大跨度既有鐵路鋼橋整體平移技術(shù)

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海金山鐵路改建工程——老龍泉港通水中橋位于金山區(qū)山陽(yáng)鎮(zhèn)地段。是跨越老龍泉港的既有鐵路鋼橋，老龍泉港通水中橋（鋼橋）與老龍泉港河道垂直，老龍泉港河道河面寬約20 m，兩岸地勢(shì)較為平坦，常年通航，航道通航等級(jí)為Ⅶ級(jí)，施工階段要求通航凈寬≥18 m，梁底標(biāo)高≥6.5 m。

跨越老龍泉港鐵路鋼橋?yàn)橄鲁惺戒摪辶航Y(jié)構(gòu)，既有鋼橋長(zhǎng)32 m、寬6 m，總質(zhì)量80 t，根據(jù)改建要求，需將既有橋擴(kuò)建為32 m下承式鋼板梁+24 m槽型梁的長(zhǎng)橋，所以，必須將既有線下承式鋼板梁作整體平移處理，即將既有鋼橋（32 m下承式鋼板梁）整體平移出原橋臺(tái)位置，平移距離11 m，平移后拆除原上海南臺(tái)，并改造為1#墩，在其北側(cè)增建1 座橋臺(tái)（新上海南臺(tái)），待墩臺(tái)施工完成后再將鋼橋平移至原位，同時(shí)增建24 m跨鋼筋混凝土槽型梁（圖1）。擴(kuò)建后橋梁中心里程為K30+928.850，橋梁范圍為K30+895.65～K30+960.60，全長(zhǎng)為64.95 m。

2 施工難點(diǎn)分析

老龍泉港橋梁改擴(kuò)建施工屬于鐵路既有線施工，由于現(xiàn)場(chǎng)周邊為農(nóng)田，施工條件困難，大型吊裝機(jī)械無(wú)法進(jìn)入既有線左側(cè)實(shí)施橋梁整體吊裝作業(yè)。經(jīng)技術(shù)論證，決定將橋梁改造與移位采取整體頂推滑移的工藝，進(jìn)行鋼橋板梁整體平移。

圖1 老龍泉鋼橋改建施工現(xiàn)場(chǎng)平面

3 既有線鋼橋平移施工工藝流程

本工程下沉式鋼板梁平移施工采用千斤頂同步頂推技術(shù)，主要工藝流程為：臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)滑移平臺(tái)安裝→支座及附屬結(jié)構(gòu)的拆除→頂升鋼橋梁體→鋪設(shè)鋼橋底部滑道→梁體降落→梁體平移→梁體固定→回移→頂升→支座安裝→落梁→梁體就位固定及附屬設(shè)施安裝。

4 既有鋼橋板梁平移施工技術(shù)[1-7]

4.1 鋼結(jié)構(gòu)滑移平臺(tái)體系

要將既有線鋼橋板梁整體移出原橋臺(tái)，必須先在橋臺(tái)左側(cè)搭設(shè)一組鋼橋梁體滑移承載平臺(tái)，以滿足鋼橋板梁滑移和臨時(shí)安置，該滑移平臺(tái)體系在鋼橋板梁回移完成后拆除。

鋼結(jié)構(gòu)滑移平臺(tái)體系由鋼立柱樁、鋼梁及滑移導(dǎo)軌等部件組成，其中，立柱樁選用Φ609 mm鋼管，鋼梁選用500 mm×300 mm雙拼H型鋼，滑移導(dǎo)軌則選用2 根P43型鋼軌。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地理?xiàng)l件，平臺(tái)布置在河岸兩側(cè)，每側(cè)布置6 根Φ609 mm鋼管立柱，其中前側(cè)4 根為承載鋼立柱，后側(cè)3.0 m處2 根為增加橫向穩(wěn)定的錨樁（圖2），鋼立柱總長(zhǎng)20 m，打入地下約15 m。鋼立柱沿橫向支座中心線布置，布置間距2.3～3.3 m，為確保鋼結(jié)構(gòu)支撐體系整體穩(wěn)定，鋼立柱間用22#槽鋼剪刀撐連成整體。

圖2 立柱樁及下滑梁平面示意

鋼結(jié)構(gòu)滑移平臺(tái)體系另一個(gè)重要組成部件為下滑梁（圖3～圖4），下滑梁由鋼梁、鋼軌、不銹鋼鋼板等組成，下滑梁鋼梁為2 根500 mm×300 mm雙拼H型鋼（單根長(zhǎng)度為12 m），架在鋼立柱的頂部，鋼梁上部安裝2 根P43鋼軌（鋼軌與鋼梁用鋼軌扣件固定），鋼軌上再分別鋪設(shè)厚2 cm通長(zhǎng)鋼板、厚3 mm不銹鋼板和厚2 mm聚四氟乙烯板，為保證下滑梁的平整度，下滑梁鋼軌底部同樣鋪墊一塊厚2 cm通長(zhǎng)鋼板。最后，為減小平移時(shí)的摩阻力，在平移施工作業(yè)前，在聚四氟乙烯板上涂抹黃油確保潤(rùn)滑。

經(jīng)驗(yàn)算，鋼結(jié)構(gòu)滑移平臺(tái)的承載力數(shù)倍于實(shí)際荷重，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

圖3 立柱樁及下滑梁側(cè)立面

圖4 下滑梁

4.2 鋼橋板梁頂升

在鋼橋板梁頂升前，先松開鋼橋板梁支座螺絲及拆除附件結(jié)構(gòu)，完成后即可進(jìn)行鋼橋頂升和平移施工。

本工程鋼橋板梁總質(zhì)量為80 t，分配到4個(gè)角點(diǎn)的質(zhì)量為20 t，根據(jù)工程施工的具體需要，考慮頂升行程因素，鋼橋頂升選用1 000 kN千斤頂。

本次頂升采取在每個(gè)支座附近布置1 臺(tái)千斤頂，全橋總共布置4 個(gè)千斤頂，配備1 臺(tái)液壓泵站進(jìn)行集中控制和整體同步聯(lián)動(dòng)控制。

由于梁體頂升高度較低，千斤頂直接利用現(xiàn)有的橋臺(tái)作為頂升平臺(tái)和反力基礎(chǔ)，為了調(diào)節(jié)千斤頂高度，千斤頂?shù)鬃聣|放專用工具式鋼墊調(diào)節(jié)塊。

鋼橋頂升由于受千斤頂行程限制，頂升必須分幾次逐步進(jìn)行，頂升高度以能鋪設(shè)梁底導(dǎo)軌為準(zhǔn)，當(dāng)頂升到所需高度后，立即抽取支座、鋪設(shè)導(dǎo)軌。為防止在支座抽取過(guò)程中，由于各種原因造成千斤頂回落，在頂升完畢后立即在千斤頂上安裝套箍，作為臨時(shí)防回落支撐。

4.3 落梁

當(dāng)支座拆除結(jié)束、反力后背及下滑梁導(dǎo)軌等安裝結(jié)束后，即可進(jìn)行落梁作業(yè)。

落梁前首先將千斤頂上的鋼套箍取出，然后將上部鋼橋梁體緩慢落到支座位置處的臨時(shí)支墩上，當(dāng)千斤頂卸載后，取出千斤頂下一塊調(diào)節(jié)鋼墊，重新安置千斤頂，并再次將千斤頂頂?shù)戒摌蛄旱?，使鋼橋梁體頂升至離開臨時(shí)支墩，然后繼續(xù)進(jìn)行落頂，通過(guò)這種方法，依次進(jìn)行落梁作業(yè)，直至落到下滑梁滑道上。

4.4 鋼橋梁體平移

鋼橋梁體平移是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在頂推滑移前必須充分做好頂推準(zhǔn)備，必須測(cè)量下滑梁的水平度，檢查設(shè)備的完好性，檢查限位裝置是否安裝牢固等。

本次鋼橋平移下滑梁上的滑移面選用聚四氟乙烯板與不銹鋼板，其摩擦系數(shù)0.03～0.05，若摩擦系數(shù)按0.05考慮，本橋鋼梁按100 t考慮，滑動(dòng)頂力為100×0.05=5 t，考慮頂推行程因素，鋼橋梁體平移選用2 000 kN液壓千斤頂作為平移時(shí)的推進(jìn)系統(tǒng)。鋼橋梁體平移時(shí)，在兩端的梁頭處各安置1 臺(tái)頂推千斤頂，全橋共布置2 臺(tái)。

鋼橋梁體平移前必須安裝反力后背（圖5），反力后背為鋼構(gòu)牛腿式，安置在下滑梁上并連為整體，在鋼橋梁體平移時(shí)給千斤頂提供反力。由于平移距離為11 m，所以反力后背可多次使用，每次平移距離達(dá)到約2 m后，將反力后背拆除，進(jìn)行重新安裝固定。

圖5 平移千斤頂與反力后背布置示意

該鋼橋梁體為鋼板梁，所以在頂推過(guò)程中千斤頂需頂在端頭處的大橫梁位置處，有利于控制變形和水平推力更好的傳遞。為防止平移頂推過(guò)程中鋼橋梁體出現(xiàn)損壞，平移作業(yè)前，對(duì)梁體受力點(diǎn)作加勁補(bǔ)強(qiáng)處理，頂推時(shí)，在鋼橋梁體側(cè)面千斤頂位置襯墊一塊厚4 cm的鋼板。

4.5 二次回移

待原有橋臺(tái)改造施工結(jié)束，墩臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，鋼橋板梁即可回移，回移工藝和步驟與第一次平移相同。

4.6 平移過(guò)程中的同步控制措施

（a）選用多組同步分配閥設(shè)備，可隨時(shí)控制千斤頂同步頂推和升降；

（b）平移前先用標(biāo)尺做好平移時(shí)的移動(dòng)測(cè)量；

（c）平移時(shí)每次平移的距離設(shè)定為5 cm，同時(shí)每個(gè)行程的平移都用精度為0.01 mm的電子百分表進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)超出限定值時(shí)（限定值設(shè)為1 cm），立即進(jìn)行調(diào)整，使2臺(tái)千斤頂?shù)钠揭普`差始終控制在1 cm以內(nèi)。

4.7 限位裝置

為防止鋼橋平移時(shí)出現(xiàn)側(cè)移而偏離滑行軌道，在鋼橋板梁端頭底部安置橫向限位架，同時(shí)，為避免卡死，限位架與下滑梁的接觸面處裝有滑動(dòng)滾輪，并留出1cm間隙。橫向限位架在鋼橋板梁每側(cè)安裝2 套，全橋共4 套。

4.8 鋼橋頂升、平移監(jiān)測(cè)

橋梁頂升、平移的監(jiān)測(cè)過(guò)程，實(shí)際上就是橋梁姿態(tài)控制的過(guò)程，即對(duì)橋梁平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜等數(shù)個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和控制，在頂升、平移時(shí)，可以將特征點(diǎn)標(biāo)記在行進(jìn)路線上，通過(guò)監(jiān)測(cè)各特征點(diǎn)達(dá)到判斷和控制目的。本次監(jiān)控重點(diǎn)為鋼橋的傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在鋼梁的4 個(gè)角部，監(jiān)測(cè)儀器選用精密水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀。經(jīng)監(jiān)測(cè)，橋梁姿態(tài)控制良好，工程得以順利完成。

5 結(jié)語(yǔ)

大跨度梁板平移技術(shù)有效地解決了鐵路既有線橋梁改造中碰到的難題，從實(shí)踐效果來(lái)看，該項(xiàng)技術(shù)不僅適用于鐵路橋梁改造中大跨度鋼梁的平移作業(yè)，亦適用于建造業(yè)的其他領(lǐng)域?？傊?，平移施工工藝新型、設(shè)備簡(jiǎn)單、安全可靠、成本較低，具有較高的應(yīng)用和推廣價(jià)值，可供相關(guān)工程參考。