跨铁路线路天桥钢桁梁顶推施工技术

摘  要：宜万铁路新开高坪车站是优化建始县交通布局、助力精准脱贫、促进全域旅游业发展的重大民生工程。高坪車站天桥横跨运营铁路，为保证铁路运营安全，天桥主体钢桁架采用分节段顶推施工。本文结合高坪站内跨线路天桥施工，对钢桁梁顶推技术进行施工检算，并详细介绍了顶推设备安装、施工工艺，保证了工程施工和铁路运营的双向安全，为类似工程钢桁梁顶推技术施工提供了借鉴。

关键词：铁路;钢桁架;顶推

中图分类号：U445.4  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）05-0000-00

1 工程背景

1.1工程概况

宜万铁路新开高坪站新建天桥1座，跨3道、Ⅰ道、Ⅱ道、4道，共4条线路，其中Ⅰ道和Ⅱ道2条为既有线路，3道和4道2条为新建线路。天桥结构形式主体为钢桁架结构，长43.075m，宽9.4m，总重约150t，净高4.31m，与线路夹角约90°。

1.2施工难点

（1）施工跨越既有股道，施工安全风险高，既要保证既有线行车安全，又要保证人行天桥施工安全。

（2）钢桁架结构，安装工序复杂精细，测量及施工精度要求高，施工工艺复杂，质量控制难度大。

2 施工方案

由于天桥横跨既有线，为保证铁路运营安全，除天桥柱在设计位置施工外，天桥主体钢桁架及连接钢桁架等构件均在拼装支架上拼接，拼装支架位于新建天桥西，桥体用吊车吊装至临时支撑架上组装，利用步履式顶推工艺进行顶推安装。当天桥主体钢桁架顶推到位后再进行要点施工，天桥围护结构（檩条、屋面围护系统、楼面板、外装骨架等）在天桥主体桁架顶推前于顶推架上同步安装完成，以上所有构件随天桥主体钢桁架一并顶推至设计位置。

3 支架检算

钢桁架顶推分成三个阶段，第一阶段拼装27m钢桁架，整体顶推6m至钢箱梁尾端到达步履顶D7、D8;第二阶段继续拼装6m钢桁架后整体顶推10m;第三阶段继续拼装剩余10.075m钢桁架后，整体顶推9.6m至钢桁架顶推到设计位置。建立结构计算有限元模型（见图1），对钢桁架顶推施工的各个阶段进行模拟分析，验算顶推施工中钢桁架和临时支撑结构安全性。

a.第一阶段顶推计算模型               b.第二阶段顶推计算模型

c.第三阶段顶推计算模型

图1  顶推施工计算模型

整个顶推施工过程中钢桁架结构在不同位置起支撑作用的临时墩会相应变化，将整个过程划分为17个工况（每顶推2m计算一次），每个工况下对临时墩支反力、钢桁架挠度及应力进行计算。

3.1临时支墩墩顶支反力计算[1]

钢桁架在横向跨越股道时，随着前悬臂钢桁架长度逐渐增大，步履顶D3、D4支反力逐渐增大，在工况9处（最大前悬臂长度为14.4m）达到最大值，步履顶D3、D4墩顶顶推支点反力最大值为432.6kN。

3.2钢桁架顶推抗倾覆性计算

根据对顶推过程的分析，钢桁架在顶推至最大前悬臂14.4m时为抗倾覆最不利工况。

抗倾覆系数：，抗倾覆稳定系数满足规范要求。

3.3 钢桁架位移及应力计算

钢桁架各杆件最大挠度出现在前悬臂11.4m，下弦杆最大竖向挠度为27.4mm<11400/400=28.5mm，上弦杆最大竖向挠度为-27.5mm<11400/400=28.5mm，腹杆最大水平位移-2.5mm，满足铁路桥梁钢结构施工规范的要求，但已接近限值。

4 关键施工技术

4.1顶推临时支架施工

拼装支架位于二站台西，长度46.475m，宽度9m。同时在胎架上设置4组顶推设备。顶推方向：按由PD轴向PA轴进行顶推。（即从西向东推进）。

4.1.1顶推支撑架基础施工

顶推支撑架采用混凝土独立基础，混凝土强度为C30，内部预埋螺栓。根据顶推支撑架平面布置，基础根据反力大小分为1.6m×1.6m，地基承载力≧150Kpa，不达标部位采用砂石换填处理。

4.1.2顶推支撑架拼装

（1）顶推支架结构形式。顶推支撑架采用焊接钢管柱及H型钢桁架为主的重型支架，钢柱之间焊接工字钢斜撑，以保证支架整体稳定性及结构安全。

顶推支架均由各个支撑单元组成，单个支撑单元横断面图分为有设备钢架和无设备钢架。有设备钢架主要用于放置顶推设备，无设备钢架主要用于天桥结构拼装使用，每个支撑单元两侧各设置1根Φ325×10钢柱，并于天桥永久立柱两侧各设置1根Φ325×10钢柱，钢柱与钢柱间焊接连接，钢柱与天桥立柱采用钢抱箍固定。

（2）顶推支撑架安装顺序。由D1支座开始向D8支座逐个安装，采用散拼方法，先进行立柱安装，再进行横向连系梁安装，连系梁和立柱采用焊接连接和连接板连接，梁、柱安装完毕后，及时安装剪刀斜撑，然后安装纵向分布梁及顶推设备。采用25t汽车吊配合。

拼装支架安装前须在地面上标识出支架每个支墩的就位点。支架安装完成后，在支撑梁上标出底部钢箱梁安装就位控制点和标高控制点。

4.2顶推设备安装

顶推支架安装完成后，安装顶推设备进行钢桁梁顶推施工[2]。按照桁架中心线，在需要布置顶升装置的每根分配梁上对称布置一个小型顶升装置;每个桥墩顶部布置2台液压泵站，主控制台布置在装配平台上。临时墩顶推设备采用汽车吊安装。

4.3顶推施工

按照便于运输、受力合理、满足吊装要求，同时满足设计规范要求的原则，进站天桥桁架梁（总长43.075m）分成4个节段，具体分段参数如表1所示。第1-4段分3次由西向东顶推。每次顶推结束后用钢丝绳将拼装的天桥捆绑到拼装胎架上，以防大风和地震。

1） 吊装拼接第1、2节钢桁梁（27m长）;进行试顶推及设备调试，通过试顶推确定天桥移动的速度，加速度、架体的稳定性、設备的同步性等。

2） 在天桥底层主箱梁部位做好接地铜线，每道梁各设3处，共计6处，接地采用25m2铜线。接地电阻不应大于10Ω。

（2）以天桥前端为移动点进行要点顶推6m，计划要天窗点1个（230min）。（，进行第一步天桥顶推施工。影响范围：封锁1和2道，完毕开通所封锁的线路。）

（3）拼装天桥第三段6m。

（4）第二次顶推前，将第4段钢箱梁，共2根，每根长10m，总重4t放在已拼好的钢桁架的末端，以增加顶推配重。并用钢丝绳绑扎牢回。增加配重后以天桥前端为移动点进行要点顶推10m，计划要天窗点2个（460min）。

（5）拼装天桥第四段10m。

（6）以天桥前端为移动点进行要点顶推9.6m，计划要天窗点2个（460min）。纠偏核对支座位置无误后落梁，顶推完成。

4.4顶推不同步调节

施工中安全不同步值取10mm，调节不同步值取5mm[3]。如果不同步值<5mm且有增加趋势时，必须通过软调节泵流量来改善不同步状况;如果不同步值≧5mm，及时关闭系统，检查顶推通道是否有障碍物，待情况清楚后，启动系统单点单动功能，直到各顶推的不同步值控制在5mm范围以内，继续推送。

4.5顶推到位

（1）当整体同步顶推距离就位点50mm时，降低顶推速度，配合测量各顶推点的相对距离（相对于就位位置），根据结构的姿态确定相应的控制参数。相对距离大的点加快顶推速度，相对距离小的点减慢顶推速度，使整个钢桁架顶进速度动态调整，逐渐接近就位位移。由于顶推距离差控制在5mm以内，因此各点的速度调节相差不会太大。

（2）整体顶推到距离就位位置10mm处，再次暂停测量各顶推点的相对距离。根据测量结果分组调整相应顶推点的推进速度，采用先到就位点截止的控制方式进行单独调整，直到所有顶推点达到要求值。

（3）调整完毕后，继续测量各顶推点的顶推距离。对已达到就位要求的顶推点截止，单独调整其它点，根据测量结果进行微调，精度控制在3mm。

5 结语

本文建立不同顶推阶段内的天桥结构有限元模型，进行钢桁架结构力学分析，检算施工过程中结构应力、变形及稳定性指标。在实际施工过程中顶推钢桁架横向跨越股道，通过控制顶推速度避免梁体产生晃动避免发生倾覆现象。此外，通过控制各步履顶加载速度，降低了梁体偏转造成的不安全性，避免纠偏工作对临时支撑受力的影响。

参考文献

[1]谢祺.步履式顶推施工全过程系杆有限元分析[J].建筑工程技术与设计，2017（10）：2283.

[2]白文虎.大跨径钢桁梁步履式多点同步顶推施工技术[J].中国港湾建设，2016（9）：58-61.

[3]钟世原.跨越铁路既有线的天桥步履式顶推施工技术[J].建筑施工，2018，40（11）：1988-1987.

收稿日期：2019-09-10

作者简介：刘东健（1985—），男，河北沧县人，本科，工程师，研究方向：桥梁施工技术管理。

Incremental Launching Construction Technology of Steel Truss Beam of Overpass over Railway Line

LIU Dongjian

（China Railway 16th Bureau Group Fourth Engineering Co.Ltd.，Beijing  101400）

Abstract：The new Gaoping station of Yichang Wanzhou railway is a major livelihood project to optimize the traffic layout of Jianshi County， help to get rid of poverty accurately and promote the development of tourism in the whole region. Gaoping station overpass crosses the operation railway. In order to ensure the safety of railway operation， the main steel truss of the overpass is constructed by segment jacking. Combined with the construction of overpass in Gaoping station， this paper makes construction checking calculation on the jacking technology of steel truss beam， and introduces the installation and construction technology of jacking equipment in detail， which ensures the two-way safety of engineering construction and railway operation， and provides reference for the jacking technology construction of similar engineering steel truss beam.

Key words：Railway;Steel truss;incremental launching