哈爾濱三棵樹跨鐵路線橋工程鋼箱梁頂推施工工藝

劉鵬 LIU Peng

（中鐵二十二局集團(tuán)有限公司第一工程公司，哈爾濱 150000）

0 引言

新一地區(qū)棚改配套-三棵樹跨線橋工程是為緩解城市中心區(qū)交通壓力和解決交通瓶頸擁堵問題的重要工程，本工程位于哈爾濱市哈東路上，西起北棵頭道街，東至道口三道街。高架橋?yàn)殡p向8 車道標(biāo)準(zhǔn)，與南棵頭道街、三機(jī)街、水泥路、道口頭道街相交，工程全長(zhǎng)1170.1m。主要施工內(nèi)容為橋梁工程、道路工程、排水工程、照明工程、綠化工程、交通工程、人行梯工程、土建工程、裝飾工程和拆除現(xiàn)有雙向兩車道跨線橋工程。目前橋梁工程已進(jìn)入跨鐵路鋼箱梁施工階段。

1 頂推工程簡(jiǎn)介

橋梁工程中跨鐵路部分為鋼箱梁，長(zhǎng)度169m、寬度36m，采用跨度（52m+65m+52m）等截面連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，沿橋梁中心對(duì)稱設(shè)計(jì)分為左右兩幅，單幅鋼梁截面形式為單箱三室，箱室高2.5m，頂寬11.70m，兩側(cè)設(shè)3.15m 懸臂，箱室底寬為10.53m，單幅橋面為單向1.5%橫坡，梁底橫向?yàn)槠狡拢v向坡度為3.54%。鋼箱梁橫橋向分為4 節(jié)段，順橋向分為8 節(jié)段，單幅鋼梁總重為2023t?？玷F路鋼箱梁從東直路至水泥路方向依次跨越摩托車1、2 線，濱江上行線，5 道，濱江下行線，濱北下行線，濱北上行線，北遷線，水泥廠專用線共9 條線路。為確保三棵樹跨線橋涉鐵鋼箱梁不影響鐵路正常運(yùn)行，解決施工過程中箱梁跨度長(zhǎng)，體積大，吊裝難及鐵路限時(shí)等施工難題，根據(jù)方案研究采用智能步履式頂推技術(shù)工藝。

2 頂推結(jié)構(gòu)組成

2.1 臨時(shí)支架 單幅頂推施工設(shè)置6 組臨時(shí)墩、4 組拼裝墩。其中臨時(shí)墩采用鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)；拼裝墩采用條形混凝土基礎(chǔ)，基底換填500mm 厚砂夾碎石。立柱均采用4 根?630×10mm 鋼管，每組立柱采用?273×6mm 鋼管聯(lián)結(jié)系。柱頂設(shè)置2 道雙拼工字鋼800mm 高橫向分配梁、間距3m；臨時(shí)墩在分配梁上布置一道三拼工字鋼800mm高縱向分配梁。

2.2 頂推導(dǎo)梁結(jié)構(gòu) 頂推前導(dǎo)梁采用工字鋼梁，頂?shù)装宀捎?00×24mm 厚鋼板、腹板采用20mm 厚鋼板，鋼梁間設(shè)桁架橫聯(lián)。導(dǎo)梁縱向分3 節(jié)，連接方式焊接，每節(jié)12m，總長(zhǎng)36m，總重81t。靠近主梁側(cè)一節(jié)導(dǎo)梁設(shè)置轉(zhuǎn)換梁，通過焊接將轉(zhuǎn)換梁與主梁臨時(shí)連接成整體，轉(zhuǎn)換梁與主梁設(shè)置加強(qiáng)肋板，增加焊縫間的抗折性能。

2.3 頂推設(shè)備安裝 在臨時(shí)墩分配梁上布置步履頂推設(shè)備，在其兩側(cè)設(shè)置墊塊。臨時(shí)墩L1~L3、L6 墩頂布置400T 步履式千斤頂；臨時(shí)墩L4、L5 墩頂布置600T 步履式千斤頂。步履千斤頂上分別布置800mm×560mm 及700mm×560mm 墊梁。在鋼箱梁節(jié)段拼裝完成前安裝頂推設(shè)備，設(shè)備安裝完成后連接系統(tǒng)的油路、電路并調(diào)試，白色線為信號(hào)線纜，黃色的為油路線纜，線纜連接PLC 控制系統(tǒng)。（圖1、圖2）

圖1 臨時(shí)墩L1～L3、L6 墩頂布置

圖2 臨時(shí)墩L4、L5 墩頂布置圖

3 頂推施工工藝

3.1 頂推施工流程 鋼箱梁采用步履式多點(diǎn)連續(xù)頂推方式施工，頂推支墩和拼裝支墩安裝在主跨，頂推設(shè)備布置在頂推支墩上。采用多點(diǎn)多個(gè)千斤頂同步頂推的方式，將鋼箱梁逐段焊接在平臺(tái)上向前頂推，使鋼箱梁到達(dá)設(shè)計(jì)位置后，再進(jìn)行循環(huán)作業(yè)。

3.2 頂推裝置工作原理 工作原理是將鋼梁豎起來頂在千斤頂上，向前頂完成水平千斤頂?shù)耐婆e，落梁后擱置在墊片上，完成一次行程的頂推工作千斤頂回油，頂推時(shí)為一次行程時(shí)間為5-6 分鐘、頂推距離約38cm 的自平衡頂推動(dòng)作過程?，F(xiàn)將其動(dòng)作原理按以下步驟闡述如下：

步驟一（頂升）：打開支撐式頂置油缸，使支撐式頂置油缸在同一時(shí)間內(nèi)保持向上的狀態(tài)。直至鋼梁與下垂梁分離，調(diào)整支座為止。步驟二（平推）：將頂推式油缸打開，使鋼梁整體前移，與上部的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)保持一致，直到一個(gè)行程的平推油缸走完為止。步驟三（下降）：開啟頂升油缸，使得鋼梁與上部滑移結(jié)構(gòu)整體下降，直到頂升油缸完全脫離鋼梁。步驟四（回縮）：開啟頂推油缸，使上部滑移結(jié)構(gòu)向后回位，回到初始位置，并開始下一個(gè)往復(fù)行程。

3.3 頂推施工控制關(guān)鍵 ①整體施工同步控制技術(shù)。整套設(shè)備采用先進(jìn)的同步控制系統(tǒng)，能保證鋼箱梁在頂升、下放及前進(jìn)過程中實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作。②中線調(diào)整和糾偏。步履式頂推設(shè)備集頂升、平推和橫向調(diào)整于一體，可進(jìn)行橫橋向和順橋向的調(diào)整，步履式頂推設(shè)備的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)在頂推施工過程中，電腦控制系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)油缸、頂升支承油缸的順橋向和橫橋向?qū)騺碚{(diào)節(jié)行程，從而確保鋼箱梁中線偏差在允許范圍內(nèi)。在對(duì)位過程中，可以通過手動(dòng)操作模式，進(jìn)行各點(diǎn)的微調(diào)和精調(diào)，滿足拼裝精度要求。

3.4 操作要求

主橋頂推總長(zhǎng)度為144m，首先選擇手動(dòng)模式，檢查油泵，頂升頂，糾偏頂、頂推頂，壓力表，傳感器等是否工作正常。啟動(dòng)每個(gè)墩子上的頂推裝置，由一個(gè)壓力傳感器在頂升系統(tǒng)上所偵測(cè)到的壓力值轉(zhuǎn)化為一個(gè)支反力值，再由這個(gè)數(shù)值的交換值在需要的壓力下給頂推油缸設(shè)定壓力，并在臨時(shí)墩子上控制兩側(cè)的頂推油缸進(jìn)行同步頂推。頂升支承油缸的支反力在這里進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，一方面確保頂推油缸頂推力的實(shí)時(shí)精確性，另一方面通過調(diào)節(jié)頂升支承油缸，確保鋼箱梁在行進(jìn)過程中的受力均衡，確保鋼箱梁最大允許支反力在單點(diǎn)單側(cè)不超出設(shè)計(jì)數(shù)值。所有的頂推汽缸在完成一次推進(jìn)后縮回到下一次行程的起始點(diǎn)，接著就能進(jìn)行下一次的頂推了。手動(dòng)操作頂推系統(tǒng)牽引主梁滑移啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)換至自動(dòng)運(yùn)行模式，進(jìn)行主梁的自動(dòng)連續(xù)頂推。自動(dòng)頂推過程中，應(yīng)注意記錄頂推過程中的油壓最大、最小值。在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上集成了主動(dòng)式中軸監(jiān)控系統(tǒng)，避免了頂推時(shí)箱梁橫向偏移的超差，并且在頂推時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼箱梁中軸，適時(shí)調(diào)整限位裝置，使箱梁的偏移始終局限在誤差范圍內(nèi)。在頂推過程中，鋼箱梁在該點(diǎn)的標(biāo)高是通過調(diào)節(jié)每個(gè)墩子上的支撐油缸向規(guī)定標(biāo)高進(jìn)行調(diào)節(jié)的。再重復(fù)推頂鋼箱梁，這個(gè)時(shí)候在設(shè)定的壓力上，墩上的推頂油缸要保證同步的位移。

3.5 豎向調(diào)整

鋼箱梁在頂推過程中的受力狀態(tài)完全不同于成橋時(shí)，應(yīng)以支反力控制為主、輔以標(biāo)高控制的原則對(duì)整個(gè)頂推過程進(jìn)行監(jiān)控。所以每輪推頂前都是按照監(jiān)測(cè)指令進(jìn)行的。明確此輪頂推鋼箱梁所經(jīng)墩臺(tái)的豎曲線變化幅度（即標(biāo)高變化值）及箱梁的許用支反力變化幅度。

3.6 導(dǎo)梁過墩頂工藝

豎向的千斤頂和臨時(shí)的支墊都需要安排在每個(gè)支墩上。由于鋼箱梁自重造成鋼導(dǎo)梁前端被刮破，因此當(dāng)導(dǎo)梁前端的臺(tái)階（第一節(jié)）接近頂推設(shè)備時(shí)，這時(shí)需要將導(dǎo)梁頂起，采取導(dǎo)梁過墩的措施，在頂推設(shè)備上位于導(dǎo)梁平穩(wěn)落頂后，再開始正式頂推。100 噸螺旋頂用于導(dǎo)梁臨時(shí)起重的千斤頂，由于千斤頂行程較小，可能會(huì)產(chǎn)生更大的起重高度。所以垂直上升頂部的實(shí)施需要多次的支墊和頂?shù)姆D(zhuǎn)。

導(dǎo)梁過墩步驟如下：

①拆除一節(jié)鋼墊塊，使導(dǎo)梁前端越過步履式頂推設(shè)備。（圖3）

圖3 步驟一

②用100t 千斤頂將導(dǎo)梁前端向上頂起，消除導(dǎo)梁下?lián)?。（圖4）

圖4 步驟二

③在導(dǎo)梁與頂推設(shè)備之間抄墊支承垛，用步履式千斤頂支承導(dǎo)梁。（圖5）

圖5 步驟三

④利用頂推設(shè)備頂推鋼箱梁，導(dǎo)梁梁底到達(dá)頂推裝置上方后，開始正常頂推。（圖6）

圖6 步驟四

3.7 落梁方案及調(diào)整方案

頂推梁底與永久支座高差20cm，頂推到10#永久支座后開始落梁，利用2 天時(shí)間落梁，第一天落梁15cm，預(yù)留5cm 在第二天落梁，每次5cm，每次落梁后都要對(duì)高程及軸線位置進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

4 頂推架設(shè)施工步驟

步驟一：利用2 臺(tái)260t 汽車吊分別將節(jié)段一、節(jié)段二、節(jié)段三（每階段分為4 節(jié)，2 節(jié)翼緣板、2 節(jié)箱梁，在鋼箱梁兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)防護(hù)欄桿）鋼箱梁吊裝至拼裝支架上，主梁第一次拼裝長(zhǎng)度64.27m。調(diào)整好線型后焊接主梁節(jié)段，再安裝36m 前導(dǎo)梁，近主梁端開始依次組拼、吊裝、焊接。步驟二：鋼箱梁與導(dǎo)梁整體向前頂推50m，導(dǎo)梁前端到達(dá)L5 臨時(shí)墩，最大懸臂55m，最大撓度320mm。步驟三：鋼箱梁與導(dǎo)梁整體繼續(xù)向前頂推13m，鋼箱梁尾端到達(dá)L3 臨時(shí)墩。主梁第二次節(jié)段拼裝，拼裝長(zhǎng)度62.4m。步驟四：鋼箱梁與導(dǎo)梁整體繼續(xù)向前頂推44m，鋼導(dǎo)梁前端臨近邊墩位置，拆除前端一節(jié)導(dǎo)梁。步驟五：鋼箱梁與導(dǎo)梁整體繼續(xù)向前頂推12m，第二節(jié)導(dǎo)梁前端到達(dá)臨近邊墩位置，再拆除第二節(jié)導(dǎo)梁。鋼箱梁與導(dǎo)梁整體繼續(xù)向前頂推6.5m，鋼箱梁尾端到達(dá)L3 臨時(shí)墩。主梁第三次節(jié)段拼裝，拼裝長(zhǎng)度42.17m。步驟六：鋼箱梁與導(dǎo)梁整體繼續(xù)向前頂推6.5m，第三節(jié)導(dǎo)梁前端到達(dá)臨近邊墩位置，主梁到達(dá)L6臨時(shí)墩位置，再拆除第三節(jié)導(dǎo)梁，至此導(dǎo)梁全部拆除。步驟七：鋼箱梁整體繼續(xù)向前頂推12m，鋼箱梁頂推到設(shè)計(jì)位置。鋼箱梁落至永久支座，拆除拼裝支架與臨時(shí)墩。

5 標(biāo)準(zhǔn)化施工

三棵樹跨線橋工程為省“百大項(xiàng)目”之一，為體現(xiàn)企業(yè)文化，現(xiàn)場(chǎng)均按照市政府標(biāo)準(zhǔn)化要求進(jìn)行布置及施工。跨線橋分為鐵路東側(cè)和鐵路西側(cè)，現(xiàn)場(chǎng)全封閉施工，在東側(cè)和西側(cè)各設(shè)置大門一座，大門為雙開門，總寬度9.6m，為標(biāo)準(zhǔn)化大門樣式，上部懸掛中鐵二十二局承建三棵樹跨線橋工程項(xiàng)目，兩側(cè)懸掛的是公司精神體現(xiàn)。在大門右側(cè)設(shè)置門禁系統(tǒng)，使用只能三輥閘管理系統(tǒng)，為施工人員主要進(jìn)出口，本單位人員通過人臉識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)在此處測(cè)溫、掃碼、登記，外單位人員出入現(xiàn)場(chǎng)同樣執(zhí)行防疫規(guī)定。大門兩側(cè)為標(biāo)準(zhǔn)化圍墻，采用磚砌結(jié)構(gòu)，砂漿抹面，圍墻上畫的是“明五禮知無恥”、“講文明樹新風(fēng)”等公益廣告。一進(jìn)大門右側(cè)為觀禮臺(tái)，觀禮臺(tái)位置設(shè)置“八牌二圖一防疫”，既工程概況牌、消防保衛(wèi)牌、安全生產(chǎn)牌、文明施工牌、管理人員名單及監(jiān)督電話牌與綠色施工牌、安全警示牌、重大危險(xiǎn)源公示牌和施工現(xiàn)場(chǎng)總平面布置圖、效果圖、防疫措施。觀禮臺(tái)旁邊設(shè)置空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以隨時(shí)看出空氣質(zhì)量及現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵狀況。在鐵路兩側(cè)各設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，在門衛(wèi)房實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)封閉采用2.5m 高黃色圍擋，圍擋上懸掛的是公益廣告，營(yíng)造出濃厚的文明城市工作氛圍，展示施工工地現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)建精神風(fēng)貌，同時(shí)圍擋上懸掛掃黑除惡等宣傳標(biāo)語(yǔ)，為文明城市創(chuàng)建傳遞正能量。圍擋頂部設(shè)置燈帶、噴淋等設(shè)施。機(jī)動(dòng)車道圍擋上設(shè)置警示標(biāo)志，警示燈光和反光貼。門口設(shè)洗車點(diǎn)，禁止車輛帶泥上路。

6 結(jié)語(yǔ)

由于三棵樹高架橋跨鐵路部分鋼箱梁，所跨鐵路線路跨度大，線路密集，車流量大。因而，三棵樹高架橋作為跨線高架橋，其施工具有相當(dāng)大的難度。但是，我們抓住施工的關(guān)鍵及特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)計(jì)，合理安排，科學(xué)施工，克服重重困難，保質(zhì)保量保工期，安全的完成了頂推施工任務(wù)。同時(shí)，該項(xiàng)目的鋼箱梁頂推施工也填補(bǔ)了我公司鋼箱梁施工的空白，對(duì)我公司以后類似工程的施工具有一定借鑒意義。