哈尔滨三棵树跨铁路线桥工程钢箱梁顶推施工工艺

刘鹏 LIU Peng

（中铁二十二局集团有限公司第一工程公司，哈尔滨 150000）

0 引言

新一地区棚改配套-三棵树跨线桥工程是为缓解城市中心区交通压力和解决交通瓶颈拥堵问题的重要工程，本工程位于哈尔滨市哈东路上，西起北棵头道街，东至道口三道街。高架桥为双向8 车道标准，与南棵头道街、三机街、水泥路、道口头道街相交，工程全长1170.1m。主要施工内容为桥梁工程、道路工程、排水工程、照明工程、绿化工程、交通工程、人行梯工程、土建工程、装饰工程和拆除现有双向两车道跨线桥工程。目前桥梁工程已进入跨铁路钢箱梁施工阶段。

1 顶推工程简介

桥梁工程中跨铁路部分为钢箱梁，长度169m、宽度36m，采用跨度（52m+65m+52m）等截面连续钢箱梁结构，沿桥梁中心对称设计分为左右两幅，单幅钢梁截面形式为单箱三室，箱室高2.5m，顶宽11.70m，两侧设3.15m 悬臂，箱室底宽为10.53m，单幅桥面为单向1.5%横坡，梁底横向为平坡，纵向坡度为3.54%。钢箱梁横桥向分为4 节段，顺桥向分为8 节段，单幅钢梁总重为2023t。跨铁路钢箱梁从东直路至水泥路方向依次跨越摩托车1、2 线，滨江上行线，5 道，滨江下行线，滨北下行线，滨北上行线，北迁线，水泥厂专用线共9 条线路。为确保三棵树跨线桥涉铁钢箱梁不影响铁路正常运行，解决施工过程中箱梁跨度长，体积大，吊装难及铁路限时等施工难题，根据方案研究采用智能步履式顶推技术工艺。

2 顶推结构组成

2.1 临时支架 单幅顶推施工设置6 组临时墩、4 组拼装墩。其中临时墩采用钢筋混凝土扩大基础；拼装墩采用条形混凝土基础，基底换填500mm 厚砂夹碎石。立柱均采用4 根ϕ630×10mm 钢管，每组立柱采用ϕ273×6mm 钢管联结系。柱顶设置2 道双拼工字钢800mm 高横向分配梁、间距3m；临时墩在分配梁上布置一道三拼工字钢800mm高纵向分配梁。

2.2 顶推导梁结构 顶推前导梁采用工字钢梁，顶底板采用500×24mm 厚钢板、腹板采用20mm 厚钢板，钢梁间设桁架横联。导梁纵向分3 节，连接方式焊接，每节12m，总长36m，总重81t。靠近主梁侧一节导梁设置转换梁，通过焊接将转换梁与主梁临时连接成整体，转换梁与主梁设置加强肋板，增加焊缝间的抗折性能。

2.3 顶推设备安装 在临时墩分配梁上布置步履顶推设备，在其两侧设置垫块。临时墩L1~L3、L6 墩顶布置400T 步履式千斤顶；临时墩L4、L5 墩顶布置600T 步履式千斤顶。步履千斤顶上分别布置800mm×560mm 及700mm×560mm 垫梁。在钢箱梁节段拼装完成前安装顶推设备，设备安装完成后连接系统的油路、电路并调试，白色线为信号线缆，黄色的为油路线缆，线缆连接PLC 控制系统。（图1、图2）

图1 临时墩L1～L3、L6 墩顶布置

图2 临时墩L4、L5 墩顶布置图

3 顶推施工工艺

3.1 顶推施工流程 钢箱梁采用步履式多点连续顶推方式施工，顶推支墩和拼装支墩安装在主跨，顶推设备布置在顶推支墩上。采用多点多个千斤顶同步顶推的方式，将钢箱梁逐段焊接在平台上向前顶推，使钢箱梁到达设计位置后，再进行循环作业。

3.2 顶推装置工作原理 工作原理是将钢梁竖起来顶在千斤顶上，向前顶完成水平千斤顶的推举，落梁后搁置在垫片上，完成一次行程的顶推工作千斤顶回油，顶推时为一次行程时间为5-6 分钟、顶推距离约38cm 的自平衡顶推动作过程。现将其动作原理按以下步骤阐述如下：

步骤一（顶升）：打开支撑式顶置油缸，使支撑式顶置油缸在同一时间内保持向上的状态。直至钢梁与下垂梁分离，调整支座为止。步骤二（平推）：将顶推式油缸打开，使钢梁整体前移，与上部的滑动结构保持一致，直到一个行程的平推油缸走完为止。步骤三（下降）：开启顶升油缸，使得钢梁与上部滑移结构整体下降，直到顶升油缸完全脱离钢梁。步骤四（回缩）：开启顶推油缸，使上部滑移结构向后回位，回到初始位置，并开始下一个往复行程。

3.3 顶推施工控制关键 ①整体施工同步控制技术。整套设备采用先进的同步控制系统，能保证钢箱梁在顶升、下放及前进过程中实现同步动作。②中线调整和纠偏。步履式顶推设备集顶升、平推和横向调整于一体，可进行横桥向和顺桥向的调整，步履式顶推设备的设计具有较强在顶推施工过程中，电脑控制系统可通过调节油缸、顶升支承油缸的顺桥向和横桥向导向来调节行程，从而确保钢箱梁中线偏差在允许范围内。在对位过程中，可以通过手动操作模式，进行各点的微调和精调，满足拼装精度要求。

3.4 操作要求

主桥顶推总长度为144m，首先选择手动模式，检查油泵，顶升顶，纠偏顶、顶推顶，压力表，传感器等是否工作正常。启动每个墩子上的顶推装置，由一个压力传感器在顶升系统上所侦测到的压力值转化为一个支反力值，再由这个数值的交换值在需要的压力下给顶推油缸设定压力，并在临时墩子上控制两侧的顶推油缸进行同步顶推。顶升支承油缸的支反力在这里进行实时检测，一方面确保顶推油缸顶推力的实时精确性，另一方面通过调节顶升支承油缸，确保钢箱梁在行进过程中的受力均衡，确保钢箱梁最大允许支反力在单点单侧不超出设计数值。所有的顶推汽缸在完成一次推进后缩回到下一次行程的起始点，接着就能进行下一次的顶推了。手动操作顶推系统牵引主梁滑移启动后，转换至自动运行模式，进行主梁的自动连续顶推。自动顶推过程中，应注意记录顶推过程中的油压最大、最小值。在控制系统结构上集成了主动式中轴监控系统，避免了顶推时箱梁横向偏移的超差，并且在顶推时实时监控钢箱梁中轴，适时调整限位装置，使箱梁的偏移始终局限在误差范围内。在顶推过程中，钢箱梁在该点的标高是通过调节每个墩子上的支撑油缸向规定标高进行调节的。再重复推顶钢箱梁，这个时候在设定的压力上，墩上的推顶油缸要保证同步的位移。

3.5 竖向调整

钢箱梁在顶推过程中的受力状态完全不同于成桥时，应以支反力控制为主、辅以标高控制的原则对整个顶推过程进行监控。所以每轮推顶前都是按照监测指令进行的。明确此轮顶推钢箱梁所经墩台的竖曲线变化幅度（即标高变化值）及箱梁的许用支反力变化幅度。

3.6 导梁过墩顶工艺

竖向的千斤顶和临时的支垫都需要安排在每个支墩上。由于钢箱梁自重造成钢导梁前端被刮破，因此当导梁前端的台阶（第一节）接近顶推设备时，这时需要将导梁顶起，采取导梁过墩的措施，在顶推设备上位于导梁平稳落顶后，再开始正式顶推。100 吨螺旋顶用于导梁临时起重的千斤顶，由于千斤顶行程较小，可能会产生更大的起重高度。所以垂直上升顶部的实施需要多次的支垫和顶的翻转。

导梁过墩步骤如下：

①拆除一节钢垫块，使导梁前端越过步履式顶推设备。（图3）

图3 步骤一

②用100t 千斤顶将导梁前端向上顶起，消除导梁下挠。（图4）

图4 步骤二

③在导梁与顶推设备之间抄垫支承垛，用步履式千斤顶支承导梁。（图5）

图5 步骤三

④利用顶推设备顶推钢箱梁，导梁梁底到达顶推装置上方后，开始正常顶推。（图6）

图6 步骤四

3.7 落梁方案及调整方案

顶推梁底与永久支座高差20cm，顶推到10#永久支座后开始落梁，利用2 天时间落梁，第一天落梁15cm，预留5cm 在第二天落梁，每次5cm，每次落梁后都要对高程及轴线位置进行观测，对钢箱梁进行及时调整。

4 顶推架设施工步骤

步骤一：利用2 台260t 汽车吊分别将节段一、节段二、节段三（每阶段分为4 节，2 节翼缘板、2 节箱梁，在钢箱梁两侧设置临时防护栏杆）钢箱梁吊装至拼装支架上，主梁第一次拼装长度64.27m。调整好线型后焊接主梁节段，再安装36m 前导梁，近主梁端开始依次组拼、吊装、焊接。步骤二：钢箱梁与导梁整体向前顶推50m，导梁前端到达L5 临时墩，最大悬臂55m，最大挠度320mm。步骤三：钢箱梁与导梁整体继续向前顶推13m，钢箱梁尾端到达L3 临时墩。主梁第二次节段拼装，拼装长度62.4m。步骤四：钢箱梁与导梁整体继续向前顶推44m，钢导梁前端临近边墩位置，拆除前端一节导梁。步骤五：钢箱梁与导梁整体继续向前顶推12m，第二节导梁前端到达临近边墩位置，再拆除第二节导梁。钢箱梁与导梁整体继续向前顶推6.5m，钢箱梁尾端到达L3 临时墩。主梁第三次节段拼装，拼装长度42.17m。步骤六：钢箱梁与导梁整体继续向前顶推6.5m，第三节导梁前端到达临近边墩位置，主梁到达L6临时墩位置，再拆除第三节导梁，至此导梁全部拆除。步骤七：钢箱梁整体继续向前顶推12m，钢箱梁顶推到设计位置。钢箱梁落至永久支座，拆除拼装支架与临时墩。

5 标准化施工

三棵树跨线桥工程为省“百大项目”之一，为体现企业文化，现场均按照市政府标准化要求进行布置及施工。跨线桥分为铁路东侧和铁路西侧，现场全封闭施工，在东侧和西侧各设置大门一座，大门为双开门，总宽度9.6m，为标准化大门样式，上部悬挂中铁二十二局承建三棵树跨线桥工程项目，两侧悬挂的是公司精神体现。在大门右侧设置门禁系统，使用只能三辊闸管理系统，为施工人员主要进出口，本单位人员通过人脸识别系统进出施工现场，同时在此处测温、扫码、登记，外单位人员出入现场同样执行防疫规定。大门两侧为标准化围墙，采用砖砌结构，砂浆抹面，围墙上画的是“明五礼知无耻”、“讲文明树新风”等公益广告。一进大门右侧为观礼台，观礼台位置设置“八牌二图一防疫”，既工程概况牌、消防保卫牌、安全生产牌、文明施工牌、管理人员名单及监督电话牌与绿色施工牌、安全警示牌、重大危险源公示牌和施工现场总平面布置图、效果图、防疫措施。观礼台旁边设置空气质量监测系统，可以随时看出空气质量及现场扬尘状况。在铁路两侧各设置现场监控系统，在门卫房实时对整个施工现场进行动态监控。现场封闭采用2.5m 高黄色围挡，围挡上悬挂的是公益广告，营造出浓厚的文明城市工作氛围，展示施工工地现场创建精神风貌，同时围挡上悬挂扫黑除恶等宣传标语，为文明城市创建传递正能量。围挡顶部设置灯带、喷淋等设施。机动车道围挡上设置警示标志，警示灯光和反光贴。门口设洗车点，禁止车辆带泥上路。

6 结语

由于三棵树高架桥跨铁路部分钢箱梁，所跨铁路线路跨度大，线路密集，车流量大。因而，三棵树高架桥作为跨线高架桥，其施工具有相当大的难度。但是，我们抓住施工的关键及特点，科学设计，合理安排，科学施工，克服重重困难，保质保量保工期，安全的完成了顶推施工任务。同时，该项目的钢箱梁顶推施工也填补了我公司钢箱梁施工的空白，对我公司以后类似工程的施工具有一定借鉴意义。