南京大勝關長江大橋過江地鐵簡支梁施工技術

王 平,劉 博,于祥君

(中鐵大橋局集團第二工程有限公司,南京 210015)

1 工程概況

南京大勝關長江大橋是京滬高速鐵路的控制性工程,也是滬漢蓉鐵路跨越長江的通道,同時搭載南京市雙線過江地鐵[1]。其主橋全長1 615 m,由北向南孔跨布置為2聯(84+84)m連續鋼桁梁+(108+192+336+336+192+108)m六跨連續鋼桁拱橋,南引橋合建區由北向南孔跨布置為(37+60+37)m預應力混凝土地鐵連續箱梁+32 m預應力混凝土地鐵簡支箱梁+(37+60+37)m預應力混凝土地鐵連續箱梁+17×32 m預應力混凝土地鐵簡支箱梁。

32 m地鐵簡支箱梁分布在S3號～S4號、S7號～S24號墩間,全部為直線箱梁,位于各墩蓋梁兩側懸臂上,共36片。箱梁橫向布置見圖1。

圖1 32 m地鐵簡支箱梁橫向布置(單位：cm)

橫移架設支架主要由型鋼支腿、貝雷橫梁、縱梁、橫移滑道、縱移滑道、提升及下放系統等組成。

地鐵簡支箱梁利用原鐵路梁為預制平臺,為了保證剛度及穩定性[2～4],外膜采用鋼模板,內膜面板采用竹膠板,內膜支架采用建筑施工扣件式鋼管腳手架[5～6]。梁體預制完成并張拉壓漿后,利用橫移架設支架將地鐵簡支梁起吊，橫移至指定位置下放并安裝。梁體安裝完成之后,貝雷縱梁沿橫移滑道橫移返回至原鐵路梁上方同貝雷橫梁、型鋼支腿沿縱移滑道整體縱移至下一孔預制地鐵梁位處,繼續橫移下一孔地鐵梁。

2 橫移架設方案比選

若采用架橋機[7]對地鐵簡支梁進行架設安裝,則無法實現已預制好的地鐵簡支梁從原鐵路梁頂預制臺座處到安裝位置處的橫移；如果將梁運至安裝孔位正下方,再用架橋機進行起吊安裝,需要大型運梁車及起吊設備,且施工周期長,高空作業量大、成本高,對施工場地要求較高。

若采用支架原位現澆[8～9],需要大量鋼管樁和貝雷梁,且由于鋼管樁平面位置在承臺范圍以外,需對地面軟土地基[10～11]進行處理,工程量太大。

若采用橫移架設支架,施工周期短,高空作業量相對較小,投入少,橫移架設過程中結構安全、穩定、可控,對施工場地要求較低。因此，決定采用橫移支架方案(圖2)。

提升系統采用4根吊帶、2根扁擔梁及縱梁頂的千斤頂進行提升,并設置保險銷軸裝置,保證梁體提升、下放過程安全可控。

貝雷梁縱梁、橫梁由貝雷梁拼裝而成,橫梁通過型鋼支腿支承于已澆筑的地鐵簡支梁墊石基座頂或已架設的地鐵簡支梁梁端頂部,與預埋件連接。橫移滑道固定在貝雷橫梁上,通過250 kN穿心式千斤頂與鋼絞線實現貝雷縱梁平穩橫移。

整個橫移架設支架縱移是在原鐵路梁上鋪設的縱移滑道上進行的,可安全平穩有序進行。

3 橫移架設支架設計

3.1 橫移架設支架結構組成(表1)

3.2 橫移架設支架的計算

3.2.1 主要計算內容

(1)提升裝置受力計算,包括分配梁受力計算,扁擔梁計算,吊帶計算[2～3]；

圖2 橫移架設支架方案

表1 橫移架設支架主要組成結構表

(2)貝雷縱梁計算[12]；

(3)貝雷橫梁[12]；

(4)支腿計算[2～3],包括支腿A、B、C；

3.2.2 主要計算工況

工況1：貝雷縱梁提升地鐵簡支梁；

工況2：貝雷縱梁在貝雷橫梁上滑移；

工況3：地鐵簡支梁下放。

3.2.3 計算結果

利用MIDAS6.71計算程序建立仿真模型,按空間結構進行三向應力驗算。經過計算,貝雷縱梁、橫梁、各支腿受力及整體穩定性均滿足規范要求。只在貝雷縱梁支點處對弦桿加強,弦桿局部采用加焊加勁板及貼板的方式進行加強。

4 橫移架設支架試吊

橫移架設支架拼裝完成后按照門式吊機方式進行試吊,合格后方可使用。

支架為梁體橫移架設的主要受力結構,梁體吊掛于縱梁,縱梁支撐于橫梁(橫梁上部設有橫移滑道)。通過提升裝置將梁體提升,然后通過千斤頂及鋼絞線將梁體牽引橫移至指定位置。待梁體橫移架設完成后,將縱梁移回初始位置,與橫梁鎖定,拆除輕軌部分橫梁,然后進行支架縱移。

4.1 空載試驗

(1)將提升裝置上下升降2次,觀察支架提升及鎖定有無異常。

(2)將縱梁空載沿橫移滑道往復橫移2次,觀察結構橫移狀態有無異常,檢查縱梁、橫梁結構、橫移滑道及支腿結構,檢查各部件之間連接是否可靠。

4.2 靜載試驗

利用支架將梁體提升0.34 m,將提升裝置鎖定,停止10 min,由測量人員檢測縱梁撓度是否滿足設計要求。

檢查支架結構,各連接部分有無松動、提升裝置有無異常、鎖定裝置是否良好。

4.3 動載試驗

先后起落貝雷縱梁1 m左右。檢查提升系統有無異常、保險裝置是否靈敏有效。

4.4 橫移試驗

利用支架將梁體提升0.34 m,停止5 min,檢查支架結構有無異常、千斤頂工作狀態是否穩定。將提升裝置鎖定,檢查鎖定裝置是否良好。利用支架將梁體下放,注意觀察梁體下放過程中支架結構有無異常,千斤頂工作狀態是否穩定。

利用支架將梁體吊起橫移0.5 m,停止10 min,注意觀察支架結構有無異常,各部分連接是否良好。

5 橫移架設支架施工

5.1 首孔橫移架設施工

(1)在首跨墩頂各安裝1個支腿A,支腿與地鐵簡支梁墊石基座頂的預埋件焊接固定,同時與基座周圍水平限位框上的法蘭進行栓接。

(2)在首跨原鐵路梁上鋪裝縱向滑道,在滑道上安裝支腿B。

(3)在支腿A、B上拼裝橫梁,在橫梁上安裝橫移滑道,將滑道下板與橫梁鎖定。

(4)在橫梁上拼裝縱梁,將縱梁與橫移滑道上板鎖定。

檢查簽證,試吊,提升地鐵簡支梁，見圖3。

(5)在貝雷縱梁上方安裝提升系統,包括千斤頂、分配梁、吊帶及箱梁底部扁擔梁。

(6)利用提升系統將地鐵簡支梁提升,安裝梁底支座。

(7)利用250 kN千斤頂、鋼絞線及配套錨具牽引貝雷縱梁沿橫移滑道橫移至預定位置將梁體下放(圖4)。

(8)梁體精確對位后進行支座灌漿,待漿體強度滿足要求后,解除提升系統,將貝雷縱梁橫移至原位,準備支架整體縱移。

圖4 準備橫移

5.2 橫移架設支架縱移

(1)將縱移滑道接長延伸至第2孔預制地鐵簡支梁處。

(2)將貝雷橫梁與支腿A之間的聯接解除。

(3)在第2孔梁的前支點處安裝A支腿；在后支點處,即在第1孔梁的梁端頂部安裝支腿C,與梁端預埋件焊接固定。

(4)利用250 kN千斤頂、鋼絞線及配套錨具牽引B支腿沿縱移滑道縱移至第2孔預制梁位處(圖5)。

圖5 地鐵簡支梁橫移到位

(5)重復上述(5)～(8)逐孔架設安裝其他的預制地鐵簡支梁。

6 注意事項

(1)在貝雷橫梁與各個支腿連接處設置貝雷弦桿加勁板,在貝雷橫梁與支腿連接處設置貝雷加強槽鋼。

(2)支架縱移時在貝雷橫梁與貝雷縱梁連接處現場設置2[10斜撐,縱移到位后,起吊箱梁前將其拆除。

(3)為保證吊帶和貝雷縱梁受力均勻,在起吊、橫移過程中要按照“同步、緩慢、勻速”的原則操作。

(4)在鋪設預制臺座底模時應預留梁底扁擔梁的位置,以避免其無法安裝。

(5)架設過程中為保證4個支點均勻受力,避免“三條腿”現象導致梁體結構受扭,將墩頂用作4個臨時支點的千斤頂,按每端油缸兩兩并聯工作,兩端均衡給油進行頂升,以保持4個支點反力符合相關技術條件中“每支點反力不超過4個反力平均值±5%”的要求。

(6)2 000 kN千斤頂行程為200 mm,需配置電動油泵,提升時需同步進行；

(7)橫移滑道滑動面采用不銹鋼板+四氟板。

(8)提升簡支箱梁時需將橫移滑道與貝雷縱梁臨時鎖定,橫移時須解除橫移滑道與貝雷縱梁之間的臨時鎖定。

(9)第1孔梁橫移時,前橫梁支腿為支腿A、B,后橫梁支腿為支腿A、B；其他孔位梁橫移時,前橫梁支腿為支腿A、B,后橫梁支腿為支腿C、B。千斤頂張拉鋼絞線牽引橫移,并保持同步。

7 結語

京滬高速鐵路南京大勝關長江大橋南引橋合建區32 m地鐵簡支梁橫移架設支架施工方案在現有的條件下,最大限度地利用了現有資源,使關鍵工序施工周期縮短(支架縱移每孔10 h,支架橫移每孔4 h,連續作業狀態每孔地鐵梁安裝需3個工作日),提高了架梁效率。實踐證明,該方案簡單易行,結構安全可靠,效率較高,為項目取得了可觀的經濟及社會效益,并為類似工程施工積累了寶貴的經驗,是一種值得推廣的架梁移梁新技術。

[1]劉 博,等.南京大勝關長大橋移動支架導梁設計與施工[J].施工技術,2009(4)：19-21．

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[5]JGJ130—2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S]．

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