125m钢桁梁顶推施工技术

康锐敏

摘要：新建铁路或公路桥梁跨越既有营业线铁路时，为最大限度减轻对营业线安全的影响，同时也减少铁路运营对施工的干扰，加快施工进度，采用顶推施工为近年来常用的施工技术，本文着重介绍了新建津山外绕铁路跨越大秦铁路双线的1－125m钢桁梁的顶推施工方案。

一、工程概况

新建津山外绕铁路（天津至秦皇岛）位于秦皇岛市海港区，该铁路汤河特大桥在28#－29#墩之间采用1-125m钢桁梁跨越大秦铁路双线，交角35.5°，设计最小净高为9.92m（梁底至轨面顶）。主桁构造为无竖杆三角桁，主桁全长126.6m，重2550t，计算跨度125m；桁高13.0m；桁梁纵向共有10个节间，节间长12.5m；主桁中心距10.6m；桥面采用正交异性板整体桥面结构。

二、总体施工方案

本钢桁梁采取工厂制作、现场拼装、要点顶推就位的施工方案，总顶程157.2m，顶推从大里程秦皇岛向小里程天津方向（即从29#墩向28#墩方向）进行。钢桁梁施工场地位于四线并行地段（依次为秦东铁路上行线－大秦铁路双线－秦东铁路下行线），由于小里程方向受秦东铁路上行线位置限制，因此只能利用大秦铁路下行线和秦东铁路下行线之间汤河特大桥29#－34#墩空间作为拼装场地，根据场地条件钢桁梁分二次拼装完毕，先在29#到34#墩之间拼装钢梁8个节间共102.9m，第一次顶推50m后，再进行二次拼装钢桁梁剩余2节，最后要点继续顶推，顶推就位后落梁。详见“125m钢桁梁顶推施工示意图”。

三、施工方法和工艺

1、顶推场地布置及临时墩设置

本次顶推施工所需支撑墩由天津方向—秦皇岛方向，依次为：28#组合墩—A临时墩—B临时墩—C临时墩—D临时墩—29#～34#组合墩。

28#、29#～34#支撑墩采用永久墩与钢管柱通过横向连接连接形成整体组合墩型式；D支撑墩采用钢管柱型式，与29#永久墩通过纵向连接一同承受顶推时水平力；B临时墩采用钢筋混凝土14 m×1m矩形截面结构，承受顶推水平力；A、C临时墩采用钢筋混凝土1.5 m×1.5m矩形截面结构，仅在顶推间隙承受竖向力，不承受顶推时水平力。全部支撑墩均采用钻孔桩和承台基础。

2、导梁设置

根据上述临时支撑墩布置，在顶推过程中梁体前端最大悬臂48m，为确保在整个顶推过程中钢桁梁的抗倾覆安全性，经检算必须设置前导梁。本次施工采用45m长钢桁架导梁，采用八七梁组拼，前导梁与主梁采用定做的钢构连接,主梁上下弦杆工厂加工时预留导梁连接的螺栓孔。考虑到导梁自身挠度以及在顶推最大悬臂时导梁前端挠度，在导梁拼装时导梁前端向上翘起4cm并在导梁前端下缘1米范围设置10%斜坡，以保证顶推过程中导梁顺利支上临时支墩。设置前导梁后并根据各支撑墩的布置在顶推过程中最不利位置抗倾覆系数为21.8。

3、反力墩及顶推后锚设置

顶推反力点设置在29#组合墩上，29#墩顶提前设置反力架，必须提前对29#墩进行受力检算（特别是对安装反力架处墩身受压检算）。

梁尾设有2个后锚，拉锚器为组焊件，采用高强螺栓安装在端横梁上。

4、滑道布置

滑道系统分为上滑道、下滑道和滑板。

上滑道采用长2m×宽0.9m钢箱结构（与钢桁梁下弦杆宽度一致），设置于钢桁梁下弦杆连接节点位置并与钢桁梁下弦杆栓接。由于钢桁梁下弦杆留有预拱度（预拱度值按设计要求为恒载+1/2活载产生的挠度），钢箱结构高度按各个节点对应预拱度值设置（钢箱高度跨中最大，两侧各个节点按二次抛物线依次降低）形成钢桁梁底预拱度。

滑板上表面为四氟板，下表面为橡胶板，橡胶板与下滑道密贴。顶推过程中滑板上表面均匀涂抹一层硅油，以减少四氟板与上滑道钢箱结构间摩擦系数。

下滑道采用钢箱梁结构，在28#组合墩、B临时墩顶设下滑道，在D临时墩和29#～34#组合墩上方设通长下滑道，下滑道上设滑块限位设施，保证滑块宽度为40cm。下滑道钢箱梁在钢桁梁拼装和顶推过程中承受钢桁梁的自重，必须对下滑道在钢桁梁拼装和顶推过程中各种受力工况进行检算，保证下滑道钢箱梁的刚度和挠度满足要求。

5、钢桁梁拼装

钢梁主桁节点采用整体节点形式，上、下弦杆在节点外拼接；斜腹杆采用对接形式与整体节点拼接，其腹板接头板焊于节点板上，上、下弦杆及斜腹杆均采用全截面拼接，采用高强度螺栓连接；桥面采用正交异性整体桥面结构，桥面板与主桁下弦杆伸出的上水平板对焊；上平纵联采用交叉式的腹杆体系，横撑及斜杆与平联节点板为对接形式连接，采用高强度螺栓连接。

拼装顺序为主桁下弦—纵横梁—腹杆—上平联，在拼装过程中要随时检查并调整钢箱梁在平面及立面上的位置，并用千斤顶及时调整梁特别是下弦杆的拱度曲线，使其偏差不得超过设计拱度的8％，两主桁编号相同的对应节点的拱度偏差的在端节点处不得超过桥宽的1‰，在中间节点不得超过桥宽的1/500。

钢桁梁拼装采用搭设满堂红支架作为作业平台、安装通长下滑道作为承重体系，并在拼装下弦杆前提前安装节点处上滑道钢箱。

6、横向限位装置安装

为防止钢梁在顶推过程中出现过大的偏斜，在28#组合墩、B临时墩、30#～33#组合墩上安装导向装置，限制梁的横向移动。横向限位装置由限位后背、限位千斤顶及滑块组成，限位后背提前预埋在墩顶。

横向纠偏工作需在梁顶推过程中进行，如果偏移量过大则需要停止顶推进行纠偏，横向偏移量在10mm以内可以继续顶推。

7、顶推施工

顶推重量为3000t（含前导梁和上滑道钢箱重量），经计算顶推摩擦力H=K×G×f+G×I =1.2×3000×0.08=288t（K为安全系数，取1.2；G为顶推总重；f为滑道摩擦系数，一般f＝0.08；I为顶推纵坡，I=0）。

牵引动力选用QDCL2000连续顶推系统，全套系统包括：2台QDCL2000连续顶推千斤顶、2台4YBZ190顶推泵站、1台QK-8主控台及联接系统的高压油管、控制电缆、设备至电源的电源电缆。动力安全储备系数为：2×200/288=1.4。

牵引索由两束、每束15根强度等级为1860Mpa7φ5m钢绞线组成。通过梁尾预埋的后锚与钢梁连接，锚具采用OVM15-15型。牵引索允许抗拉力546.8t，其安全系数546.8/288=1.89。

在试顶完成后，顶推过程速度控制在8m/h左右，按照太原铁路局的要求，在顶推过程中需要跨越大秦铁路时必须进行封锁要点，并要求在点外时间施工暂停时前导梁不得在线路上方形成悬臂结构，本次顶推步骤如下：

第一步：封闭大秦下行线。钢梁顶推24m，耗时180分钟，顶推后导梁前端位于C1、C2临时墩，导梁处于大秦下行线正上方。

第二步：封闭大秦下行线。钢梁顶推23m，耗时180分钟，顶推后导梁位于B1、B2临时墩，主梁前端越过D临时墩，开始进入大秦下行线上方。

第三步：拼装钢桁梁剩余2节。

第四步：利用列车间隔顶推11.278m，耗时100分钟，顶推后导梁即将离开B临时支墩。

第五步：封闭大秦上行线。钢梁顶推22m，耗时180分钟，顶推后导梁跨越大秦上行线，架上A1、A2临时墩。

第六步：封闭大秦上行线，顶推23m，计划耗时180分钟，顶推后导梁达到28#组合墩。

第七步：钢梁顶推50.922m，耗时7小时，顶推后钢桁梁达到桥位 (可不封闭线路，利用列车间隙作业)。

第八步：拆除前导梁、下滑道钢箱梁、上滑道钢箱，落梁就位。落梁分三次完成，每次要点180分钟。

8、落梁施工

在顶推就位后，落梁利用8台800吨千斤顶在28#墩与29#墩之间交替下落，每次下落不超过10厘米直至落至设计标高，最后锚固支座。

四、需要说明的问题

1、由于大秦铁路为电气化铁路，因此必须在梁体顶推跨越线路接触网前对接触网导线及承力索进行绝缘处理并进行临时接地处理，否则不得进入接触网带电部分2m范围内；同时在整个顶推过程中必须有铁路设备单位人员监护。

2、由于顶推方案设计由施工单位负责，必须提前委托具备资质的设计单位按各种工况进行受力检算尤其对下滑道钢箱梁受力、各支撑墩受力、前导梁和梁体挠度、抗倾覆系数。

3、在顶推过程中要随时观测悬臂端挠度变化，如超出检算结果，立即停止顶推作业分析原因并及时采取处理措施。

4、在顶推前必须提前预备落梁千斤顶，以防止在顶推过程中滑块脱落或挤被出造成梁底直接与下滑道接触导致后续滑块无法喂入时，利用落梁千斤顶顶起梁体继续喂入滑块。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。