113m系杆拱平转、落梁施工技术研究

董南

【摘 要】随着交通网的迅猛发展，设计施工中经常面临公路、铁路或其他建筑相互交叉干扰的现象，为尽量减少施工对既有线路的影响，降低安全风险，顶推、平移、平转等异位施工法将得到越来越广泛的应用。 目前，先梁后拱法施工的简支系杆拱桥多采用原位支架现浇，平转施工的成功案例较少，本文以丰南跨津山铁路特大桥113m系杆拱为例，对桥梁平转、落梁施工控制技术进行了阐述，具有一定的创新性，对今后类似工程的施工，也可提供借鉴和参考

【关键词】系杆拱；平转；落梁；技术研究

1、工程概况

新建铁路天津至秦皇岛客运专线工程二标段丰南跨津山铁路特大桥于DK115+547附近以113m系杆拱桥式跨越津山铁路下行线和丰胥联络线。 桥梁全长 116m，计算跨径113m，吊杆间距5m，拱轴线采用二次抛物线，失跨比f/L=1：5，拱肋横截面采用哑铃形，断面高3m，钢管外径1.2m，拱肋在横桥向向内倾8°，形成提篮式样。两拱肋间共设7处钢结构横撑，其中拱顶及两侧共3道为一字形横撑，其余4道为K型横撑。系杆梁采用C50预应力混凝土，单箱三室截面，截面高3.05m，宽17.6m。该桥上部结构总重约1万吨，按先梁后拱方式施工。

系杆拱上部结构示意图

2、113m系杆拱施工方案

津山线为电气化Ⅰ级双线干线铁路，客货运输繁忙，要点施工手续繁琐，且系杆拱与既有线路夹角仅17 °，平面交叉影响长度近100m，拱桥下净空有限，现浇支架设计、搭设施工以及后期拆除困难，安全、质量、工期控制风险巨大。

为减小施工对既有线路的影响，决定在津山下行线左侧平行既有线方向，安装现浇支架施工系杆梁，在系杆梁顶面搭设拱肋安装支架，拼装拱肋，并安装吊杆，形成简支系杆拱结构体系。在临时墩与772#墩顶上安装滑道梁跨越津山下行线和丰胥联络线，拱桥上部结构施工结束后拆除支架，使其支承在771#墩墩顶和滑道梁上，然后拱桥一端以771#墩为旋转轴心，另一端沿滑道梁从临时墩墩顶滑移到772#墩墩顶，最后再用千斤顶将系杆梁落在支座上，完成整个桥的施工。本文就系杆拱平转、落梁的过程控制进行重点阐述。

异位支架现浇施工系杆拱

平转落梁到位

3、系杆拱平转施工

3.1平转系统

3.1.1 771#墩平转系统

771#墩平转系统由梁底垫块、扁担梁和5000t平转铰支座共3部分组成。拱桥平转时，扁担梁下两边支点脱空，系杆梁与扁担梁一起绕中支点按顺时针方向旋转17°，将系杆拱从现浇位置摆到设计桥位。

771#墩平转系统示意图

3.1.2 772#墩平转系统

772#墩平转系统由滑道梁、临时墩、临时支座、顶推滑移系统共4部分组成。其中顶推滑移系统包括梁底滑块、反力座、分配梁和顶推千斤顶。

772#墩平转系统示意图

两个临时墩布置在既有线左侧以支撑滑道梁，滑道梁全长52.59米，滑道铺设在滑道梁顶面，平面为圆弧形，其中心线与滑块滑动轨迹线重合。滑道自下而上依次由20mm厚钢垫板和3mm厚不锈钢板组成。钢垫板与滑道梁顶板焊接，主要起支承与调平作用。不锈钢板切成小块与钢垫板焊接，起减小滑动面的摩阻力作用。梁底滑块采用铸钢材料，重2.3吨，滑块下嵌有一块NGE滑板，以减小滑动时的摩擦阻力。

反力座沿曲线焊接在滑道梁顶面，顶推分配梁平放在滑道梁顶面，并用钢板或垫块将分配梁与反力座抄垫牢靠以支撑千斤顶。平转时，采用两个300吨千斤顶同时对滑块施顶，系杆拱每向前滑移一段距离后，将分配梁和千斤顶移到前排反力座前并抄紧，直到将系杆拱滑移到位。

顶推滑移结构示意图

3.2拱桥平转施工控制要点

3.2.1 精心安排，认真落实交底

顶推前，需要认真进行技术交底，明确分工，落实到人，在检查确认现浇支架与系杆拱梁完全脱离及平转系统良好的情况下，采用两台300吨千斤顶开始进行顶推平转施工。顶进过程中，要有专人对整个平转系统进行盯控，发现问题及时处理，确保顺利顶推平转到位。

3.2.2 平转系统控制

拱桥平转过程中的阻力是影响平转系统的主要因素，其主要来源于平转铰支座及转动端滑块与滑道之间的摩擦力，在平转前准备好良好的球形铰支座及光滑平整的滑道是拱桥能够顺利平转的前提。

①球形铰支座要有资质的厂家专门定做满足设计要求的产品，并在转动过程中加强检查盯控，防止铰支座上盖板和底盆之间挤压锁死，影响平转。

②由于系杆拱桥上部结构总重约1万吨，由不锈钢板焊接而成的滑道面在转动过程中容易产生延伸变形从而导致滑道翘曲，破坏滑道的整体性和平顺性，影响平转。因此不锈钢板在焊接前需要提前采取措施进行碾压，尽量減小钢板承重压后产生的变形。焊接时应将不锈钢板压紧、密贴在钢垫板上，并将不锈钢板之间所有纵向、横向接缝均用焊缝填平并打磨光滑，形成连续、平整、光滑的滑道面，为整个滑移系统的顺利运转创造条件。严禁仅采用断焊对不锈钢板进行简单的固定，否则在转动过程中容易对滑块下方的NGE板造成切削，增大摩阻力。如果在顶进过程中，滑道整体强度仍不能满足要求时，也可以在不锈钢板上开梅花型布置槽口，进行补焊和打磨，加强下滑道不锈钢板连接强度。

下滑道不锈钢板在重压下产生变形

滑道不平整对滑板造成磨损

3.2.3 平转方向控制

由于系杆拱桥一端固定不动，以771#墩为旋转轴心，另一端沿滑道梁从临时墩墩顶滑移到772#墩墩顶，转动路径为曲线，为保证千斤顶顶进方向和滑移方向一致，需要及时的对平转方向进行调整。①控制一次顶进行程<30cm，通过调整后支撑点处垫块随时保证千斤顶顶进方向和滑移轨迹圆周切线方向基本一致，确保有效顶进力量。一旦偏离设计平转方向，千斤顶顶力将远大于原设计值，影响平转。②顶进时，应时刻保持监控，随时补充油压，保证两台千斤顶受力一致，防止作业不同步。③提前准备好备用千斤顶，防止顶进过程中出现意外情况。

通过调整垫块调整顶进方向

3.2.4 平转系统的监测

①由于平转施工不需要进行要点，应利用列车通过间隔在既有线上方直接进行作业，因此平转时要在两端安排瞭望防护人员，列车通过前及时报警，要求现场立即停止平转作业，以防意外发生，列车通过后，方可恢复正常施工。

② 平转前，要制定分工明细表，做好技术交底工作。平转过程中，按照分工表，派专人对整个平转系统进行全程盯控，一旦出现异常要及时汇报处理。

顶进过程中，一旦出现下列情况，应立即停止顶进作业并进行检查：

a. 随着千斤顶油压表指数增大超過设计值，系杆拱不再转动，应对整个平转系统进行检查，找出问题部位，妥善处理后方可继续顶进。

b. 滑道梁挠度变形。测量组全程盯控，尤其是滑道梁跨中最大挠度处及接头处，发现松动应立即采取加固措施。

c. 下滑道不锈钢板挤压变形、脱焊。

d. 滑块下NEG板磨损严重。

e. 球形铰支座工作状况不良，上盖板和底盆之间挤压锁死，影响转动。

f. 临时支座受力情况不良

4、系杆拱落梁施工

4.1 落梁方案

系杆拱平转就位后，772#分步拆除滑道梁，并安装铸钢垫块临时支墩，771#墩分步拆除悬臂支架、扁担梁和安装铸钢垫块临时支墩。然后，在两主墩墩顶各设8台千斤顶，4个一组，分两组布置，顶落梁时，同一端8台千斤顶要保证同时、同步顶升和下落，钢垫块高度为150mm，每顶高一次抽掉一层钢垫块，然后落梁，然后另一端顶高抽掉一层钢垫块，两端要求交替下落以保持落梁同步，避免两端高差过大。

墩顶铸钢垫块支墩及千斤顶安装示意图

4.2落梁施工控制要点

4.2.1 加强指挥，确保指令畅通

正式施工时，由于操作人员之间有可能不通视，要求各系统控制与操作人员之间保证通讯畅通，要求配备无线对讲系统，保证操作指令即时传达。

4.2.2 千斤顶同步作业

①作业前，提前检查液压同步系统泵站、油管路以及千斤顶各接头、密封件等，确保工作性能良好；

②顶升时，要求每端2组共8台千斤顶给油加压初应力预顶紧，然后保证起顶受力、位移同步，顶升受力偏差不大于5%，以保证梁体受力均匀不发生扭曲变形。

③在保压过程中派专人时刻保持监控，随时补充油压，以确保顶升系统可靠；

4.2.3 钢垫块组的整体稳定性

由于钢垫块每层高度为150mm，最大抄垫高度接近4m，钢垫块在落梁时的整体稳定性至关重要。钢垫块四周用横向、竖向角钢拉杆拉紧，并在钢垫块间用石棉板抄垫增大摩阻力，以保证钢垫块紧固且不滑动。

钢垫块组拼装

4.2.4 落梁高差控制

①为防止落梁过程中，系杆拱发生扭曲或失稳，应严格控制每次落梁高差，确保梁体受力稳定。首次顶高一端，抽掉一层钢垫块，然后落梁；再另一端顶高抽掉两层钢垫块，两端交替下落以保持落梁同步，避免两端高差过大。

②落梁抽取垫块时，要求回油速度缓慢、压力下降速度可控，每端2组共8台千斤顶下降压力、位移同步下降，避免千斤顶压力下降过快或压力、位移不同步造成梁体破坏或扭曲。

5、结论

经过近3个月时间，在成功的解决了上滑道整体平整度、滑道连接强度、千斤顶同步作业等多项问题后，113m系杆拱顺利平转、落梁到位。作业期间多次接受业主、监理、质监站、集团公司等各方领导莅临检查指导，得到了大家的一致认可，认为避免了繁琐的要点审批手续，有效减少了行车与施工的相互干扰，大大降低了既有线作业的安全隐患，在以后的既有线作业中具有可借鉴性。我们有理由相信，随着交通网的迅猛发展，设计施工中将越来越多的面临公路、铁路或其他建筑相互交叉干扰的现象，而顶推、平移、平转等异位施工法也将得到进一步的研究和应用。

参考文献：

[1]TZ213-2005 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南

[2]TZ203-2008 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南

[3]TB10303-2009 铁路桥涵工程施工安全技术规程