鐵路大跨徑鋼桁梁步履式頂推施工技術的探討

劉明

摘? 要：漠陽江特大橋134m鋼桁梁是目前國內鐵路跨徑最大的雙線有砟簡支鋼桁梁，由于跨徑較大，且漠陽江為四級航道，使用步履式頂推施工工藝避免了航道對施工的影響，且拼裝場地較為固定，提高了設備利用率，縮短了工期，提高了施工安全系數。

關鍵詞：鐵路;大跨徑鋼桁梁;步履式頂推

中圖分類號：U445.4? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）09-0148-03

Abstract： The 134m steel truss beam of Moyang River Bridge is the largest double-track ballastless simply supported steel truss beam with the largest railway span in China. Due to the large span and the fourth-stage waterway of Moyang River， the influence of the waterway on the construction is avoided using the stepping jacking construction technology. And the assembling site is relatively fixed， which improves the utilization rate of equipment， shortens the construction period and improves the construction safety factor.

Keywords： railway; long-span steel truss; walking jacking

1 工程概況

1.1 工程簡介

漠陽江特大橋61#～62#為1-134m下承式鋼桁梁跨越漠陽江航線，河流與線路大里程夾角為68°，主跨兩側60#～61#、62#～63#分別為1-64m簡支箱梁。橋型布置見圖1。

本梁為雙線134m無豎桿整體節點平行弦三角桁架下承式簡支鋼桁梁，計算跨度134m，梁全長136.6m。

1.2 工程特點

1.2.1 漠陽江特大橋134m鋼桁梁跨漠陽江航道，施工過程中不能影響運營。

1.2.2 施工場地有限，對桿件存放、預拼、吊裝等有較大限制。

1.2.3 鋼桁梁主體工程重量為2864.94噸，共分10個節段，平均每節段重量為286噸，其中E4下弦桿重達42.923噸，對起重設備有較高要求。

2 施工工藝選擇

基于大跨徑鋼桁梁施工經驗，結合本工程特點，擬對浮拖法、拖拉式頂推法、步履式頂推法等施工工藝進行比選。

2.1 浮拖法施工工藝

浮拖法架設是在橋位岸邊，將鋼桁梁拼裝成整孔后，利用碼頭或胎架把鋼桁梁滾移到浮船上，再浮運至預定架設的橋孔上落梁就位[1]，浮拖法架梁的主要優點在于鋼桁梁拼裝可在岸上進行，且可與基礎、墩臺平行施工。但由于橋位所處漠陽江距離入?？谳^近，水位變化較大，且鋼桁梁底面距離水面較高等因素均不利于浮船穩定。

2.2 拖拉式頂推法施工工藝

拖拉式頂推是國內外橋梁頂推施工最常用的方法，通過千斤頂（或卷揚機）牽引鋼絞線（或鋼絲繩），拖動梁體在支撐墩頂設置的滑道上滑移，牽引梁體安裝就位的方法[1]。其具有操作方便、設備簡單、工藝成熟等優點而得以大力推廣應用，該頂推方法對墩身產生的水平力大，需要有平整的滑道，對頂推臨時墩支架沉降要求高，自動化程度低，施工安全可控性低，不能滿足漠陽江特大橋水中臨時墩頂推需要。

2.3 節點自適應步履式頂推工藝

步履式頂推法是近幾年提出的一種新型的頂推施工方法[2]，針對漠陽江特大橋的施工特點，墩頂空間狹小，頂推設備空間尺寸構造要求高;橋梁結構為鋼桁梁結構形式，頂推時要求節點受力，該工藝采用頂推設備自動跟隨鋼桁梁節點步履式行走，在完成一個節間距頂推后，自動回退至下一節點處的方法，實現了鋼桁梁的步履式頂推施工，整個施工過程，墩頂水平力小，安全性高，占用空間小，不僅可實現鋼桁橋梁的高精度高效率施工，而且提高了施工的安全系數[3]。

2.4 施工工藝的選擇

分析以上比選，結合本項目工程特點，步履式頂推施工工藝能夠滿足漠陽江特大橋134m鋼桁梁的施工要求，施工安全可控性高、效率高。因此，漠陽江特大橋134m鋼桁梁最終選擇此工藝進行鋼桁梁架設。

3 施工工藝流程

3.1 施工總體布置

鋼桁梁桿件在工廠預先加工，根據施工現場地形和場地條件，到場后通過施工便道運至桿件存放場存放，桿件存放區設置在58#-60#墩之間。鋼桁梁拼裝區設置于60#-61#墩64m混凝土簡支箱梁上，并在梁上設置1臺180t履帶吊用于鋼桁梁拼裝。

3.2 頂推施工工藝流程

鋼桁梁拼裝時采用180t履帶吊在1#、2#臨時墩墩頂將鋼桁梁桿件散拼成整體，最后進行頂推施工，頂推完成后在平臺上繼續拼裝下一個鋼桁梁節段，如此循環。

具體工藝流程如圖5。

3.2.1 臨時墩及頂推設備布置

頂推采用多點步履式整體頂推方式，沿橋縱向布置頂推設備，頂推施工時在每個臨時墩頂對稱布兩套頂推設備進行頂推。

頂推到4#臨時墩墩頂位置時，將拼裝區的2套頂推設備轉移至4#臨時墩墩頂。

整個頂推過程共使用6套頂推設備。

3.2.2 鋼桁梁拼裝

（1）鋼桁梁桿件在工廠加工完成后，運至現場進行拼裝，鋼桁梁每個節間長度13.4m，吊裝完成后立即進行高強螺栓施擰和橋面板焊接，以確保已拼裝完成鋼桁梁連接成整體。拼裝過程中測量工作及時準確，每安裝一個節間，測量一次鋼梁中線及各節點撓度，隨時判斷鋼梁制造和安裝質量，確保鋼桁梁整體線性。

（2）鋼桁梁首次拼裝3個節段，本工程鋼桁梁高度為16m，整體剛度大，結合頂推工藝分析，并在鋼桁梁拼裝端加配重從而取消鋼導梁設置，有效減少了臨時工程用量。頂推過程中，1#、2#頂推設備間距26.8m，當只有1#、2#臨時墩頂推設備支點受力時（如圖6），需保證F2≥0.2F1才能保證鋼桁梁的穩定性。

3.2.3 頂推施工步驟

鋼桁梁頂推時要求節點受力，頂推設備自動跟隨鋼桁梁節點步履式行走，工作原理如下：

（1）頂推支撐框架脫離地面，液壓頂受力，水平千斤頂向前頂推一個行程（最大前進行程為35cm，實際頂推過程中預留2-3cm的安全距離）如圖7。

（2）頂推完成一個行程，支撐框架下落至地面，由支撐框架托梁支撐液壓頂，豎向液壓頂脫離地面并由縱向頂開始回拉（過程中支撐框架與鋼桁梁始終緊貼）（如圖8）。

（3）回拉到位后，液壓頂受力將鋼桁梁向上頂起至支撐框架脫離地面，開始下一個行程頂推（如圖9、10）。

（4）當頂推設備將鋼桁梁頂推一個節間距后，載荷轉換機構的800t千斤頂頂升，將鋼桁梁頂離頂推設備的整體式支撐框架，完成受力轉換，然后進行頂推設備的整體回退（如圖11）。

3.2.4 落梁

鋼桁梁頂推至設計里程后，落梁高度為2.047m。本次利用墩頂千斤頂頂升、收落，交替拆除千斤頂下方與臨時墊墩上方墊塊的方式落梁至設計里程。

3.2.5 鋼桁梁頂推施工注意事項

（1）在完成全部高強度螺栓終擰后方可進行頂推工作。（2）頂推一孔梁搭上前面橋墩后，應對臨時支架高程進行全面檢查，當發現與原有高程不符時應調整。（3）頂推過程中兩側應保持同步。（4）頂推過程中，油泵應盡量并聯確保同步，及時進行測量，桁梁發生較大偏差時停止頂推作業，以便進行故障排除。

3.2.6 頂推施工各項安全措施

（1）電力接頭采用航空接頭以實現“快拆、快接、快裝”。（2）每個頂推設備配備專人負責，緊急情況下每分控箱均可緊急停止所有頂推作業。（3）通過鋼桁梁頂推墊梁在步履頂推系統上接觸情況，每次頂推前都計算好每個頂的受力情況，若主控室顯示超過單次頂推計算反力的10%，則立即停止頂推施工，并進行檢查，排出危險因素后方可進行頂推。（4）頂推設備在頂推過程中出現故障時，立即停止頂推，由800t頂臨時頂起由專業工程師進行檢修并須佩戴護目鏡。

4 步履式頂推工藝優點、應用前景分析

4.1 步履式頂推工藝優點

（1）鋼桁梁節點自適應步履式頂推系統，該設備集頂升、推進、糾偏、跟隨和自動回退于一體，可實現鋼桁梁頂推過程中的跟隨式行走，有效的解決了鋼桁梁頂推必須節點受力的難題，確保了頂推施工的線形和頂推施工精度;設備集成化高、自動化高，操作控制安全，方便。該系統的研發，大大節約了大橋施工成本，確保了大橋頂推施工的質量和安全。（2）頂推設備位移與姿態可視化控制系統通過對梁體、頂推設備位置和姿態的傳感，將頂推關鍵參量信號和過程在主控中進行三維立體化實時監視和分析，施工指揮和工作人員能更加清晰的掌握設備的狀態。同時，通過控制迭代算法實現頂推系統空間姿態的自動控制和自適應調整，保證設備對梁體頂推的同步性與線性控制。（3）漠陽江特大橋鋼桁梁步履式頂推施工，施工風險和難度大，為保證整個施工過程的安全進行，項目組研究出一套使用于鋼桁梁步履式頂推施工的安全控制策略，研究了頂推施工過程中的安全節點和質量控制措施，并結合本工程特點，提出頂推過程中科學的控制方法和技術，為大橋安全施工提供保證。

4.2 步履式頂推工藝應用前景分析

（1）鋼桁梁節點自適應步履式頂推技術在漠陽江特大橋邊跨鋼桁梁頂推施工的成功運用，成功解決了鋼桁梁頂推過程節點受力的要求，一個節間距推進完成后設備可自行回退至下一節點，同時克服了墩頂水平力控制的難題，提高了生產效率。為項目節約了成本，施工效果好，施工過程安全可靠。（2）本鋼桁梁節點自適應步履式頂推技術在漠陽江特大橋邊跨鋼桁梁頂推施工的成功運用，取得了良好的經濟效益和社會效益，推動了頂推技術的進步和革新，為后續類似工程提供技術支持和豐富的施工經驗。隨著公鐵兩用共線橋越來越多，以及深溝峽谷鋼桁梁橋梁的增多，本技術具有廣闊的應用前景和強大生命力。

參考文獻：

[1]肖建平.橋梁工程施工[M].機械工業出版社，2007.

[2]張鴻，張永濤，周仁忠，等.步履式自動化頂推設備系統研究及應用[J].中外公路，2012（04）.

[3]白文虎.大跨徑鋼桁梁步履式多點同步頂推施工技術[J].中國港灣建設，2016（09）.