浅谈京良路上跨京广铁路立交桥顶推施工

2015-04-02 18:23尹樟勇

中国高新技术企业 2015年9期

摘要：采用顶推法施工梁式桥优点较多，文章以北京市京良路上跨京广铁路立交桥工程项目为例，介绍了混凝土箱梁顶推的基本原理、顶推系统、顶推法施工技术流程与步骤。以理论和实测数据，揭示整个顶推施工的设计原理和施工细节，为今后同类工程施工的控制提供了可靠的依据。

关键词：跨京广铁路；混凝土箱梁；顶推法；立交桥工程项目；梁式桥文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2015）09-0096-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0804

1 工程概况

北京市京良路上跨京广铁路立交桥全长115m，布跨结构为主路（26.5+42+26.5+20）m，辅路（25+42+28+20）m，其中跨越铁路段为42m。为减少桥梁施工对铁路运营的影响，采用混凝土整体箱梁结构，顶推法施工。主路桥顶推重量4100t，辅路桥顶推重量1800t，桥梁平、立面位置如图1所示：

图1 桥梁平、立面位置图

2 工程特点

（1）京广铁路为全国交通大动脉，行车密度大，铁路安全保护级别高，并且顶推节段与铁路夹角为86.2°，施工过程中必须确保京广铁路运营安全；（2）主（辅）路桥顶推轨迹为R=4500（4400）m竖曲线上，顶推过程的轨迹控制精度要求比较高；（3）主（辅）路桥0#段56m均采用预应力混凝土箱梁，体积大，重量大，主、辅路同步顶推过程中箱梁结构应力转换体系变化复杂，顶推施工工艺精度要求高。

3 顶推系统

顶推系统由承重墩、滑道与滑块、侧向限位装置、牵引动力设备及牵引索构成。

3.1 承重墩

为减小顶推过程中箱梁尾端的悬臂长度，在5～8#永久墩之间设置L1、L2、L3临时墩；为加强过铁路孔时的安全措施，在4#永久墩靠铁路侧设置L4组合临时墩（只作为保险措施，施工过程不受力）。

顶推过程中主路前端最大悬臂41m，尾端最大悬臂12.5m；辅路前端最大悬臂41m，尾端最大悬臂13m。墩顶主要承受水平向的摩阻力以及千斤顶的水平顶力，为保证墩身结构具有足够的纵向水平刚度以承受纵向水平力，考虑采用桁架梁将墩身刚性串联。

3.2 滑道与滑块

永久墩的预埋钢板直接焊接滑道梁和2mm厚度的不锈钢板，临时钢管架的墩顶焊接垫梁，垫梁上焊接滑道梁和2mm厚度的不锈钢板。滑块为MGE滑块，规格尺寸为20×40×3cm，且抗压强度不少于50MPa。顶推段箱梁现浇前，滑块涂抹上硅脂油铺满滑道顶面，滑道坡脚填充干硬砂，再覆盖一层0.5mm厚度的不锈钢板，构成滑道位置的箱梁底模板，并与相邻底模板顺畅相接，再浇筑箱梁混凝土，避免了滑道与滑块的污染，保障了顶推过程中的滑块续入。箱梁成型拆模后，0.5mm不锈钢板随着顶推前进过程中掉出。

3.3 侧向限位装置

顶推过程中为防止梁体横向偏移，在主、辅路4～7#永久墩的外伸梁上对称安装横向限位系统。由MGE滑块、3～5cm的楔形木板、工装钢板、导向轮、千斤顶（导向轮下方位置的反力座工作坑内）及支撑后背构成侧向限位装置。当顶推过程中梁体有偏移时，由限位装置与千斤顶相互配合纠偏。

3.4 牵引动力设备

主（辅）路顶推全套牵引动力设备包括：2台ZLD500-300（ZLD200-300）连续千斤顶、1台ZTB88.0泵站（ZTB40.0）、各1台HLDKA-4主控台及与联接系统工作的高压油管、电缆等。连续顶推千斤顶均布置在5#永久墩间的系梁反力座上，泵站布置在主、辅路间即可。

3.5 牵引索

主（辅）路箱梁底均埋设有6个钢拉锚器，在箱梁底板下方预设钢拉锚器作为后锚点，将牵引索布置在后锚点上。随着顶推的进行，工况的变化，分别安装在不同的拉锚器位置。钢绞线每束由19（12）根强度等级1860MPa，Φ15.2mm钢绞线构成。钢绞线最大张拉强度按1302MPa考虑，主路每束能承受19×140×1860×0.7=346（t）张拉力，牵引索储备系数为（346×2）/（4100×0.1）=1.7，满足使用要求。辅路每束能承受12×140×1860×0.7=219（t）张拉力，牵引索储备系数为（219×2）/（1800×0.1）=2.4，均满足使用要求。

4 顶推施工技术

4.1 顶推的基本原理

顶推的基本原理是箱梁重量通过滑块传递于承重墩上，承重墩传递承台及桩基上；连续顶推千斤顶通过钢绞线纵向拖拉梁体下方的钢拉锚器，克服滑块与滑道梁层间的摩擦阻力来实现箱梁向前顶进，顶推主要理论技术参数见表1：

表1 顶推主要理论技术参数

顶推技术参数主路辅路备注

顶推重量/t 4200 1800

顶推速度（m·h–1） 10

顶推总距离/m 63.5 64

顶推理论用时/h 6.35 6.4

顶推过程导梁前端最大挠度/mm -97 -138

顶推动力储备系数 2.4 2.2 主路：2台500t千斤顶，启动摩阻按0.1

辅路：2台200t千斤顶，启动摩阻按0.1

顶推牵引索安全系数 1.7 2.4 主路：2束19-Φs15.2钢绞线

辅路：2束12-Φs15.2钢绞线

顶推滑块应力安全储备系数 2.6 6.1 四氟乙烯滑块，厚度3cm，抗压强度不小于30MPa

抗倾覆安全系数 6.7 5.6 规范要求不小于1.3

顶推就位轴向误差/mm ±10

滑道安装精度/mm 顶面相对高差不大于3

4.2 导梁反顶

4.2.1 导梁安装。在梁端设置前导梁，以主孔跨度42m的60%～70%长度作为导梁长度，其中埋入梁体内2.5m，梁体外28m；共分3节，第1节段长8.5m，第2节段长11m，第3节段长11m，导梁采用钢板焊接分块制作，然后平联高强螺栓组合。

导梁前端0.6m范围作60cm错台，以便导梁前端到达前支撑点时通过千斤顶等设备顶升导梁前端使导梁顺利到达墩顶滑道，导梁预埋段与第1节段之间设置采用直径32mm精轧螺纹钢连接，保证导梁与混凝土梁之间的连接强度，并设50t的初拉力。

4.2.2 导梁反顶。在箱梁顶推之前需对导梁进行反顶，确保导梁的整体刚度以及连接部位的强度。通过在6#墩身设置钢牛腿作为起顶操作平台。

主路钢导梁反顶顶力为400t，每侧200t，两侧起顶同步进行。起顶位置处导梁竖向位移87mm，导梁根部最大应力为204MPa。

辅路钢导梁反顶顶力为230t，每侧115t，两侧起顶同步进行。起顶位置处导梁竖向位移106mm，导梁根部最大应力188MPa。

4.3 试顶

试顶主要是测试顶推平台、牵引动力系统、导梁、梁体及承重墩体系等工况形成的数据，通过收集理论与实测数据的对比，调整相关顶推参数，为正式顶推的顺利进行及精确就位提供了有力的参考。

主（辅）路同步试顶0.5m距离后，共耗时15分钟的主要技术参数数据如下：箱梁顶进0.5m（0.5m）；启动顶力226t（126t）；平均顶力205t（117t）；启动摩擦系数0.055（0.07）；平均摩擦系数0.05（0.06）；平均顶推速度10.2m/h；试顶后箱梁前段偏北2mm（6mm）、尾端偏南12mm（2mm）；顶推过程中2#临时墩最大纵向位移2mm（设计允许值10mm）；5#永久墩（顶背位置）纵向位移1mm。

4.4 正式顶推

正式顶推准备工作就绪后，主、辅路5#墩顶的千斤顶进行单点顶推，根据试顶结果调整相关参数，正式顶推时调整主路启动摩擦力按0.07，启动力按287t，辅路启动摩擦力按0.085，启动力按153t。首先选择手动模式，主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员手动调整溢流阀的工作限压，由30%升至100%牵引力工况下，检查顶推系统的承重墩、牵引动力设备、导梁、混凝土箱梁，滑道与滑块，牵引索，侧向限位装备各个状况是否有异常。手动操作ZLD500-300（ZLD200-300）顶推系统牵引箱梁滑移启动后，运转正常转换为自动运行模式，进行箱梁的自动连续式顶推。顶推步骤如下：

第1次顶推牵引索锚固于1#拉锚器，向铁路局封锁要点2h，主、辅路梁体向前顶进16m，到达4#组合墩，如图2所示：

图2 顶推步骤1

第2次顶推牵引索锚固于1#拉锚器，向铁路局封锁要点2h，主、辅路梁体向前顶进11.5m，到达4#永久墩后拆除1#拉锚器，如图3所示：

图3 顶推步骤2

第3次顶推牵引索锚固于2#拉锚器上，将主、辅路梁体往前顶进24m，后拆除2#拉锚器，并拆除钢导梁前端的第1节11m，如图4所示：

图4 顶推步骤3

第4次顶推牵引索锚固于3#拉锚器上，将主（辅）路梁体往前顶进11.5m（12m）至设计位置，后拆除3#拉锚器，并拆除钢导梁前端的第2、3节，如图5所示：

图5 顶推步骤4

同步顶推的控制：顶推过程中箱梁受摩擦力不均匀的影响，存在蛇形前进的形态，应通过保持连续千斤顶顶力的一致来控制梁体结构的偏转。因调速阀的功能有自动稳定输出流量而不受负载变化的影响，可调整泵站的调速阀来控制千斤顶的流量值，以确保各个顶速的同步。亦可同步调整各个泵站溢流阀来达到输出油压的同步加载。

5 结语

京良路上跨京广铁路立交桥主、辅路成功顶进就位，千斤顶配合大外伸梁支撑限位纠偏、MGE滑块的连续续入、顶推平台及钢导梁前置结构、自动连续千斤顶拖拉，顶推施工中多项技术集为一体，减少了顶推过程中的停滞时间，减少了对既有线路运营的影响，有明显的经济效益及社会效益。

参考文献