新建天橋跨城際鐵路架梁施工工法探討

陳華實　中國鐵路上海局集團有限公司建設管理處

頂推法作為一種適用于狹窄場地、工期限制、架梁所需大型機械設備難以進入等條件下的梁體架設施工工法，被越來越多的運用到工程架梁施工中。本工程通過對現場條件的調查分析，最終確定了采用頂推法進行車站新建天橋跨城際場梁體架設的施工工法，較好地滿足了現場施工條件，順利完成了梁體架設，保證了工程節點工期和質量安全要求。

1 工程概況

某車站既有線路為東西走向，分為南北兩個廣場及站房，南側為客場，北側為城際場，南北兩個候車室在站內無聯接通道，因此旅客及工作人員無法通過站內實現換乘或通行，需經過站外一處地下社會通道通行，給旅客換乘和工作人員通行帶來極大不便。本次車站改造工程擬在站內新建一處人行天橋作為南北候車室聯絡通道，以便捷旅客換乘和工作人員通行。人行天橋橫跨車站五臺十二線，其中跨客場三臺六線，跨城際場二臺六線，下穿既有城際大雨棚。結構外寬6.0m、高4.25m，軌面到梁底8.911m，總長度114m；天橋立柱依次排布：1站臺（客場）為QA軸(單柱），2/3站臺（客場）為QB軸（雙柱，1根柱與大雨棚立柱合建），4/5站臺（客場）為QC軸（雙柱），6/7站臺（城際場）為QD軸（雙柱），8/9站臺（城際場）為QE軸（雙柱），QF軸（雙柱，城際站房至城際5道間），跨徑為23.15m+18.95m+24.4m+26.4m+18.05m+2.9m；天橋的結構形式為基礎有獨立基礎（QA軸）和樁基礎(QB軸-QF軸)，立柱采用鋼管混凝土立柱，柱內灌注微膨脹C40混凝土，梁體主體采用焊接箱型梁與無縫鋼管腹桿組合結構，橋面下層鋪帶肋花紋鋼板，橋面上部為鋼桁架結構（見圖1）。

圖1 全橋立面圖

2 施工工法

為滿足車站客場改造施工，各相關單位部門研究制定了客場改造總體施工過渡方案，在保證客場運輸條件的前提下，對客場三臺六線分階段停用，并在停用期間為滿足相關改造施工對停用線路進行了拆除，對場地進行了平整，確保滿足施工需要；因此，新建人行天橋跨客場段（QA-QB跨、QB-QC跨）在此條件下采用分段吊裝方案進行梁體架設，但跨城際場段（QC至城際站房段）受城際場運輸條件限制無法對城際場線路進行分階段停用，需要對人行天橋跨城際場段梁體架設方案進行進一步的分析，以下通過對吊裝方案和頂推方案的深入探討從而得出跨城際場梁體架設的最優方案。

方案一：吊裝方案。新建人行天橋跨城際場段QC-QD、QD-QE、QE-QF跨最大梁體重量為10t，結合現場實際作業條件，通過計算并對照選型，擬采用80t吊機即可滿足吊裝需要，但需要解決設備進場通道及梁體拼裝、吊裝場地問題，并要充分考慮梁體結構與城際場雨棚的位置關系；通過現場調查人行天橋梁體結構距城際大雨棚立柱最小距離270mm，距城際大雨棚下弦桿最小距離490mm（見圖2）。

圖2 與城際雨棚位置關系圖

方案二：頂推方案。結合現場實際情況及客場改造施工計劃安排，考慮結合客場I、3、5道停用階段，拆除線路后平整場地作為梁體拼裝場地，并結合QB-QC跨天橋立柱搭設臨時支架作為頂推作業平臺，在客場I、3、5道停用期間分階段完成梁體頂推架設，但需要對梁體頂推步驟進行進一步細化分解，并根據頂推步驟合理設置臨時支架位置，對臨時支架及梁體進行結構檢算，確保滿足頂推穩定性要求。

由于受城際場運輸條件限制，線路無法長期停用并拆除作為梁體拼裝和吊裝場地，且無法解決吊裝設備進場通道問題，另梁體結構與城際雨棚間的位置關系無法滿足吊裝需要，經綜合分析，在保證運輸和施工安全的情況下，考慮利用城際場夜間天窗，采用分段頂推方案進行新建天橋跨城際場梁體架設較為安全合理。

3 施工準備

3.1 支架設置

根據現場施工條件，結合分階段頂推方案，需要搭設6組臨時支撐架及30m頂推鋼平臺；臨時支架設置位置為1#臨時支架設置在客場2站臺，2#臨時支架設置在客場3站臺，3#臨時支架設置在客場4站臺，4#臨時支架設置在客場5道，5#臨時支架設置在城際場6、7站臺，6#臨時支架設置在城際場8、9站臺。2#、5#、6#臨時支架基礎結合天橋立柱基礎進行設置，1#、2#、4#臨時支架基礎采用獨立條形基礎。QA-QB跨梁體架設結合客場線路停用安排，利用2、IV、6道停用階段進行吊裝架設，由于天橋QB軸立柱距離運營線I道較近，在2、IV、6道停用期間進行QB軸立柱吊裝施工可能導致機械設備侵限，因此需在2站臺架設1#臨時支架過渡，完成QA-QB跨梁體吊裝架設。QB軸立柱則在客場I、3、5道停用期間進行吊裝，并在此期間完成2#、3#、4#臨時支架搭設，支架上部采用鋼梁連接為整體作為鋼結構拼裝平臺，兼作頂推工作平臺；采用頂推法跨越城際場股道，經驗算QD、QE立柱無法滿足頂推過程受力要求，須架設5#、6#臨時支架作為頂推輔助支架（見圖3）。

圖3 施工支架設置情況

3.2 支架結構

結合各臨時支架使用功能并充分考慮上部結構情況，1#支架作為QA-QB跨梁體吊裝過渡支架，2#-4#支架作為頂推工作平臺兼做桁架拼裝平臺，5#、6#臨時支架作為頂推輔助支架，經過檢算，支架立柱采用Ф325×10鋼管，支架縱橫梁采用 HN500×200×10×16、HN400×200×8×13 型鋼（支架結構見圖4）。

圖4 支架立面布置圖

3.3 頂推平臺

頂推平臺利用2#、3#、4#臨時支架作為支撐體系，為滿足作業需要并充分考慮現場施工作業條件，頂推平臺結構尺寸為全長30m，寬6m，頂高8.4m，結構由型鋼焊接而成（平面布置見圖5）。

圖5 頂推平臺平面布置圖

3.4 吊機選型

鋼桁架吊裝至頂推平臺需要采用吊機配合作業，結合現場條件及各項參數，鋼桁架下弦支座點處標高約為9m(距軌頂標高)，桁架高度為4.1m，則最小高度為13.1m；吊勾月牙板與桁架最小距離為3.6m，吊勾與吊臂最小距離為2m，則吊臂與地面的垂直距離最小為18.7m；因場地的原因，吊車的回轉半徑不大于12m；通過計算，主臂最小長度L=22.5m，查表取近似值L=24m；額定起重量為14.7t〉主桁架重量10t；因此結合現場實際情況，根據計算結果擬采用80T汽吊進行吊裝作業是安全可行的。

4 頂推步驟

鋼桁架拼裝均在客場Ⅰ、3、5道上方（股道已停用）鄰近營業線條件下進行拼裝施工，跨城際場頂推均利用城際夜間天窗進行頂推施工；為保證結構抗傾覆安全系數不低于1.5，在結構前端設置導梁，導梁截面與結構下弦截面一致，導梁總長為9m；完成跨城際場梁體架設共需要3次桁架拼裝、5次頂推施工，第1次拼裝長度為19.38m+9m（導梁），第1次頂推從客場5道至城際7站臺（頂推長度為18.114m），第2次拼裝長度為18.114m，第2次頂推從城際7站臺至8站臺（頂推長度為24.8m），第3次頂推從城際8站臺至9站臺（拆除導梁2.5m，頂推長度為2.5m，），第3次拼裝長度為27.293m，第4次頂推從城際9站臺至QF軸（頂推長度為19m），第5次頂推從QF軸至城際站房（拆除導梁6m，頂推長度為7.377m），落梁，完成跨城際場段天橋梁體頂推架設。

5 注意事項

5.1 最大懸臂工況

為確保頂推最大懸臂工況下鋼桁架與臨時支架的受力、變形滿足檢算和規定要求，懸臂端滾軸前后個5.5m范圍下弦桿壁厚要按照20mm控制；為保證跨城際場4、Ⅱ、1、3道（5#-6#支架）頂推傾覆穩定性系數大于1.5，桁架后段配重要達到22t，桁架后段堆載面積為 4×5=20m2，220kN/20m2=11kN/m2。

5.2 橫向糾偏措施

頂推前，在桁架天橋前端及中間部位支承架面上各作一中心線標記，同時在天橋前端城際站房處，以天橋結構層中線作為縱向監控點，使三點成一線。頂推過程中，以中間部位支承架面上中心點為準，利用放置在城際站房處的全站儀監控桁架天橋中心點位移，若有偏差，采用糾偏油缸與糾偏導輪組合方式糾偏。導輪布置在鋼梁橫向兩側，起到限位作用。當中線偏差超過1cm時，利用糾偏油缸主動頂緊，在頂推過程中糾偏，降低水平力。

5.3 下撓控制措施

頂推前計算頂推最大下撓值，頂推前梁底到支架高度≥千斤頂高+下撓值；下片支架安放千斤頂，鋼梁頂推到前方支架上后，千斤頂加壓頂升梁體至水平面，然后安裝重物移位器，重物移位器高度利用鋼墊板調節。

5.4 滑移結構安裝

（1）滑移軌道安裝

為保證滑道內表面平整，減少滑移過程中的阻礙、降低滑動摩擦系數，滑道在鋪設時，應做到：滑移軌道梁表面應水平；槽鋼拼接位置應保證其平整度，不得存在高差；滑移梁中心線與滑移中心線偏移應控制在±10mm以內；鋼滑塊及滑移梁上表面應在滑移之前涂抹黃油潤滑。

（2）導向輪安裝

嚴格按照圖紙設計型式安裝；導向輪結構與滑移梁的焊縫高度應滿足設計要求，以滿足抵抗頂推反力的使用要求；所有滑移梁上的側擋塊的起始安裝位置應在同一軸線位置處，并在每條軸線位置處重新設置起始點，以減小安裝累積誤差，滿足滑移同步性的要求；同一滑移梁兩側的導向輪安裝誤差應小于1mm，相鄰滑道側導向輪的間距誤差應小于3mm。

6 結束語

結合本工程現場實際條件采用頂推法進行跨城際場天橋梁體架設施工順利圓滿完成了架梁施工。一是克服了場地條件對大型機械進場及施工作業的限制；二是最大程度地減少了對運輸的干擾；三是占用場地少，不易受場地限制和天氣等因素影響；四是施工平穩，安全可靠性高，質量安全容易控制。因此為類似條件下梁體架設施工提供了參考。

[1]匡希龍，李振，夏曉慧.橋涵施工 第2版.西南交通大學出版社，2013.

[2]韓志永.頂推技術在橋梁工程施工中的應用[J].橋梁與隧道工程，2014.

[3]劉杰，郝付軍.鐵路橋梁施工與維護.中國鐵道出版社，2014.

[4]張培炎.橋梁頂推施工過程受力分析及關鍵問題[D].西南交通大學，2014.