跨鐵路鋼箱梁全斷面懸空多點同步頂推施工技術

□文/王 雷 鄭 娜

跨鐵路鋼箱梁全斷面懸空多點同步頂推施工技術

□文/王 雷 鄭 娜

天津站樞紐工程李公樓立交橋主橋上跨既有4股運營鐵路，采用頂推法施工，一次性頂推長度達到41 m。文章重點介紹跨鐵路28.9 m×41m鋼箱梁全斷面懸空多點同步頂推施工技術的具體研究與實施控制并對施工技術的應用進行了總結。

鋼箱梁；跨鐵路；頂推施工

工程概況

天津站樞紐工程李公樓立交橋主橋（1#～4#墩）采用三跨連續坦拱鋼結構形式，跨徑布置為51 m+55 m+51 m，全長157 m，寬28.9 m。三跨分別上跨越既有京山鐵路、京秦快速鐵路、京津城際快速鐵路，主橋橋面為單箱多室鋼箱梁結構，梁高1.4 m，跨既有鐵路高跨比1/36.4，箱梁雙緣寬28.9 m，其寬跨比為1/1.76。

采用頂推法施工。根據橋梁與鐵路位置關系，一次性頂推41 m，由于連續鋼梁設計為雙幅聯體形式，28.9 m鋼箱梁全橫斷面采用三點同步頂推；同時，由于鐵路區間中間12 m段鐵軌上方有2道運營的27 kV高壓鐵路線，從技術安全方面中間段需要無平臺懸空頂推，懸空頂推距離為2 m。

箱梁頂推準備

滑道及側向限位

滑道及側向限位是鋼箱梁平穩安全滑移的保證。其控制因素包括滑道標高、平整精確度、側向限位安裝等。施工時計算出滑道頂標高，進行測量精確控制，要求平整度偏差＜1 mm；側向限位系統及時正確安裝。

滑道材料選用36 b槽鋼，全橋共設置3道。滑道通過筋板焊接固定在支撐工字鋼分配梁上，跨越京山上行正線和下行14道鐵路12 m段有27 kV高壓接觸網

處不設置滑道，其他范圍滑道連續布置，見圖1。

側向限位采用滾輪式裝置，每隔6 m成對安裝于鋼梁兩側的Ⅰ32#工字鋼分配梁上并與之焊接牢固。滾輪與主梁邊留出3 cm間隙。見圖2。

在1#墩處設置剛性限位支架（迎面附帖一層1 cm厚橡膠），限位支架擋板位置根據設計鋼梁就位位置確定，防止梁體頂推超限。

滑靴設置

滑靴采用H型鋼制作，為保證頂推過程中滑靴的剛度，在H型鋼兩側焊接30 mm厚鋼立板，使之成為箱盒狀，上頂面通過墊塊與鋼箱梁固定成一體，組成滑動體系。滑靴設計為2.5 m一節，梁底下每節滑靴距離控制在3 m，根據就位后鋼梁位置關系，高壓接觸網處不再布置滑靴。

頂推動力裝置

頂推裝置是連續頂推系統，由1套主控系統、3套泵站系統及所對應千斤頂等小系統構成。頂推系統的控制包括后背反力架、千斤頂安裝及調試、頂鐵安裝及穩定等。后背反力架安裝固定時必須精確定位，否則影響千斤頂的安裝。

跨越京山鐵路頂推箱體長度為41 m，頂推質量為627.13 t，根據經驗摩擦系數取0.15，總推力為941 kN，動力選用3臺等推力雙行程液壓千斤頂，同步頂推。每次頂進2.5 m，頂推速度為15 cm/min。頂推千斤頂放置在固定的拖排內，拖排與鋼箱梁下滑靴固定。

反力架采用型鋼制作。分別與支架縱梁（I36）、分配梁（I32）及滑道（[36b）固定，在頂座對應位置設置（焊接）雙拼I32做橫梁，使反力架受力均衡。

頂推采用φ325 mm×10 mm鋼管作頂鐵，逐步加設，頂鐵兩端采用螺栓連接，用抱箍將頂鐵固定在分配梁上，每1 m一道，頂鐵軸向可位移。

頂推內力分析，見圖3。

由于反力架與滑道、支撐體焊接固定成一體。

對于支架：N=f＇

對于橋面系：F=f

因此下部支架、橋面系受力平衡，所以在頂推過程中，受力均為頂推體系內力。

鋼箱梁頂推

頂推施工

采用三點頂推，分級調壓，集中控制的方法進行頂推施工。三點頂推是在對應鋼箱梁28.9 m寬全斷面的兩邊一中三道縱梁下25 cm處設置動力水平千斤頂；分散調壓則是液壓站上安裝3個電磁換向閥，控制油壓不超過容許范圍；集中控制是通過頂推總控臺與3個液壓站的分控制并聯進行操作。

靜阻系數按17%，動力摩阻系數按15%，根據手工況各支點反力來預計水平頂推的出力噸位。三頂推點準備就緒將信號送回主控臺，通過主控臺發出頂推指令，然后根據逐漸加大施力噸位，直到梁體開始前移，啟動后摩阻系數下降，摩擦力減小，此時適當降低三點千斤頂的出力等級來適應摩擦力的變化，使梁體平衡地向前推進，實現三點同步頂推。

（1）界外頂推。在鐵路限界外的剛性組裝平臺上頂推41 m段箱梁，鐵路線界外頂推10 m至京山下行正線界外，檢查頂推體系及支架安全性，為正式頂推跨鐵路積累經驗。

（2）頂推過京山下行正線。在平臺上頂推10 m，使梁端跨越至京山下行正線，更換4次頂鐵。

（3）懸空無平臺頂推過京山上行正線和下行14道線。繼續頂推至京山上行正線和下行14道限界處（距離軌道外線2 m）等候鐵路部門要點頂推，點內一次性懸空頂推12 m。此過程中以兩點支撐一點懸挑為懸臂頂推起點，以跨越鐵道后兩點支撐一點懸挑為懸臂頂推終點。懸臂頂推距離12 m，更換頂鐵4次，頂推時間3.5 h。

為了保證懸空頂推后順利到達接應滑道內，首先根據橋梁設計縱向高程關系，確定懸空初始點滑道高程和懸空終點滑道（即接應滑道）高程，在懸空終點滑道面高程基礎上再降低5 cm的意外撓度值（理論計算最大撓度為2.42 cm，綜合施工實際因素，確定5 cm的意外撓度值），同時鋼箱梁前端梁下固定的首節滑靴前進端作成船頭坡型，這樣更便于接順進入滑道。

（4）頂推過礦二線。平臺上頂推鋼梁跨越礦二線，直至設計位置。

測量控制

梁體頂推過程中，測量控制因素主要是梁體中心線及各墩頂偏位。隨著梁體的推進，側向限位控制其中心線偏位在10 mm以內，控制各千斤頂同步頂推，各墩頂的偏位均在設計要求范圍之內。箱梁頂進時，測量人員跟蹤監測鋼梁的偏位及梁體中心線位置，當中心線偏移時，及時利用側向限位調整，然后將其鎖定。在頂推過程中對墩頂瞬間偏位的觀測尤為重要，一旦墩頂瞬間偏位超過設計值需立即停止施力，重新調整各墩頂施力分布，以保證各墩的偏位滿足設計要求。

頂推施工注意事項

（1）保證懸空頂推成功，最重要的是接應段滑道位置的確定，其軸線、高程必須精確，尤其是高程，一旦確定有誤，容易造成梁體頂撞滑道或高懸。

（2）每次頂推必須對頂推的梁段中線和各滑道頂的標高進行測量并控制在允許范圍以內。導梁中線偏差≯2.0 mm；梁體中線偏差≯2.0 mm；相鄰兩跨支點同側的滑移裝置頂面高差±1.0 mm；同墩兩支點滑移裝置頂面高差±0.5 mm。

（3）頂推過程中，隨梁體前移，三道滑道前方及兩個側面專人觀察頂進位移情況。

（4）滑道表面應保持清潔，涂潤滑用的硅脂（采用優質黃油）以減少摩擦，涂潤厚度不宜太厚和太薄，可控制在1 mm左右。

（5）整體開始頂推時，先推進10 cm，立即停止，回油，再推進10 cm，再停止，回油，如此反復，以松動各滑動面并檢查各部分設施，然后正式頂推。

（6）頂推時，如果滑靴、滑道有變形、松動等情況發生，應立即停止頂推，進行焊接打磨處理。

（7）滑道安裝的精度、剛度、平整度對頂推梁施工起很關鍵的作用。在頂推過程中對梁體受力及摩阻力的變化都有直接影響，因此在安裝過程中要保證其精確位置（滑道受力面應與箱梁縱梁下固定的滑靴寬度重合），具有足夠的剛度和平整度。

（8）位移觀測主要是梁體的中線偏移和垂直向偏移，采用的辦法是根據設計允許偏位作為最大偏位值，換算坐標，從施力開始到梁體開始移動連續觀測，一旦位移超過最大值則立即停止施力，重新調整各墩施力分布。

（9）施加頂推力必須要同步、勻速，這是頂推成功的關鍵。推頂千斤頂使用之前按要求進行標定，所有千斤頂由一個總控臺來控制并且輸送油管距離要基本相同，可實現同步作業。

結語

采用全斷面懸空多點同步頂推施工技術，成功的將28.9 m×41 m的整體鋼箱梁一次性安全跨越運營鐵路，頂推就位實現中心軸線位移-8 mm，中線高程偏差+4.5 mm，就位質量高；尤其是中間12 m段無平臺懸空頂推技術的應用，給以后有類似狀況的工程提供一定的參考經驗，施工中采用的“三點頂推，分級調壓，集中控制”方法有效保證了整體鋼箱梁的頂推就位質量。

[1]劉爾烈.結構力學[M].天津：天津大學出版社，2001.

[2]戴成元，郭永軍.荷載作用下橋梁撓度可靠性評估模擬分析[J].北方交通，2006，（10）：54-56.

[3]劉 彤，劉國寧，劉元杰，等.非線性有限元軟件ADINA最新進展[J].計算機輔助設計與制造，2001，（12）：70-71.

[4]GB 50205—2001，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

□鄭 娜/天津市九河市政工程設計咨詢有限公司。

U445.462

C

1008-3197（2010）06-48-03

2010-09-29

王 雷/男，1982年出生，助理工程師，天津城投建設有限公司，從事工程管理工作。