双线变单线异型箱梁首跨架设施工方法研究和运用

2019-11-15潘定坤中国铁路上海局集团有限公司杭黄铁路有限公司

上海铁道增刊 2019年2期

潘定坤中国铁路上海局集团有限公司杭黄铁路有限公司

1 工程概况

皖赣铁路扩能改造工程芜湖至宣城段弋江站至宣城站段线路正线58.578 km，线路设计时速250 km/h。站前Ⅰ标芜湖制梁场承担992孔箱梁运输架设任务，其中单线箱梁410孔，有双线变单线异型箱梁架设2次，分别是青弋江特大桥（单线）的104跨、青弋江右绕特大桥第238跨单线箱梁。

2 研究和运用双线变单线异型箱梁架设目的

由于架桥机、运梁车由双线箱梁向单线箱梁过渡时对既有桥梁会发生偏载，国内可供借鉴参考的施工经验极少，结合以往箱梁架设施工经验，通过分析受力检算，实践验证总结形成该方法。通过在双线箱梁一侧设置一根分载梁，使原架桥机后支腿支点转移至双线梁腹板上方，通过分散集中荷载，最大限度的减少翼缘板受集中荷载作用，保证人员和设备及既有桥梁的安全。通过较少的设备投入，取得架设成功，避免了采用其他常规方案的高成本投入，取得了较好的经济社会效益。

3 适用范围

适用于时速250 km/h及以上高速铁路双线箱梁变单线箱梁架设施工。

4 工艺原理

架桥机由双线箱梁向单线箱梁过渡中，架桥机中心线偏离双线箱梁中心线2.8 m，后支腿外侧支点距梁翼缘板2.05 m；通过运梁车和顶升支架将架桥机后部顶起，使其受力支点转移分散至运梁车的多组轮胎上，分散翼缘板所受集中荷载。

采用运梁车与架桥机配合同步过孔，架桥机可以直接到位，无需再设置横移装置。

架桥机在架设首跨单线箱梁时，架桥机中心线偏离双线箱梁中心线2.9 m，后支腿外侧支点距梁翼缘板1.95 m；通过在架桥机后支腿下方加装一根分载梁，并在分载梁下部支点处设扩大钢板使其外侧受力支点转移至双线箱梁腹板上方，分散架桥机架梁时外侧支点下方对既有桥梁翼缘板的集中荷载。

在架桥机架梁时，采取在双线箱梁支座处设置3个临时顶梁液压千斤顶，分散支座载荷，确保架桥机架梁时对最后一孔既有混凝土箱梁前部的桥梁支座荷载不超过桥梁支座的额定载荷，确保支座的安全。

通过大型有限元软件MIDAS建立32 m简支梁空间有限元模型，对运、架梁工况进行模拟，并进行受力检算，确保运架设备的稳定性，确保架梁安全。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程（见图1）

图1 双线箱梁变单线异型箱梁架设工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 设置临时顶梁油顶

双线箱梁主受力点处支座设置油顶2个，另一端设置油顶1个；在梁底以及油顶上方之间放置大铁板，顶升油顶至计算值，确保支座不超过额定载荷。

5.2.2 运梁车与架桥机同步过孔

架桥机与运梁车采用驮运支架与辅助支腿相结合方式过孔，架桥机可以直接过孔到位。架桥机后支腿轮箱不解除，运梁车采用微动模式（0～5 m/min），架桥机辅助支腿使用低速档位过孔，实现同步作业。示意图见图2。

图2 同步过孔示意图

5.2.3 分载梁安装锚固

架桥机过孔后，由运梁车带支架顶起架桥机尾部（使后支腿台车不受力），然后拆除后支腿台车，在后支腿横梁下部塞垫分载梁，用2根Φ32的精轧螺纹钢对分载梁进行锚固。

分载梁安装对位后，用水准仪测量两个支点的高程和水平，确保分载梁支点水平。在后支腿与分载梁之间放置12 cm厚的橡胶垫板；利用中粗砂对分载梁支点受力范围内的梁面进行找平，最后再将后支腿落下，检查分载梁与架桥机连接是否可靠，橡胶垫板是否密贴，确保架桥机的稳定性。示意图见图3、图4和图5。

图3 分载垫梁安装示意图

图4 分载垫梁锚固示意图

图5 -1 设置橡胶垫板

图5 -2 支点用黄沙找平

5.2.4 架桥机就位

架桥机在梁场拼装完成后，驮运双线异型箱梁处。架桥机采用驮运支架与辅助支腿相结合方式过孔，架桥机可以直接过孔到位。

（1）经检算，运梁车轮胎对双线箱梁顶板及翼缘板作用力不会使混凝土不会产生裂纹；

（2）过孔过程中，主要控制要点为两台设备的联动同步性，运梁车微动模式（0～5 m/min），架桥机辅助支腿使用低速档位，一人指挥多点观测，确保实现同步作业。

5.2.5 运梁车运梁就位（见图6）

运梁车运梁过程中，沿着箱梁中心线前进，避免轮组离开桥梁腹板位置。引导运梁车与架桥机对位，完成后利用运梁车前后竖向顶升液压油缸调整车体平衡，支撑运梁车。运梁车载梁行至架桥机尾部制动停止；前吊梁行车吊具对准梁体前端吊装孔下落；安装吊具。

图6 运梁车运梁到位

5.2.6 架桥机喂梁

首先利用架桥机前吊梁小车将梁片吊离运梁车，起吊高度为2 cm～3 cm，观察钢丝绳有无乱绳、卷扬机制动失灵及其它异常情况，无异常后提升梁片，箱梁支座下座板底面高于运梁车10 cm后停止起升，进行“三起三落”，调试卷扬机制动系统；通过架桥机前吊梁小车和运梁车的驮梁小车喂梁前行，到位后进行后吊梁小车吊装，前吊梁小车将梁片吊离运梁车，起吊高度为2 cm～3 cm，观察钢丝绳有无乱绳、卷扬机制动失灵及其它异常情况，无异常后提升梁片，箱梁支座下座板底面高于运梁车10 cm后停止起升，进行“三起三落”，调试卷扬机制动系统。前后吊梁小车喂梁前行，到达待架设的桥墩上方。前吊梁行车和运梁车上后台车配合前移梁体；如有曲线，梁体前端行至1/4架桥机跨度处时需将吊具移回至桥机中心线。

5.2.7 架桥机吊梁（见图7）

梁体继续前移，梁体后端至架桥机尾部；后吊梁行车起吊梁体后端；前后吊梁行车共同配合前移梁体。

图7 架桥机吊梁

5.2.8 调整落梁就位（见图8）

稳定梁体，缓慢下落箱梁，降低梁体高度距离墩面200mm，及时调整箱梁水平，使支座下座板底面基本与垫石表面平行；支座锚固杆进入垫石锚栓孔前，必须要采用一速落梁，避免支座及锚固杆与垫石碰撞。箱梁落放在液压测力千斤顶上，落梁前在箱梁支座内侧安置4台400 t的千斤顶作为临时支撑，千斤顶横向中心距为1.6 m，纵向距梁端为0.75 m 。

落梁前，根据垫石及梁底标高调整千斤顶的高度，然后将箱梁完全落于千斤顶上，检查、调整四点反力，使各支座反力与四个支点的平均值相差不超过±5%，同一端支点高差不超过2 mm，梁片梁端桥面与相邻桥台胸墙顶面之间的相对高差不得大于10 mm，箱梁桥面高程调整时，以已架梁片为基准，用600 mm水平尺对待架梁片进行调整，使箱梁与已架梁片梁底平齐。前后、左右调整梁体位置，就位梁体。

图8 调整落梁就位

5.2.9 运梁车退出

喂梁完成后，运梁车收起竖向顶升液压油缸，打开液压阀组，空车退出架桥机，运梁车返回梁场，装运下一孔梁片。

6 质量控制

6.1 工程质量控制措施

架梁前进行桥墩复测。放样支座垫石中心线、螺栓孔中心线及梁端线，对预留螺栓孔偏离设计位置的要进行凿除处理，确保支座螺栓的顺利就位。以支座中心线为准，梁端线校核。

高程控制：对垫石标高进行水准复测，确认无误后在垫石内外侧的墩顶部设置标高点，并用红油漆作明确标识。架梁前布置千斤顶，使千斤顶油缸活塞伸出的顶面标高与梁底的设计标高一致，使得架梁工作落梁即到位，标高应控制在0～5 mm内。

预制箱梁架设后的相邻梁端桥面之间、梁端桥面与相邻桥台胸墙顶面之间的相对高差不得大于10 mm，预制箱梁桥面高程不得高于设计高程，也不得低于设计高程20 mm。

邻两片梁梁端缝（梁端中部）控制在80 mm～100 mm，综合参考梁端线和支座十字线；梁边与前后已架设箱梁对齐，横向应控制在0 mm～5 mm内。

7 安全控制

7.1 安全控制

健全安全岗位责任制，做到奖罚分明，逐级签订安全生产责任书，明确分工，责任到人，把安全落实到实处。

进行安全教育，建立健全各项规章制度，加强岗位责任制。严格施工纪律，严格按照操作规程作业。

施工前，对所有施工参与人员进行岗前安全教育培训，关键岗位的设备操作人员取得特种设备操作证，并持证上岗。

设专职安全员对整个施工过程进行全程监控。

运梁前确保运梁车的防滑移机构安全可靠。

吊装作业时，确保吊具安全可靠，起吊和移动范围严禁站人。

施工人员必须佩戴安全帽，穿防滑鞋，系安全带。

下横梁锚固完成后，技术人员现场复核，确保连接可靠。

临时油顶（现浇梁）设置后，检查确保顶升油顶至钢板与梁底密贴。

喂梁、架梁时，密切观察架桥机、下横梁、临时油顶、支座等情况。

8 效益分析

8.1 经济效益

青弋江特大桥、青弋江右绕特大桥首跨架设采用了此工法施工，除拆装后横梁和分载梁时需要汽车吊配合使用外，架梁过程不需要其他大型机械配合。由于特殊工况无法进行常规架设，相比较于其他工程项目采用首跨异型箱梁现浇方法，本工法箱梁采用梁场预制，架桥机架设，更利于施工安全，节约人工费和机械费用，降低工程成本，本工法节约直接经济成本约28万元。

8.2 社会效益

该工法操作简便、实用且施工速度快，可以适用于其他类似的桥梁施工，减少了其他施工设备和大临工程的投入。本工程使用此工法安全、优质、快速的完成了青弋江特大桥、青弋江右绕特大桥双线变单线异型箱梁的首跨架设，2017年7月11日提前完成青弋江特大桥15孔单线箱梁，2017年7月15日提前3天完成由青弋江特大桥向青弋江右绕特大桥的转线任务。相比较于采用异型箱梁现浇方案，本工法节约施工工期约2个月，顺利实现了架梁节点目标，积累了丰富的施工经验，为今后高速铁路联络线及双线箱梁变单线箱梁施工提供了借鉴经验。

8.3 节能环保效益

该工法在设计上已综合优化并采用铰接方式与架桥机各个部件进行连接，对架桥机改动小，设计合理，节约钢材使用量，有效地节约资源，降低施工成本；架桥机设备安全可靠，发电机组采用静音电站，施工噪音小，施工中不影响周边居民生活，对周边大气无污染，符合国家相关环境保护标准；现场设置废弃物料收集点，不污染水体，取得了良好的节能和环保效益。