跨鐵路線路天橋鋼桁梁頂推施工技術(shù)

摘? 要：宜萬鐵路新開高坪車站是優(yōu)化建始縣交通布局、助力精準(zhǔn)脫貧、促進(jìn)全域旅游業(yè)發(fā)展的重大民生工程。高坪車站天橋橫跨運(yùn)營鐵路，為保證鐵路運(yùn)營安全，天橋主體鋼桁架采用分節(jié)段頂推施工。本文結(jié)合高坪站內(nèi)跨線路天橋施工，對鋼桁梁頂推技術(shù)進(jìn)行施工檢算，并詳細(xì)介紹了頂推設(shè)備安裝、施工工藝，保證了工程施工和鐵路運(yùn)營的雙向安全，為類似工程鋼桁梁頂推技術(shù)施工提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路;鋼桁架;頂推

中圖分類號：U445.4? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

1 工程背景

1.1工程概況

宜萬鐵路新開高坪站新建天橋1座，跨3道、Ⅰ道、Ⅱ道、4道，共4條線路，其中Ⅰ道和Ⅱ道2條為既有線路，3道和4道2條為新建線路。天橋結(jié)構(gòu)形式主體為鋼桁架結(jié)構(gòu)，長43.075m，寬9.4m，總重約150t，凈高4.31m，與線路夾角約90°。

1.2施工難點(diǎn)

（1）施工跨越既有股道，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，既要保證既有線行車安全，又要保證人行天橋施工安全。

（2）鋼桁架結(jié)構(gòu)，安裝工序復(fù)雜精細(xì)，測量及施工精度要求高，施工工藝復(fù)雜，質(zhì)量控制難度大。

2 施工方案

由于天橋橫跨既有線，為保證鐵路運(yùn)營安全，除天橋柱在設(shè)計(jì)位置施工外，天橋主體鋼桁架及連接鋼桁架等構(gòu)件均在拼裝支架上拼接，拼裝支架位于新建天橋西，橋體用吊車吊裝至臨時(shí)支撐架上組裝，利用步履式頂推工藝進(jìn)行頂推安裝。當(dāng)天橋主體鋼桁架頂推到位后再進(jìn)行要點(diǎn)施工，天橋圍護(hù)結(jié)構(gòu)（檁條、屋面圍護(hù)系統(tǒng)、樓面板、外裝骨架等）在天橋主體桁架頂推前于頂推架上同步安裝完成，以上所有構(gòu)件隨天橋主體鋼桁架一并頂推至設(shè)計(jì)位置。

3 支架檢算

鋼桁架頂推分成三個(gè)階段，第一階段拼裝27m鋼桁架，整體頂推6m至鋼箱梁尾端到達(dá)步履頂D7、D8;第二階段繼續(xù)拼裝6m鋼桁架后整體頂推10m;第三階段繼續(xù)拼裝剩余10.075m鋼桁架后，整體頂推9.6m至鋼桁架頂推到設(shè)計(jì)位置。建立結(jié)構(gòu)計(jì)算有限元模型（見圖1），對鋼桁架頂推施工的各個(gè)階段進(jìn)行模擬分析，驗(yàn)算頂推施工中鋼桁架和臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)安全性。

a.第一階段頂推計(jì)算模型? ? ? ? ? ? ? ?b.第二階段頂推計(jì)算模型

c.第三階段頂推計(jì)算模型

圖1? 頂推施工計(jì)算模型

整個(gè)頂推施工過程中鋼桁架結(jié)構(gòu)在不同位置起支撐作用的臨時(shí)墩會相應(yīng)變化，將整個(gè)過程劃分為17個(gè)工況（每頂推2m計(jì)算一次），每個(gè)工況下對臨時(shí)墩支反力、鋼桁架撓度及應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。

3.1臨時(shí)支墩墩頂支反力計(jì)算[1]

鋼桁架在橫向跨越股道時(shí)，隨著前懸臂鋼桁架長度逐漸增大，步履頂D3、D4支反力逐漸增大，在工況9處（最大前懸臂長度為14.4m）達(dá)到最大值，步履頂D3、D4墩頂頂推支點(diǎn)反力最大值為432.6kN。

3.2鋼桁架頂推抗傾覆性計(jì)算

根據(jù)對頂推過程的分析，鋼桁架在頂推至最大前懸臂14.4m時(shí)為抗傾覆最不利工況。

抗傾覆系數(shù)：，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)滿足規(guī)范要求。

3.3 鋼桁架位移及應(yīng)力計(jì)算

鋼桁架各桿件最大撓度出現(xiàn)在前懸臂11.4m，下弦桿最大豎向撓度為27.4mm<11400/400=28.5mm，上弦桿最大豎向撓度為-27.5mm<11400/400=28.5mm，腹桿最大水平位移-2.5mm，滿足鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范的要求，但已接近限值。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1頂推臨時(shí)支架施工

拼裝支架位于二站臺西，長度46.475m，寬度9m。同時(shí)在胎架上設(shè)置4組頂推設(shè)備。頂推方向：按由PD軸向PA軸進(jìn)行頂推。（即從西向東推進(jìn)）。

4.1.1頂推支撐架基礎(chǔ)施工

頂推支撐架采用混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度為C30，內(nèi)部預(yù)埋螺栓。根據(jù)頂推支撐架平面布置，基礎(chǔ)根據(jù)反力大小分為1.6m×1.6m，地基承載力≧150Kpa，不達(dá)標(biāo)部位采用砂石換填處理。

4.1.2頂推支撐架拼裝

（1）頂推支架結(jié)構(gòu)形式。頂推支撐架采用焊接鋼管柱及H型鋼桁架為主的重型支架，鋼柱之間焊接工字鋼斜撐，以保證支架整體穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)安全。

頂推支架均由各個(gè)支撐單元組成，單個(gè)支撐單元橫斷面圖分為有設(shè)備鋼架和無設(shè)備鋼架。有設(shè)備鋼架主要用于放置頂推設(shè)備，無設(shè)備鋼架主要用于天橋結(jié)構(gòu)拼裝使用，每個(gè)支撐單元兩側(cè)各設(shè)置1根Φ325×10鋼柱，并于天橋永久立柱兩側(cè)各設(shè)置1根Φ325×10鋼柱，鋼柱與鋼柱間焊接連接，鋼柱與天橋立柱采用鋼抱箍固定。

（2）頂推支撐架安裝順序。由D1支座開始向D8支座逐個(gè)安裝，采用散拼方法，先進(jìn)行立柱安裝，再進(jìn)行橫向連系梁安裝，連系梁和立柱采用焊接連接和連接板連接，梁、柱安裝完畢后，及時(shí)安裝剪刀斜撐，然后安裝縱向分布梁及頂推設(shè)備。采用25t汽車吊配合。

拼裝支架安裝前須在地面上標(biāo)識出支架每個(gè)支墩的就位點(diǎn)。支架安裝完成后，在支撐梁上標(biāo)出底部鋼箱梁安裝就位控制點(diǎn)和標(biāo)高控制點(diǎn)。

4.2頂推設(shè)備安裝

頂推支架安裝完成后，安裝頂推設(shè)備進(jìn)行鋼桁梁頂推施工[2]。按照桁架中心線，在需要布置頂升裝置的每根分配梁上對稱布置一個(gè)小型頂升裝置;每個(gè)橋墩頂部布置2臺液壓泵站，主控制臺布置在裝配平臺上。臨時(shí)墩頂推設(shè)備采用汽車吊安裝。

4.3頂推施工

按照便于運(yùn)輸、受力合理、滿足吊裝要求，同時(shí)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的原則，進(jìn)站天橋桁架梁（總長43.075m）分成4個(gè)節(jié)段，具體分段參數(shù)如表1所示。第1-4段分3次由西向東頂推。每次頂推結(jié)束后用鋼絲繩將拼裝的天橋捆綁到拼裝胎架上，以防大風(fēng)和地震。

1） 吊裝拼接第1、2節(jié)鋼桁梁（27m長）;進(jìn)行試頂推及設(shè)備調(diào)試，通過試頂推確定天橋移動的速度，加速度、架體的穩(wěn)定性、設(shè)備的同步性等。

2） 在天橋底層主箱梁部位做好接地銅線，每道梁各設(shè)3處，共計(jì)6處，接地采用25m2銅線。接地電阻不應(yīng)大于10Ω。

（2）以天橋前端為移動點(diǎn)進(jìn)行要點(diǎn)頂推6m，計(jì)劃要天窗點(diǎn)1個(gè)（230min）。（，進(jìn)行第一步天橋頂推施工。影響范圍：封鎖1和2道，完畢開通所封鎖的線路。）

（3）拼裝天橋第三段6m。

（4）第二次頂推前，將第4段鋼箱梁，共2根，每根長10m，總重4t放在已拼好的鋼桁架的末端，以增加頂推配重。并用鋼絲繩綁扎牢回。增加配重后以天橋前端為移動點(diǎn)進(jìn)行要點(diǎn)頂推10m，計(jì)劃要天窗點(diǎn)2個(gè)（460min）。

（5）拼裝天橋第四段10m。

（6）以天橋前端為移動點(diǎn)進(jìn)行要點(diǎn)頂推9.6m，計(jì)劃要天窗點(diǎn)2個(gè)（460min）。糾偏核對支座位置無誤后落梁，頂推完成。

4.4頂推不同步調(diào)節(jié)

施工中安全不同步值取10mm，調(diào)節(jié)不同步值取5mm[3]。如果不同步值<5mm且有增加趨勢時(shí)，必須通過軟調(diào)節(jié)泵流量來改善不同步狀況;如果不同步值≧5mm，及時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)，檢查頂推通道是否有障礙物，待情況清楚后，啟動系統(tǒng)單點(diǎn)單動功能，直到各頂推的不同步值控制在5mm范圍以內(nèi)，繼續(xù)推送。

4.5頂推到位

（1）當(dāng)整體同步頂推距離就位點(diǎn)50mm時(shí)，降低頂推速度，配合測量各頂推點(diǎn)的相對距離（相對于就位位置），根據(jù)結(jié)構(gòu)的姿態(tài)確定相應(yīng)的控制參數(shù)。相對距離大的點(diǎn)加快頂推速度，相對距離小的點(diǎn)減慢頂推速度，使整個(gè)鋼桁架頂進(jìn)速度動態(tài)調(diào)整，逐漸接近就位位移。由于頂推距離差控制在5mm以內(nèi)，因此各點(diǎn)的速度調(diào)節(jié)相差不會太大。

（2）整體頂推到距離就位位置10mm處，再次暫停測量各頂推點(diǎn)的相對距離。根據(jù)測量結(jié)果分組調(diào)整相應(yīng)頂推點(diǎn)的推進(jìn)速度，采用先到就位點(diǎn)截止的控制方式進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整，直到所有頂推點(diǎn)達(dá)到要求值。

（3）調(diào)整完畢后，繼續(xù)測量各頂推點(diǎn)的頂推距離。對已達(dá)到就位要求的頂推點(diǎn)截止，單獨(dú)調(diào)整其它點(diǎn)，根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行微調(diào)，精度控制在3mm。

5 結(jié)語

本文建立不同頂推階段內(nèi)的天橋結(jié)構(gòu)有限元模型，進(jìn)行鋼桁架結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，檢算施工過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性指標(biāo)。在實(shí)際施工過程中頂推鋼桁架橫向跨越股道，通過控制頂推速度避免梁體產(chǎn)生晃動避免發(fā)生傾覆現(xiàn)象。此外，通過控制各步履頂加載速度，降低了梁體偏轉(zhuǎn)造成的不安全性，避免糾偏工作對臨時(shí)支撐受力的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]謝祺.步履式頂推施工全過程系桿有限元分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（10）：2283.

[2]白文虎.大跨徑鋼桁梁步履式多點(diǎn)同步頂推施工技術(shù)[J].中國港灣建設(shè)，2016（9）：58-61.

[3]鐘世原.跨越鐵路既有線的天橋步履式頂推施工技術(shù)[J].建筑施工，2018，40（11）：1988-1987.

收稿日期：2019-09-10

作者簡介：劉東健（1985—），男，河北滄縣人，本科，工程師，研究方向：橋梁施工技術(shù)管理。

Incremental Launching Construction Technology of Steel Truss Beam of Overpass over Railway Line

LIU Dongjian

（China Railway 16th Bureau Group Fourth Engineering Co.Ltd.，Beijing? 101400）

Abstract：The new Gaoping station of Yichang Wanzhou railway is a major livelihood project to optimize the traffic layout of Jianshi County， help to get rid of poverty accurately and promote the development of tourism in the whole region. Gaoping station overpass crosses the operation railway. In order to ensure the safety of railway operation， the main steel truss of the overpass is constructed by segment jacking. Combined with the construction of overpass in Gaoping station， this paper makes construction checking calculation on the jacking technology of steel truss beam， and introduces the installation and construction technology of jacking equipment in detail， which ensures the two-way safety of engineering construction and railway operation， and provides reference for the jacking technology construction of similar engineering steel truss beam.

Key words：Railway;Steel truss;incremental launching