双洮高速公路林海大桥钢箱梁跨铁路顶推施工技术论文_郑登桥

摘要：林海大桥连续钢箱梁上跨平齐铁路，作业施工影响因素多，施工难度大，是双洮高速公路项目中的控制性工程。本文介绍了该钢箱梁现场安装的实施性方案，其中重点一是在保证安全的前提下采取措施提高顶推效率，二是简化钢箱梁的上墩工序。通过对该顶推施工技术的深入研究及现场实施，保证了桥梁安装施工过程中的安全、质量及工期。

关键词：上跨铁路；钢箱梁；顶推施工

0.引言

随着社会经济的发展及人民需求的日益增长，东北地区的高速公路建设也得到了快速的发展。东北松辽平原地区在中国经济发展早期，借助着东北老工业基地的地域优势，再加上东北地区地势平缓，地多山少，公铁路建设难度较小的地质特点，该地区铁路交通十分发达。新建的高速公路与铁路线路相交基本采用上跨形式。为保证铁路运输不受施工干扰，桥梁的顶推施工工法非常适用于这样的施工环境，不仅能减少设备及人员的投入，而且施工安全也能得到保障。

桥梁顶推施工法是桥梁在桥梁一端预制成整联或者整孔，再用多个顶推设备将桥梁向前纵向驮运就位的施工方法。其特点是：由于作业场所限定在一定范围内，可于作业场上方设置顶棚而使施工不受天气影响，全天候施工。

根据本工程钢箱梁的结构特点和施工区域环境条件，通过对钢梁安装施工方案技术可行性分析和综合评价，本工程钢箱梁采取的方案为：钢梁节段运输至铁路小里程侧的存放场地，利用200t汽车吊将节段梁吊装至拼装平台上进行现场总拼，将钢梁节段的平面位置和高程调整到施工线形后，进行焊接，焊接顺序为：先纵向焊缝焊接再进行全断面焊缝焊接。钢梁安装分两个阶段进行：第一阶段为顶推段安装，共六段钢箱梁，长84m；第二阶段为原位安装，共三段，长46m。

1.工程概况

K170+735.1林海分离立交为路线跨越平齐铁路设置，路线与被交铁路交角为128°。林海分离式立交起讫里程为K170+187～171+283.2，全桥长1096m，共计11联；第六联上部结构采用连续钢箱梁，下部结构均采用桩基础、桩系梁、桩接柱、柱式墩及肋板台。

现场实际情况：线路两侧（16#墩、17#墩附近）有铁路贯通线，地下埋设有通信、信号电缆；16#与17#墩间为跨线孔，设计轨顶至梁底高差为7.96m，铁路两侧栅栏之间距离约为17.8m（垂直距离）；1039#、1040#接触网立柱位于钢箱梁下方，承力索距梁底最小15cm。施工前，将光电缆、接触网排迁完成后再进行顶推作业。顶推时为保证安全，将钢箱梁标高抬高1m后进行顶推作业，顶推完成后再落梁。

图1 林海大桥钢箱梁桥型布置图

梁的截面形式见图2。

图2 钢箱梁横截面图

每幅钢箱梁的顶推部分重量约740t。

2.总体施工方案

2.1总体布置

充分考虑桥梁结构特点、道路运输、施工场地布置、桥位周边环境、交通状况等因素，为满足安全、工期、技术、经济等方面的要求，该桥钢箱梁采用步履式多点连续顶推法施工。

每幅钢箱梁施工时在15#-20#墩之间各搭设4组拼装支架及5组顶推支架，在每组的顶推支架上各布置一对步履式顶推设备，作为钢梁前移的驮运设备。钢箱梁采用200t汽车吊吊装，提前处理好吊装区域的场地，供钢箱梁运输及吊装使用。在铁路两侧各设置一个存梁场。

图3 总体平面布置图

2.2施工方法

在15#-20#墩之间搭设拼装支架和顶推平台，采用150t汽车吊将中间5个节段的钢箱梁依次吊运至拼装平台，并将平面位置和高程调整到施工线形后焊接，采用多点多台步履式顶推系统同步使钢箱梁逐段由大里程向小里程滑移，循环作业使钢箱梁到达设计位置。待钢梁顶推到位后，采用千斤顶落梁的方法将顶推段钢梁调整至设计标高，达到设计要求后安装支座；然后将剩余4个节段的钢梁吊装就位。

本桥的施工方法采用较常用的顶推法，顶推顶推法通过PLC控制台来操作各个顶推设备，使顶推设备同步顶起钢箱梁，同步驮运钢箱梁向前移动，多次操作，来实现钢箱梁的顶推到位。

2.3施工主要步骤

步骤一：

（1）利用50t汽车吊安装拼装支架和顶推支架；

（2）在顶推支架顶部布置步履式顶推设备。

图4 步骤一示意图

步骤二：

（1）在拼装支架上拼装导梁；

（2）拼装钢箱梁，并将导梁及钢梁焊接，同时安装顶推段排水系统，此时导梁前段在17#墩旁支架上；

（3）钢箱梁拼装完毕检验合格，做好顶推前准备工作；

（4）导梁向前顶推至距平齐上行线8.583m（最近），距接触网回流线2.5m，此时导梁悬臂7.448m，导梁未侵入铁路安全界限。

图5 步骤二示意图

步骤三：

（1）做好要点前顶推准备工作；

（2）天窗期（垂窗）立即进行顶推施工，天窗约110分钟，实际施工约90分钟，四组顶推设备同时运行。

（3）利用第1个天窗向前顶推6m，此时导梁悬臂13.448m，距平齐线上行线2.583m；

顶推设备进行如下操作：顶升油缸起顶使钢梁脱离垫座→纵移油缸带动钢梁向前顶推0.95m→顶升油缸收缩，钢梁落至垫座→纵移油缸收缩→观察钢梁是否偏离轴线。每个周期需用时13.5分钟，如此反复进行6.5个周期，每个天窗可以将钢梁整体向前顶推6m。

步骤三示意图

图6

步骤四：

（1）连续利用第2、3、4、5、6、7个天窗（垂窗），共向前顶推36m，此时导梁悬臂49.448m，距16#墩2.088m；

（2）在顶推过程中对钢梁进行纠偏。

图7 步骤四示意图

步骤五：

（1）利用第8个天窗（垂窗）继续向前顶推施工，将导梁顶推至16#墩旁的顶推支架上；

（2）在顶推过程中对钢梁进行纠偏。

图8 步骤五示意图

步骤六：

（1）导梁完成跨越线路并承载后，经检验合格，可利用列车间隔进行后续顶推施工；

（2）重复上述步骤，顶推一个节间19.83m。

图9 步骤六示意图

步骤七：

（1）重复上述步骤，利用列车间隔继续向前顶推19.42m。

图10 步骤七示意图

步骤八：

（1）待钢梁顶推到位后，拆除导梁；

（2）利用3个天窗时间，左右交替落梁，直至达到设计位置；落梁千斤顶行程为20cm，一侧落10cm后、另一侧落20cm，交替循环落梁，每个循环约40min，共需5个循环。

图11 步骤八示意图

步骤九：

（1）用150t汽车吊原位拼装第一、二节段；

（2）用150t汽车吊原位拼装第八、九节段。

图12 步骤九示意图

图13 步骤十示意图

步骤十：

（1）拆除拼装平台、顶推机构和支架；

（2）钢箱梁架设完成，开始施工桥面附属设施。

3.关键施工技术

3.1顶推过程中的纠偏技术

3.1.1 确保同步顶推：每次顶推前，仔细检查中央控制系统和各处顶推设备的性能，顶推过程中通过顶推位移和顶推力进行双控，以顶推位移为主，确保钢箱梁左右侧前行位移量协调统一。

3.1.2 监测措施：在钢箱梁前端和尾端顶面设中线偏移监测点，顶推过程中连续观测。钢箱梁吊至拼装平台后，在钢箱梁底面离滑道中心线 1m（外侧）处用红油漆笔作里程标线，标线间距1m，同时在滑道外侧用油漆笔画出刻度，精确到厘米，这样顶推过程中位于各滑道旁的操作人员能直观的观察两侧进尺是否同步。

3.1.3 限位措施：钢箱梁顶推时通过各种导向装置限位，这是防止钢梁横向偏移最直接、最有效的手段，顶推设备中设置了 4 个横向调节油缸，可以对梁段位置进行横向调节，随时纠正顶推过程中出现的偏差。

3.2导梁上墩技术

由于导梁在悬臂顶推状态时，前端导梁下挠量最大，其中在导梁越过平齐铁路即将上16#墩时导梁下挠量最大，可达到391mm，此时，钢梁底面距离接触网顶端2.184m，因此导梁下挠量不影响下方铁路正常通行。

由于当导梁上16#墩时导梁下挠量最大，此时上墩工况最为不利，以导梁上16#墩旁顶推支架为例进行说明。

导梁到达16#墩旁顶推支架示意如图所示：

图14 导梁将上16#墩旁顶推支架示意图

步骤一：导梁即将顶推到16# 墩旁顶推支架时，顶升油缸收缩状态下，步履装置上方垫梁距离导梁为550mm，导梁前端下挠量为391mm，中间余有159mm。16#墩上暂不加垫座。

图15 16#墩旁顶推支架上方放大示意图

步骤二：导梁顶推到16#墩旁顶推支架步履装置垫梁正上方时，顶升油缸起顶，行程300mm，垫座有400mm和200mm高两种规格，16#墩顶加塞垫座，使导梁及钢梁纵向水平，然后继续向前顶推到设计位置。

图16 16#墩顶加塞垫座放大示意图

4.结论

顶推法在双洮高速林海立交钢箱梁桥的施工中得到了很好的应用，在铁路部门要求的时间内保质保量地分幅完成了左右两幅钢箱梁的安装工作。顶推施工法具有受力明确，施工平稳，噪声低，施工质量好，无需中断交通且施工成本相对较低等优点，具有良好的经济效益。但在大跨度、大坡度桥梁的施工中，因跨中设有多个临时墩辅助支承，受桥梁自身重量影响，顶推时需多次调节临时墩高度，技术上具有相当大的难度。现代桥梁顶推施工技术朝着自动化、智能化方向发展，随着东北地区基础建设的不断加速，顶推法会在越来越多的桥梁工程中得到应用。

参考文献：

[1] 满洪高，李君君，赵方刚，桥梁施工临时结构工程技术[M].北京：人民交通出版社，2012.5。

[2] 张晓东，桥梁顶推施工技术[J].公路，2003，9：45～51。

论文作者:郑登桥

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/14

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