁高位顶推施工技术

张小东

(中铁电气化局集团有限公司衡茶吉铁路工程指挥部，湖南攸县 412300)

衡茶吉铁路新衡阳上行疏解线特大桥第27跨48 m箱梁，上跨武广铁路客运专线。设计方案为在40 m高的桥墩上搭设临时栈桥预制箱梁，然后将箱梁顶推跨越武广客运专线就位。本文择要介绍了顶推施工总体方案，导梁等辅助设施，以及主要施工技术参数。

48 m箱梁高墩顶推施工技术

1 工程概况

衡茶吉铁路SDK210+345.918新衡阳上行疏解特大桥，位于湖南省衡阳市咸塘镇境内，特大桥全长2 854.555 m。线路于 SDK209+773—SDK209+797处跨越武广铁路客运专线，交角为52°。考虑到武广铁路客运专线行车限界和净空的要求，经过详细研究和论证，在悬灌法、转体法和顶推法三种设计方案中决定选用顶推施工方法。跨越武广客运专线的48 m预应力混凝土箱梁位于本桥的26#，27#墩上，墩身高度为41 m，与48 m箱梁相邻的为32 m预制T形梁。本桥位于R=1 200 m的曲线及 +7‰～－18‰的坡道上，为铁路曲线桥。

48 m预应力混凝土箱梁截面为单箱单室，顶板厚度为34.5 cm，底板厚度30 cm(端部加厚)。质量为973 t。箱梁标准横断面如图1所示。

图1 48 m箱梁标准横断面(单位：cm)

梁体纵向预应力钢束采用17-φ15.2及12-φ15.2钢绞线，OVM15-17、12圆塔型锚具，锚下张拉控制应力σk=1 283.4 MPa。预应力采用底板及腹板布束方式布置，顶推时需张拉临时顶板束。

2 顶推施工方案

2.1 顶推施工总体方案

本桥上跨武广铁路客运专线，在施工方案上决定采用在24#，25#，26#墩之间搭设临时支墩，架设临时栈桥，在临时栈桥上进行48 m箱梁的预制。预制完成后采用顶推施工方法完成48 m箱梁跨越武广铁路客运专线的架设。

临时墩为钢管格构柱，钢管柱由φ 1 000×16 mm和φ400×10 mm的空心钢管组成，临时钢管墩柱高度为40 m。混凝土固定墩与临时墩上部搭设贝雷梁作为制梁平台，进行箱梁的预制。分别在固定墩和临时墩顶部设置滑道梁。待箱梁混凝土强度达到设计要求后进行落梁，将箱梁落在滑道梁上，采用ZLD200型自动连续顶推千斤顶进行箱梁顶推，滑移至26#和27#中间时落梁。顶推施工方案见图2。

图2 48 m箱梁顶推施工方案示意

2.2 施工中需要解决的主要技术难题

1)本桥在40 m高的桥墩上顶推1 000 t的箱梁，在顶推过程中会在墩顶产生很大的纵向水平力，这样就会使墩底部产生非常大的弯矩，对墩身造成危险，尤其是对两个钢管墩柱临时墩。

2)本桥位于半径1 200 m的圆曲线上，因此在顶推过程中，梁体在水平面内的偏移会很大，位置不好控制。

3)本桥跨越武广客运专线，48 m的跨距中无法设置临时支墩，只能靠导梁与箱梁联合受力来保证，顶推过程中箱梁受力变化复杂，控制不好梁体会产生裂缝。

4)箱梁顶推过程中确保武广客运专线的正常安全运营和铁路设备安全是本工程的重点。

2.3 保障措施

2.3.1 墩顶水平力的控制

对于墩顶水平力的控制，主要采用两种措施解决。第一，搭设施工临时栈桥时，将栈桥(贝雷梁)与永久墩柱及临时钢管墩柱通过墩顶预埋件固结在一起，形成墩—梁固结体系，确保在箱梁顶推时四个墩柱受力差别不大，减少了个别墩柱集中受力的隐患，从而降低了墩底的应力。第二，采用多点顶推，分别在25#与26#墩顶设置千斤顶拖拉梁体前进。多点顶推一方面分散了拉力，另一方面利用千斤顶传给桥墩的反力来平衡梁体滑移时在桥墩产生的摩擦力，减小墩顶水平力。为了能实现在顶推过程中对墩顶水平力进行实时监控，运用MIDIS软件对桥墩墩顶内力和墩顶位移之间的关系进行了分析，得出墩顶所能承受的最大水平力和所对应的位移之间的关系，从而通过连续观测墩顶的位移来控制墩顶水平力。当水平力超标时可以及时发现，通过调整千斤顶的施力来降低墩顶水平力，以确保桥墩安全。

2.3.2 梁体顶推过程中平面位置偏移的控制

针对铁路曲线桥在顶推过程中水平面内位移偏大问题，也从两方面来解决。首先，在梁体的预制过程中严格按设计的线型施工，避免误差积累，造成梁体体型本身误差过大。其次，在顶推过程中为了能使梁体精确安装到位，设计了梁体横向限位装置，特别在梁体顶推安装时，对梁体进行实时观测，当发现梁体向某一方向偏离时，则令该方向的千斤顶加力，另一方向的千斤顶放松，对梁体施加横向水平推力，这样随着梁体前移，偏离会逐渐被纠正，最终达到设计位置。经实践证明该解决方案行之有效，顶推最大偏移量＜5 mm，完全满足设计要求。

2.3.3 临时栈桥支架体系的设计

1号与2号临时墩均采用扩大基础，墩身结构为钢管格构柱，3.2 m见方布置。临时墩分三节制作安装，总长为31.39 m，柱脚与基础预埋件焊接，节段之间采用高强螺栓进行连接。临时墩顶结构设置组件1，组件2，组件3，用于贝雷梁和滑道的安装，形成箱梁预制和滑移施工的作业平台。

在永久墩和临时墩上搭设贝雷梁栈桥支架，作为箱梁预制和导梁安装的施工平台。贝雷梁施工平台全长69.8 m。横桥向设置12个贝雷片，间距为450 mm，中心间距900 mm。贝雷片用支撑架进行横向连接，与墩顶结构中组件2和组件3用销钉连接，这样就把梁墩联结成一个墩梁整体结构。

利用电脑MIDIS软件建立临时栈桥体系分析模型，分析结果表明，临时栈桥体系满足顶推施工过程中不同工况要求。

2.3.4 顶推施工中要确保武广客专运营安全

施工前与广州铁路局集团有限公司有关运营与设备单位签定施工配合协议，明确双方责任，确保施工中的行车安全。施工中，严格执行和遵守铁道部及铁路局印发的关于既有线行车施工安全管理的各项规章制度。在顶推施工过程中，严格按照广铁集团批准的施工天窗时间进行作业。顶推作业时，为确保施工安全，施工区间两端进行了施工封锁和区间断电。

3 导梁及顶推设施

3.1 导梁及其安装

楔形导梁顺桥向设置(参见图2)，两个主梁为“工”形截面，主梁联结系由钢管桁架组成，螺栓连接。导梁分五段进行吊装，其中尾段长0.627 m，2.427 t;中段一长 7.366 m，23.107 t;中段二长 7.998 m，17.725 t;中段三长 7.998 m，11.775 t;前段长 9.999 m，9.6746 t。

五段导梁均在支架上安装，安装时导梁按 R=1 200 m曲线由折线拼装，高强螺栓连接就位后进行终拧。采用推拉的方法沿滑移方向将其推出，导梁悬出26#永久墩13 m。导梁的拼接安装采用130 t汽车式起重机。

3.2 拉锚器和牵引装置

拉锚器采用OVM15-7型夹片式锚具，钢绞线采用抗拉强度为1 860 MPa的12-7φ5钢绞线，一端同顶推千斤顶连接，另一端固定在拉锚器上。拉锚器和钢绞线安装好后，要进行预紧，以保证顶推过程中钢绞线受力均匀。

3.3 千斤顶及泵站

千斤顶采用ZLD200型自动连续顶推千斤顶，安装在墩顶钢托架上。配用ZLDB泵站和ZLDK主控台。

连续千斤顶工作流程：启动系统后，所有前置顶夹紧钢绞线，牵着钢梁同时向前行走，当前置顶撞上5X(行程开关5)时，后置顶亦同时往前行走。此时，前置顶与后置顶同时往前运动，后置顶的夹具自动夹紧钢绞线，荷载由前置顶向后置顶转移。当前置顶走到并撞上6X(行程开关6)，前置顶立即往回行走。此时，前置顶的夹具自动松开，荷载全部由后置顶承担。当后置顶走到并撞上2X(行程开关2)时，前置顶开始往前行走。如此循环，周而复始，使钢梁保持连续、匀速向前行走。