跨雙線鐵路門式墩橫梁偏位現澆后頂推就位技術研究

陳俊超

摘要：本文詳細闡述了跨焦柳線特大橋門式墩橫梁偏位現澆后頂推就位的新技術，減少了減少營業線施工項目及涉鐵施工時間，取得了良好的安全、工期及經濟效果，以期以類似涉鐵工程的施工提供技術思路。

Abstract： This article elaborates on the new technology of pushing in place the cross beams of the gate piers across the Jiaoliu line large bridge after being cast off-site， which reduces the business line construction projects and railway-related construction time， and achieves good safety， construction period and economic effects， with a view to providing technical ideas for similar construction projects.

關鍵詞：營業線施工;跨鐵路門式墩;橫梁頂推;技術

Key words： business line construction;cross-railway portal pier;cross beam push;technology

中圖分類號：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0157-03

0 ?引言

隨著我國鐵路建設的高速發展。因列車高速的運行及密集的列車運行對數，使得鐵路管理部門對鐵路安全的控制達到了極致。導致進行涉及鐵路施工時的封鎖要點次數更為困難及批復的“天窗”時長更短。嚴酷的安全控制及極短的施工時間，使得施工單位在安全、工期及成本上壓力巨大，故采用新技術及方法，減少營業線施工項目及施工時間勢在必行，本項目上跨鐵路的門式墩橫梁采取偏位現澆后頂推就位的技術，在安全、經濟及工期方面均取得了良好效果。

1 ?工程簡介

焦作丹河電廠異地擴建工程鐵路專用線跨焦柳線特大橋位于河南省焦作市沁陽市西向鎮，中心里程：SDK1+589.1，橋梁總長1477.15m，孔跨布置：7×32m+2×24+m12×32m+1×24m+3×32m+2×32m（門式墩）+4×32m+3×24m+12×32m，均采用預應力砼T梁。該橋為跨越既有焦柳雙線電氣化鐵路而設，與焦柳鐵路交角為16°，相交處焦柳鐵路里程為下行線K18+323.757，跨焦柳鐵路處橋梁下部采用2座跨度30m預應力砼門式墩（26#墩、27#墩）通過。

門式墩橫梁底緣到鐵路軌頂面凈空9.08m。26#橋墩距線路中心的最小距離為9.07m;27#橋墩距線路中心的最小距離為9.05m。（圖1）

2 ?門式墩橫梁施工方案研究

2.1 門式墩橫梁施工方案比選 ?門式墩橫梁上跨鐵路，其通常采用的施工方法有支架現澆法、預制后汽吊吊裝、預制后架橋機架設。本項目對以上幾種橫梁施工方法進行了評估如下：

支架現澆法：此方案需在鐵路上搭設支撐系統，營業線施工項目多，不僅對鐵路的干擾大、時間長，安全壓力大，且鐵路行車安全防護成本非常高。故此施工方法可行性差。

預制后汽吊吊裝：預制完成后的橫梁自重超900t，且需跨鐵路雙線，目前國內尚無能夠吊裝橫梁的現場設備。故此方法不可行。

預制后架橋機架設：門式墩橫梁自重超900t，需大型架橋機方可架設。但橫梁與新建鐵路專用線垂直，且墩高超12m，無架橋機的支點。故此技術方案也不可行。

2.2 門式墩橫梁施工方案的研究 ?因以上幾種傳統施工方案均不可行，本項目成立課題小組對橫梁施工方法進行研究。經對以往類似工程的施工經驗進行總結，并進行技術創新后，提出橫梁采取偏位現澆后頂推就位的施工方案，即：施工前搭設頂推支墩和現澆支架，施做滑道及安裝頂推的千斤頂系統。預制完成的橫梁砼達到設計強度后，將橫梁頂推至設計位置后，進行橫梁濕接段的砼澆筑，完成預應力筋張拉，最終將頂推系統拆除。

頂推就位的橫梁僅為中間段，長度為18m，自重468t，頂推距離為24m;頂推采用自鎖爬行設備兩點頂推。

頂推結構跨度（頂推方向L5→L1）：8.91m+8.91m+6.09m+18m=41.91m。

3 ?頂推方案設計及施工

3.1 總體施工步驟 ?根據施工內容分六個步驟：

步驟一：安裝L1～L5臨時墩和現澆支架，并對支架

預壓。

步驟二：橫梁預制施工。

步驟三：安裝滑道梁、滑板，隨后落梁。

步驟四：將橫梁向前頂推，就位后在橫梁前后焊接限位裝置，安裝吊圍欄。

步驟五：橫梁濕接段施工。

步驟六：拆除滑道梁、拆除支架系統。

3.2 臨時設施的總體布置情況 現澆支架及頂推支架采用整體梁柱式支架，在門式墩墩柱與線路之間設L1、L2臨時墩。鋼管立柱采用？準609×16螺旋鋼管，材質為Q235鋼管。共設置5排臨時墩。在南側墩身（焦柳線南側）外設置L3～L5現澆臨時墩，在該段上預制門式墩橫梁。

現澆及頂推階段臨時墩及支架設置如圖2～圖5所示。

3.3 臨時墩和貝雷梁安裝、預壓施工 ?頂推支架L1、L2臨時墩鋼管立柱采用樁徑1.25m人工挖孔，樁長7m。L3臨時墩為現梁支架，支立在門式墩永久承臺上。L4、L5臨時墩采用尺寸為6.5m×2.5m×1.0m的C25的砼擴大基礎。臨時墩立柱下端與基礎上的預埋件焊接固定，立柱上端與滑道梁及墩頂4I56a橫梁等通過焊接聯結，以增強立柱鋼管的穩定性。構件間焊接采用高度1cm的角焊焊縫，等級為Ⅱ級。臨時墩的構件在加工廠制造，以確保質量。運至工地后采用100t汽吊吊裝。立柱吊裝時設置攬風繩，確保施工安全。

鋼管之間設置剪刀撐，剪刀撐采用[16型鋼，其中L1、L2臨時墩鋼管與結構墩之間利用Φ245×10mm鋼管進行附著，增強支架整體穩定性。在門式墩墩柱砼澆筑過程中預埋N15匹配Φ32鋼筋直螺紋套筒，套筒端用Φ32鋼筋制作彎鉤進行預埋，Φ245×10mm鋼管通過10mm厚鋼板連接板采用焊接形式與結構墩進行附著，鋼板與墩身預埋件采用Φ32螺栓連接。

澆筑L1、L2、L4、L5臨時墩基礎并安裝L1～L5臨時墩鋼管及鋼管之間的剪刀撐，施工過程中，保證結構尺寸準確和鋼管立柱垂直度滿足相關鋼結構施工規范要求。

橫梁在L3～L5現澆支架上預制完成。現澆支架鋼管墩頂部設置砂筒，以落下橫梁完成體系轉換。砂筒上布置2I56a工字鋼作支架橫梁，工字鋼上布設10片單層“321”軍用貝雷桁架作縱梁，標準間距45cm，中間間距25cm，共計使用10片貝雷梁，貝雷梁之間采用花架進行連接，使單片貝雷梁之間形成整體，增強貝雷梁穩定性。縱梁上滿鋪10cm×10cm方木。方木上為橫梁的竹膠板底模。

完成底模的安裝后，對整個支架進行檢查，合格后預壓檢測支架。預壓荷載為現澆橫梁自重110%（515t），在支架上堆砌預制砼塊作為預壓荷載，在橫梁底模下及立柱基礎頂面設置觀測點，每排臨時墩中跨橫向布設一排觀測點，每排設3個觀測點，橫梁中線處設1個，兩側距外緣30cm處分別設1個。

預壓按設計及規范要求進行，完成預壓后對觀測數據進行計算、分析，根據結果計算出支架的彈性變形和非彈性變形。最后結合橫梁澆筑時預拱度設計方案，調整橫梁底模高程。

3.4 橫梁預制 ?在L3～L5現澆支架平臺上綁扎橫梁鋼筋、澆注砼及部分預應力張拉。

橫梁預埋的頂推牛腿縱向間距15.4m，牛腿距梁端1.3m。在兩個預埋牛腿支座范圍增加彎起鋼筋和抗裂鋼筋網片，以加強牛腿處橫梁結構強度。牛腿下方設置3cm厚MGE滑板。在橫梁頂推端預埋N15匹配Φ32鋼筋直螺紋套筒，套筒端用Φ32鋼筋制作彎鉤預埋在門式墩砼橫梁內，墊梁用4拼I40a組合而成，預留Φ3.6cm孔，墊梁與橫梁預埋套筒采用Φ32螺栓連接。

3.5 滑道梁安裝方案 ?頂推系統設置兩組長48m滑道梁，采用3I100型鋼拼接而成，滑道梁選擇具備相關資質的專業廠家加工，汽車運輸至現場后拼接成48m整體，I100型鋼拼接焊縫等級為Ⅱ級，并要求超聲波檢測100%合格，采用300t汽車吊整體吊裝。

兩道滑道梁翼緣板外側凈距405cm，滑道梁頂面設置5mm厚光滑不銹鋼鋼板，以減小頂推時摩阻力，不銹鋼板每隔0.5m開20～30mm圓孔，與滑道梁點焊，兩側與滑道梁間斷焊接成整體。

門式墩橫梁現澆完成后，通過砂筒落梁，完成體系轉換。，隨即拆除L3臨時墩，頂推結構共設置4排臨時墩（L5、L4、L2、L1），每個支點都采用雙Φ609×16mm鋼管作為臨時墩，在L4、L5臨時墩范圍，墩頂焊接鋼板，鋼板上方鋪設滑道梁，鋼管立柱與滑道梁之間采用螺栓固定;在L1、L2號臨時墩的墩頂焊接鋼板，鋼板頂面鋪設4I56a工字鋼作橫梁，橫梁上方鋪設滑道梁，并通過橫向限位板固定。滑道梁與臨時支墩及橫梁除了螺栓連接外，其余均為焊接，焊腳尺寸1cm，接觸部位滿焊。滑道梁安裝完成后，在滑道梁兩端利用[20型鋼橫向將兩道滑道梁焊接為整體，以確保滑道梁的穩定性。

4 ?頂推橫梁施工關鍵技術

4.1 總體施工方案 ?頂推采用自鎖爬行設備進行兩點頂推。其原理：液壓自鎖油缸工作使液壓自鎖器緊卡在滑道梁上作千斤頂反力座，千斤頂施力開始穩速頂推，千斤頂活塞桿伸出一定長度后頂推停止，千斤頂回油，此時液壓自鎖器松開，縮回的活塞桿帶動液壓自鎖器前移，活塞桿縮回到位后，液壓自鎖器再度卡緊滑道梁，開始下一次頂推。如此循環，將橫梁頂推至設計位置。

4.2 落梁、體系轉換 ?門式墩橫梁現澆完成后進行體系轉換。首先在門式墩橫梁牛腿下方安裝MGE滑板，同時在安裝好的滑道梁表面均勻涂抹石蠟，以起到潤滑作用。利用現澆支架臨時墩頂砂筒落梁，使牛腿下方MGE板與滑道梁緊密接觸，完成體系轉換。

落梁時對橫梁進行監測，分別利用全站儀、水準儀測量落梁過程中橫梁的平面位置和高程，并安排專人監測4處牛腿受力及變形情況不少于6h，確認無誤后方可進行后續橫梁頂推施工。

4.3 安裝頂推設備 ?橫梁采取兩點頂推，每道滑道梁設置一套頂推系統。為確保兩臺千斤頂同步頂推，采用智能頂推系統。頂推千斤頂前端與橫梁墊梁通過連接件連接，后端與自鎖器連接。液態泵站安裝在橫梁后端上。

完成頂推系統設備安裝后，將管路連通，進行頂推系統的試運行，正常后方可開始頂推。

4.4 頂推橫梁 ?①預頂。頂推前需預頂，檢測墊梁的整體剛度和連接處強度。②正式頂推。兩端起頂同步進行，橫梁頂推總距離為24m，橫梁頂推分3個階段實施。第一階段：準備工作就緒后，前頂6.0m到達L2臨時支墩處（鐵路限界范圍外），為試頂階段，檢查系統運行情況及結構關鍵承載部位是否正常。第二階段：橫梁向前頂推12m，封鎖要點1次（天窗點），封鎖115分鐘。第三階段：橫梁向前頂推6m，只涉及位置。封鎖要點1次（天窗點），封鎖115分鐘。

4.5 吊圍欄安裝 ?吊籃采用角鋼欄桿的型式，采用預埋在橫梁中的U型螺栓連接角鋼支架。

4.6 頂推橫梁精度控制 ?在橫梁前后兩端分別設置4塊限位鋼板，限位鋼板尺寸為560×100×10mm，分別焊接在牛腿下方，焊縫高度為10mm。

在橫梁頂面畫出中心線。架設經緯儀對頂推過程中橫梁中線偏移情況進行觀測，如偏位超限，則在橫梁兩側安設千斤頂進行糾偏。頂推階段將橫梁前后端的中線偏差不得超過10mm。進行就位前的最后2m頂推時，對中線進行持續觀測及精確糾偏，確保就位后的橫梁前后端的中線偏差在4mm內。

每次頂推后準確測量橫梁中線，分析橫梁中線偏位情況及原因，制定下一階段橫梁中線控制措施，對比橫梁的實際中線位置與設計中線位置，使橫梁偏位在設計中線左右波動，避免橫梁出現大弧形前進，從而對頂推的正常進行造成影響。

5 ?橫梁濕接段施工及滑道梁拆除方案

橫梁準確就位后，在牛腿兩側的滑道上焊接厚10mm的限位鋼板，以避免橫梁出現位移。并及時進行橫梁濕接段鋼筋的綁扎和砼的澆注，門式墩濕接段采用滿堂支架法施工，支架環抱墩身搭設，并與墩身連接成整體。濕接段砼澆筑采用汽車泵，汽車泵布置在橋墩遠離既有線一側，并采用拉繩將軟管進行固定，杜絕操作臂侵入既有線區域。

拆除牛腿采用切割機切除，切除時，在靠近鐵路側設置擋板，防止火星濺落至既有線范圍內，損壞既有設備。切割機切除牛腿過程中，用冷淋水降低牛腿溫度，防止因切割造成溫度過高，破壞梁體砼，按《鐵路鋼橋保護涂裝》第Ⅴ體系進行牛腿外露部分防腐處理。拆除的牛腿利用300t吊車將滑道梁移除。

6 ?結束語

本項目門式墩橫梁現澆后頂推就位法施工非常成功，為類似涉鐵項目施工提供了經驗。頂推時采用了連續頂推的自鎖爬行設備，使施工變成簡便、快速，縮短了就位時間，具有良好的推廣價值。

參考文獻：

[1]劉娟.上跨既有鐵路鋼箱梁頂推施工技術研究[J].住宅與房地產，2018（31）.

[2]王定寶，王成恩.南小線響水河特大橋上跨滬昆鐵路箱梁頂推施工[J].建筑，2017（24）.

[3]唐斌，劉鵬.哨關路跨滬昆鐵路橋主橋鋼箱梁拖拉法頂推施工技術研究[J].價值工程，2018（36）.

[4]郜周東.鋼箱梁拖拉施工專用設備及其控制技術[J].世界家苑，2018（7）.