簡支鋼桁梁小角度上跨鐵路營業線架設施工技術

葉西放（中鐵四局集團有限公司，安徽　合肥　230023）

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簡支鋼桁梁小角度上跨鐵路營業線架設施工技術

葉西放（中鐵四局集團有限公司，安徽合肥230023）

某新建鐵路特大橋1～96m簡支鋼桁梁上跨繁忙鐵路干線，與線路成21.75°小角度斜交。鋼梁橋址兩側場地狹窄，地形復雜，施工條件惡劣。經過現場勘察，通過對不同方案的可行性、可靠性、安全性、經濟性等因素的綜合比選，選擇了綜合利用轉體、平移的架設技術，成功完成了工程施工，在場地受限的情況下滿足營業線施工的安全和工期要求。

跨鐵路營業線；簡支鋼桁梁；架設

1　工程概況

某新建鐵路特大橋全長1158.710m，主橋為跨度96m的簡支鋼桁梁，上跨某既有鐵路上行線，與既有鐵路成21.75°夾角。鋼桁梁為無豎桿整體節點平行弦三角桁架下承式鋼桁梁，節間長度為12m，桁高12m，桁間距14m，主結構用鋼量1388.9t。主橋鋼桁梁布置圖見圖1。

圖 11～96m簡支鋼桁梁布置圖

2　架設方案比選

2.1架設方案論證

簡支鋼桁梁施工能否滿足營業線施工安全和工期的要求是方案可行與否的決定因素。

類似跨越既有鐵路的簡支鋼桁梁施工方案多采用頂推架設，頂推架設施工需在兩主墩中間設置臨時支墩或采取增加配重的方法，并在鋼桁梁前端設置導梁，但本橋與鐵路夾角角度小，且既有鐵路線為繁忙干線，線路兩側地形復雜，沒有設置臨時支墩的空間和條件，且在營業線上方進行拖拉施工協調難度極大，沒有實施的可能性。

2.2方案比選

根據場地情況和營業線施工要求，經過充分分析論證，擬定包括轉體架設、平移架設以及先轉體后平移架設三個方案，具體如下：

（1）方案一：根據現場條件，按設計推薦施工方案將鋼桁梁的拼裝場地設置在13#墩側，鋼桁梁桿件運至現場后，沿武鐵路營業線搭設拼裝支架，支架中心線與營業線夾角增大至26.75°，在支架端頭和13#橋墩之間設置滑道，沿著滑道平面轉體至設計位置，如圖2所示。

（2）方案二。根據現場情況，由兩主墩中心線位置向13#橋墩側平移42.9m搭設鋼桁梁高位拼裝支架，以保證鋼桁梁絕大部分拼裝不需在封鎖要點時間點內施工，鋼桁梁拼裝完成后通過設置在兩主墩端部的水平連續千斤頂將鋼桁梁在滑道梁上拖拉平移至架設位置，進行落梁、支座安裝施工后完成鋼桁梁的安裝，方案布置見圖3。

圖2　鋼桁梁轉體架設施工工序

圖3　鋼桁梁平移施工方案布置

（3）方案三。根據鋼桁梁拼裝場地地形特點，由兩主墩中心線位置向13#橋墩側平移31.4m搭設高位拼裝平臺，并將拼裝平臺在遠離營業線基礎上再向外旋轉10°，以保證鋼桁梁桿件拼裝滿足鄰近營業線C類施工的要求。鋼桁梁高位拼裝完成后，先將鋼桁梁轉體10°至與兩橋墩中心線平行位置，再將鋼桁梁滑移至架設位置進行落梁和支座安裝的施工，完成鋼桁梁安裝。

圖4　鋼桁梁先轉體再平移架設施工工序

（4）方案技術、經濟性分析：

方案一：此方案因在鋼桁梁拼裝過程中絕大部分桿件吊裝需在天窗點內施工，對營業線設備安全威脅大，協調難度極高；因天窗點內施工降低施工工效，成本增大；受營業線行車組織影響易導致工期不可控，滿足不了業主的要求。

方案二：由圖可以看出，鋼桁梁按平移架設施工方案施工需拆遷既有村路和食品加工廠，成本高；且經調查，食品加工廠為政府定點屠宰場，不能進行拆遷。因此，該方案受場地條件限制不能實施。

方案三：按此方案進行施工，場地條件滿足使用要求，同時鋼桁梁拼裝過程中除4件上弦桿件需在天窗點內進行拼裝，對鋼桁梁拼裝工期無影響；方案有一定的施工技術難度，成本有一定增加。

方案比選結論：綜上所述，三個方案均有不利條件，為響應業主對營業線施工安全和工期的要求，在業主要求方案變更情況下項目部確定選用方案三。

3　鋼桁梁拼裝施工

3.1支架拼裝平臺的設計、施工

根據現場場地條件，在13#墩側主桁下弦桿各節點下方設置共9組臨時支架，與滑道梁共同組成鋼桁梁拼裝平臺。1#～7#承重支架為拼裝承重支架，0#和8#承重支架除作為拼裝承重支架外兼做轉體及平移滑道承重支架。

3.2橋墩墩頂布置

12#、13#橋墩墩頂布置滑移平臺：在支座墊石間采用2排鋼管柱支撐，鋼管柱與墩頂預埋板焊接牢固，每列鋼管柱上安裝分配梁；在支座墊石上采用單排鋼管混凝土墊塊與墊石頂部預埋鋼板焊接連接，在頂板上安裝分配梁。在墩頂分配梁上沿墩長方向安裝6I45b工字鋼作為滑移平臺。主墩墩頂滑移體系布置見圖5。

圖5　主墩墩頂滑移體系布置圖（單位：mm）

4　鋼桁梁現場拼裝

鋼桁梁拼裝橋縱向由13#墩向12#墩方向進行，橋橫向由鄰近營業線側向外側進行。鋼桁梁架設以每個節間為一個施工單元，首個節間拼裝封閉且軸線拱度調整完畢后進行下一個節間拼裝，與此同時逐步將本節間的所有沖釘、普栓用高栓替換并做施擰。鋼桁梁第四個節間拼裝時開始進行橋面板焊接。鋼桁梁拼裝按照先安裝下弦桿、橫梁、橫肋及橋面板，再拼裝斜腹桿，然后安裝上弦桿、橋門架（中橫聯）、上平縱聯等，以盡快形成閉合框架，保證結構穩定。

5　轉體及平移架設

5.1架設總體方法

在鋼桁梁E0′端（0#支架滑道梁HL6上）臨時墩頂設置旋轉體系，在端橫梁中心位置設置定位轉軸，在兩側臨時墩上設置滑道；在鋼桁梁E0（0#支架與12#橋墩間）安裝跨線滑道梁，滑道梁頂面由中心到兩側設置滑道、側擋限位；在12#和13#墩頂遠離拼裝平臺端各布置1臺150t水平連續千斤頂提供牽引力。鋼桁梁轉體施工時以定位轉軸為軸心，以鋼桁梁跨度為半徑，采用12#墩端水平連續千斤頂提供牽引力，完成10.0°的鋼桁梁轉體。10.0°轉體完成后，在營業線封鎖停電的情況下同時啟動兩臺水平連續千斤頂，通過液壓泵站控制兩臺水平頂同步運行，將鋼桁梁平移至架設位置。

5.2滑移系統

滑移系統包括轉軸、滑塊、滑道、動力裝置、反力裝置等組成，整體布置見圖6。

圖6　滑移系統布置圖

（1）轉軸：轉軸設置鋼桁梁在0#支架端橫梁中心下方的滑道梁上，采用陰陽口鋼管套接形式，套接長度范圍內采取涂抹黃油等潤滑措施，轉軸結構圖見圖7。采用高強螺栓將陽口鋼管固定于鋼桁梁上，陰口鋼管焊接固定于滑道梁頂板上。

圖7　轉軸結構圖

（2）滑塊：由Q235B材質鋼板組焊而成，縱向設有鋼絞線通過孔，供鋼絞線通過，并采用錨具及夾片在背部固定。滑塊頂部與鋼桁梁支座墊板采用臨時間斷焊固定，底部安裝MGE滑板與滑道面形成摩擦副，MGE滑板鑲嵌在鋼管中以沉頭螺栓固定，滑塊結構圖見圖8。

圖8　滑塊結構示意圖（單位：mm）

（3）滑道：轉體滑道按轉動軌跡的弧線布置，平移滑道直線布置，滑道兩側設置側向限位擋板，并間隔加焊加勁板，約束滑塊的橫向偏移，滑道面采用不銹鋼復合板，通過焊接固定在滑道梁頂板上，滑道結構見圖9。

圖9　滑道斷面示意圖（單位：mm）

（4）動力裝置

轉體、平移過程采用水平連續千斤頂提供動力，在12#、13#主墩側面分別設置一臺150t水平連續千斤頂，設置反力座提供反力。轉體過程僅啟動12#墩側千斤頂，平移過程兩臺水平頂通過液壓泵站控制同時啟動，并通過同一油路供油，實現同步牽引。

（5）反力裝置

滑移過程的反力裝置主要指水平連續千斤頂反力座，反力座設置在主墩頂滑道端部，采用鋼板組焊而成，縱向設有鋼絞線通過孔，底部與滑道焊接牢固，見圖10。

圖10　水平頂反力座結構圖（單位：mm）

5.3轉體、平移施工

轉體、平移必須在申請鐵路封鎖點內施工，施工前對滑道、千斤頂設備、線路、油路等進行檢查確保各項措施準備到位，施工過程中加強監控量測。轉體、平移施工步驟如下：

步驟一：鋼桁梁落架后，將鋼桁梁與滑塊之間、鋼桁梁的轉軸陰陽口之間連接牢固。對鋼桁梁線形、滑道頂標高、支架變形及基礎沉降進行觀測，采集初始數據。

步驟二：在停電封鎖點內開始鋼桁梁的10°轉體操作。轉體前在10°轉體后的位置滑道上做明顯標記，啟動12#墩側的水平連續千斤頂，拖拉鋼桁梁8#支架端的滑塊帶動鋼桁梁以0#支架端轉軸為中心旋轉，轉到標記位置后停止。轉體過程全程監控滑塊的移動、鋼桁梁線形、滑塊變形、支架變形及基礎沉降等，并如實填寫記錄，若發現異常情況應立即發出警報、停止施工。

步驟三：完成鋼桁梁10°轉體施工后拆除轉軸，調整0#支架上方滑道布置、滑塊狀態，安裝13#橋墩側牽引系統，實現轉體與平移體系之間的轉換。對鋼桁梁整體結構線形及支架變形情況進行全面測量，確保鋼桁梁自身結構及支架無超差變形后方可開始平移的準備工作。

步驟四：平移施工前的準備工作完成后，在封鎖停電的情況下進行鋼桁梁平移架設，2臺水平連續千斤頂同時啟動、同步運行。平移過程中全程進行安全防護及施工監測，若發現異常情況應立即發出警報、停止施工。

步驟五：鋼桁梁即將就位時，應控制鋼桁梁緩慢行走，利用限位千斤頂精確調整定位，測量人員密切監控，以使鋼桁梁準確到位，確保安裝精度。

步驟六：鋼桁梁調整定位后，拆除墩頂滑道、分配梁、鋼管柱支撐等輔助設施，為落梁施工做好準備。

5.4限位糾偏

5.4.1轉體限位糾偏措施

轉體過程采用水平定位轉軸作為鋼桁梁轉體圓心，限制轉體過程偏移。為防止鋼桁梁出現橫向偏移，在曲線滑道面兩側設置限位擋板，控制滑塊在滑移過程中的橫向偏移。轉體滑動過程若出現側向偏移，可通過填塞鐵楔方式進行調節。填塞鐵楔法即在滑塊一側與滑道梁頂板的橫向限位擋板之間塞入尺寸合適的楔形鐵塊，在拖拉滑移過程中，楔形鐵塊向另一側推擠滑塊，以實現糾偏目的。

5.4.2平移限位糾偏措施

為防止鋼桁梁出現橫向偏移，在滑道梁頂面縱向通長布置側向限位擋板，控制滑塊在滑移過程中的橫向偏移。滑動過程若出現橫向偏移，可通過填塞鐵楔和單動一側水平頂等方式進行調節。由于本工程采用橫向平移法架設，且結構為簡支梁形式，可以通過單動一側水平頂拖拉鋼桁梁一端前移進行橫移調整。

5.4.3架梁就位糾偏限位措施

鋼桁梁滑移就位后若存在橋縱向偏差，可采用千斤頂或手拉葫蘆在墩頂滑道上焊接擋板或混凝土梁上生根，進行微調定位。

6　落梁

鋼桁梁架設就位檢驗合格后開始實施落梁，落梁采用鋼支墩配合4臺500t液壓千斤頂進行。落梁時同時啟動一側橋墩副支墩上的2臺豎向頂將鋼桁梁頂起，使該側的主支墩脫空，抽出主支墩上的一個鋼管調節段，然后2臺豎向頂同時回程，使鋼梁落在主支墩上支撐。鋼梁落穩后，將副支墩上脫空的千斤頂移開，然后抽出副支墩上的一個鋼管調節段，再將千斤頂歸位，由此完成鋼梁一端的一次落梁。接著按相同步驟進行另一端的落梁，如此反復，直至落到可安裝支座的高度，進行支座安裝，待支座安裝后進行最后一次落梁。

7　支座安裝

待落梁高度剩余60cm左右時，根據支座中心十字線對鋼桁梁精確調整對位，對位完成后進行支座安裝，支座錨固采用無收縮高強度灌筑材料、重力灌漿方式進行施工。

鋼桁梁落在支座上之前，如支座上鋼板螺栓孔與鋼桁梁節點處螺栓孔不重合，可微調支座位置，螺栓孔重合，及時將支座與鋼桁梁用高強螺栓連接起來，并將支座錨固。

8　結語

本橋通過鋼桁梁施工方案的比選，將轉體、平移的施工技術綜合應用于跨繁忙鐵路干線簡支鋼桁梁架設，克服了營業線施工安全、工期等困難因素，解決了施工的主要矛盾，經計算檢算該施工方法技術可行。簡支鋼桁梁先轉體再平移跨越繁忙鐵路干線架設技術對類似橋梁施工有一定的借鑒價值。

［1］唐培文.小角度跨營業線鋼桁梁無平衡重轉體施工技術［J］.鐵道建筑技術，2012（14）：372～373.

［2］侯 勇.簡支雙線鋼桁梁橋設計與施工技術研究［J］.鐵道工程學報，2010（10）：62～66.

［3］陳建峰，戴曉春，郭建勛，等.玉蒙鐵路曲江大橋簡支鋼桁梁架設方案分析［J］.鋼結構，2009，24（9）：74～76.

［4］李會良.鋼桁梁頂推施工技術［J］.中國港灣建設，2009（2）：57～59.

2016-3-8

U448.36

A

2095-2066（2016）11-0148-03