跨汉宜高铁特大桥双线3×32 m连续梁箱梁顶推技术研究.pdf

・桥涵工程・跨汉宜高铁特大桥双线３×３２ｍ连续粱箱梁顶推技术研究侯剑（中铁十四局集团有限公司山东济南２５００１４）摘要以跨汉宜高铁特大桥为研究对象，针对性地研究了上跨既有线施工中的无支墩连续顶推混凝土梁的施工关键技术，对临时结构设计、顶推系统设计及施工关键点控制进行了较为全面的研究，为未来相似类型的混凝土梁顶推施工提供技术支持。关键词混凝土箱梁连续顶推无支墩上跨既有线中图分类号Ｕ４４５．４６２文献标识码Ａ———文章编号１００９４５３９（２０１６）０８０００１０４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｒｕｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＤｏｕｂｌｅＬｉｎｅ３×３２ｍＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＢｅａｍＢｏｘＧｉｒｄｅｒＣｒｏｓｓｉｎｇＷｕｈａｎ・－ＹｉｃｈａｎｇＨｉｇｈ・－ｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＨｏｕＪｉａｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ”１４ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，ＪｉｎａｎＳｈａｎｄｏｎｇ２５００１４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｓｕｐｅｒｂｒｉｄｇｅａｃｒｏｓｓＷｕｈａｎ・Ｙｉｃｈａｎｇ—ＨｉｇｈｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｅｄｏｎｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｕｓｈｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍｓｗｉｔｈｏｕｔｂｕｔｔｒｅｓｓｏｖｅｒａｃｒｏｓｓｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒａｉｌｗａｙｌｉｎｅａｂｏｕｔｔｅｍｐｏｒａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇ，ｐｕｓｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｎｇ，ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｋｅｙｓｄｕｒｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｆｕｔｕｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｙｐｅｓｏｆｂｅａｍｐｕｓｈｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｕｓｈｉｎｇ；ｗｉｔｈｏｕｔｂｕｔｔｒｅｓｓ；ｏｖｅｒａｃｒｏｓｓｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｌｉｎｅ１引言随着铁路工程建设的不断推进及新工艺、新材料的不断更新，上跨既有线施工的方法也丰富起来。本文依托跨汉宜高铁特大桥双线３Ｘ３２ｍ连续梁箱梁施工，主要研究了大跨度连续混凝土箱梁一次性顶推施工关键技术。２工程概况跨汉宜高铁特大桥位于荆州市沙市区观音墙镇，所处位置地势略有起伏，周围多为农田、鱼塘。本桥采用１一（３×３２）ｍ连续梁跨越汉宜高速铁路，８５。、８６４墩作为连续箱梁主墩，临近既有汉宜线，地——收稿日期：２０１６０６０３基金项目：２０１５年山东省第四批技术创新项目（２０１５４１９０１１６９）质情况良好，连续梁与线路交叉角度８４０。梁截面与线路交叉平、立面图，如图１所示。３混凝土梁顶推系统设计混凝土梁顶推系统包括：现浇支架系统、滑道…系统、顶推动力系统、导梁系统及监控量测系统。３。１现浇支架系统综合考虑施工区域内的地基承载力及现浇梁的线形控制，在８３８～８７。墩之间设置３×３２１１＇１连续箱梁现浇、拖拉临时支架，连续梁浇筑及顶推全部在支架上完成。支架系统考虑桩基础，桩径为１．０ｍ，桩长３０ｍ，桩身按照规范配筋，桩头设置条形基础旧ｊ，钢管桩与条形基础采用法兰连接。支架布置见图２。钐｝道建筒技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（０８Ｊ１万方数据・桥涵工程・ｂ．立面图图１连续梁与线路位置３．２滑道系统滑道系统有２个主要作用：第一，作为混凝土梁纵向滑移通道；第二，作为现浇梁的底模。滑道系统主要包括：限位滑槽、滑板、滑道纵梁。在现浇梁下方设置滑道，滑道轴线位于现浇梁腹板下，滑道间距５．８４ｍ。（１）限位滑槽位于滑动系统最上层，紧贴梁体混凝土面，梁体现浇时可充当底模使用。限位滑槽采用２０ｍｍ厚钢板加工制成，顶宽７６４ｍｍ，翼缘宽１２０ｍｍ，加工要求轴向平直，不得有突起、缺口。ａ．纵向布置ⅢⅢｕＩ厢ｕ厢ｕｕｌ朋ｕ哦Ｉ等——／。氍｛里二五捆［；隰』，横向分配；■ＩＩＩＩＩ¨¨ＩＩＩＩＩ｜Ｉ｜ｌ＿ｌｌＪｌＩＩＩＩＩＪＩ＿ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ＿Ｉ１ｒ“—‘“．＿眄－』－１¨撤向制Ｉ：军除女１■’ＩＩＩＩＩｒＴＨｌＩｎｎＴＵｌＩＩＩＩＩＩｌＩＪＩ＿ＩＩＩＩｌｌＩＩＩ¨＿ｌ１Ｉ】＂羔訾锄叩；…ＩＩＩＩＩ１１Ｉ㈩ＩＩＩ１１ＩｌＩＩＩｌｌｌｌｌ＿ＩＩＩＩｌｌＩＩＵＩ一旧ｉ二二＝二二吐；ｆｔ灶４ｌ：堕ｉ；［孔■Ⅲｉ。一，Ｌｊ一一１１挪ｑ…辩掣罢圆匝塌１１Ｉｌ■！翌，坠ｔｂ．平面布置图２支架系统（２）滑板滑板采用聚四氟乙烯橡胶滑板，安装时滑板中心线与滑道纵梁中心线竖向对齐，并在下表面涂抹黄油。（３）滑道滑道采用１０ｍｍ连接钢板和２ｍｍ铁皮，钢板宽度６４４ｍｍ，加工要求钢板表面平整，无凹坑、凸起‘及缺口３。。２铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（ｏａ）万方数据・桥涵工程・（４）滑道纵梁滑道纵梁采用８根１５６工字钢组合焊接制成，严格按照组焊件焊接，焊缝高度１０ｍｍ，通长连续焊缝，连接钢板间断处与工字钢翼缘板满焊连接，每道拼缝必须焊接。加工要求上下两层工字钢腹板轴线控制在一条直线上，并保证纵向顺直，安装时滑道纵梁端头必须与墩身贴紧ＨＪ。滑道纵梁布置见图３。ａ．断面图２至弛６。９００１、卜ｋｋ滞＼１０ｍｍ加劲钢板常图３滑道布置３．３拖拉系统拖拉系统包括：拖拉设备及横向纠偏设备。拖拉对象为顶推梁段以及钢导梁，拖拉重量１５８６．３２６ｔ，拖拉力计算：Ｈ＝Ｋ×Ｇ×Ｆ＋ＧＸ，。其中，Ｋ为安全系数，取Ｋ＝１．５；Ｇ为拖拉梁体总重；Ｆ为滑道摩擦系数，取０．１；，为拖拉箱梁设计坡度，本桥平坡，取，＝０。计算得拖拉力＝２３７．９ｔ。设计采用２组４个２００ｔ连续张拉千斤顶，９一＋ｓ１５．２钢绞线组成，梁体后端锚设Ｍ１５－９ＰＴ锚，张拉端设台座（８５＃墩顶预埋钢筋焊接钢板）怕Ｊ。限制拖拉过程中梁体横向偏移不得大于３ｍｍ，”在８５４、８６墩墩顶设置横向纠偏装置，横桥向墩顶两侧预埋钢板，上部安装３根１４５ａ工字钢和２根［２０ａ槽钢作为横向固定端，使用２００ｔ液压千斤顶作为纠偏动力源，纠偏需在拖拉过程中进行，严禁静态横移Ｍ１。拖拉系统布置见图４。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹａ．纵向布置ｂ．横向布置图４拖拉系统布置３．４导梁系统钢导梁设计成长度２０ｍ，高度２．５一ｌｍ变截面形式，由６＝２０ｍｍ、６＝３０ｍｍ厚钢板和［２０ａ槽钢焊接拼装组成，分为预埋连接板、纵向主梁、横向连接限位架，端部和中部（距梁段５．７６ｍ处）设置两个千斤顶顶升制作，梁体顶推过程中抬高梁端，使梁段顺利接触８６。墩顶滑道。导梁设计见图５。图５钢导梁设计３．５监控量测系统本桥主要监控内容：现浇混凝土梁体应力；导梁变截面前后各杆件的应力、导梁前端挠度；支架系统结构应力；临时墩的沉降；顶推过程中混凝土梁的偏位。３．５．１应力监控钢导梁及混凝土梁在顶推过程中受力复杂，根据计算在钢导梁和混凝土上布置多处应力观测点，拖拉过程中随时监控。２０１６ｆＤ８Ｊ３万方数据・桥涵工程・根据计算，选取导梁在最大悬臂及最大跨径时受力最不利的杆件进行应力监测，主要监测导梁２个断面。３．５．２变形监控监测方法：在导梁前端设置反光贴，利用全站仪进行实时监测。监测频率：按顶推进度加以实时调整。多级预警：当导梁挠度实测值达到该工况下理论计算值的１０５％时进行初步预警ｎ］，此时测量人员应该加强监测频率；达到该工况下理论计算值１１０％时，停止顶进，在各方对顶进结构进行全面检查及分析和讨论后再继续施工。４混凝土梁顶推技术研究４．１顶推总体施工方案顶推梁段采用钢管支架现浇施工，现浇在８３。”～８５墩间完成，顶推完成后进行落梁，再完成剩余梁段现浇。连续梁总体施工顺序如下：钻孔平台搭设施工一钻孔桩和支架桩施工＿承台和系梁施工一墩身和临时墩施工＿支架现浇顶堆梁段＿营业线天窗点内顶推作业＿落梁一现浇梁段施工＿拆除支架［８］。４．２顶推施工要点４．２．１纵向顶推同步率控制系统由主控台、分控台、传感器、通信单元及相应的数据线组成。每个墩上配置一个分控台，控制水平连续顶和竖向千斤顶，主控台与各分控台之间采用数据线进行通信，实现计算机远程控制，顶推两侧的不同率控制在６％以内一Ｊ。４．２．２钢导梁与混凝土梁体连接强度考虑导梁在顶推过程中的弯矩＋剪力作用，对其与梁体连接强度要求很高ｕ０｜，且应在顶推完成后实现导梁的顺利拆除，设计中采用埋人梁体５０ｃｍ钢板，并“”采用Ｕ型钢筋与梁体混凝土进行锚固，埋入钢板与导梁采用螺栓连接，便于拆解。钢导梁与梁体连接见图６。连｛｝钢板Ｂ————４５３卜ｕ４５：ｌ：ｏ隹茸蓣Ｎ｜页埋ｍ３２精轧螺纹钢≮一２抖一粱体焉｛ｌ连接钢板Ａ／．４图６钢导梁与梁体连接示意图铁道建筑技术４．２．３导梁及梁体前端的顶升导梁及梁体在顶推过程中，必然会产生前端的竖向下挠，上跨完成后，导梁前端需要继续爬上新…的滑道进行滑行Ｊ，所以需要在导梁与梁底接触端设置顶升系统。当钢导梁前端顶推至８６。墩小里程侧临时支墩轴线中心时，滑道顶端安装挡块进行临时锁定，在钢导梁前端牛腿处安装２台５０ｔ顶升千斤顶，支撑在纵向滑道梁顶部滑块上。解除临时锁定，顶升千斤顶，将钢导梁前端底部抬升４ｃｍ，顶推千斤顶加压顶推梁体及钢导梁继续迁移，并在钢导梁底部连续塞人０．３Ｉｎ长滑块及滑板。４．２．４横向纠偏拆除８６。墩顶２台１００ｔ千斤顶，连续顶推梁体至设计位置时，停止顶推并临时锁定。顶推过程中依靠８５４墩墩顶横向限位千斤顶调整横向偏差，不得在梁体处于静止状态时调整横向偏差Ｈ２｜。４．２。５落梁安装８５。、８６。墩梁底支座，同时拆除钢导梁。降低砂箱顶面，做到协调一致，降低梁体高度，测量人员全程做好标高监控，梁体梁段高差不得大于５ｍｍ。落梁过程由专人统一指挥，防护员做好现场安全防护盯控。５结束语采用多点连续顶推法进行施工一种先进的无支架或少支架施工方法，具有不影响通航、降低成本和拼装施工安全等优点。混凝土梁的多点同步连续顶推施工是一个系统性的工程，每一个顶推主动点和被动点的检查，设备的实时通信，人员的实时通信是同步控制的核心。顶推前应着重注意检查各锚点和反力座安装是否牢固，滑道表面的杂物清理干净并涂抹润滑油，密切关注梁体行走左右偏位情况，是否剐蹭滑道梁限位钢板；限位槽板是否脱空，梁体与限位槽板之间是否有相对错动，顶推时，在最不利工况下加强对导梁及主梁的薄弱杆件、节点板进行应力应变监测和数据及时收集、分析。（下转第４９页）ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６１０８ｌ万方数据・隧道／地下工程・表２水泥搅拌桩与嵌入式塑性搅拌桩的效果对比质量，节约了施工时间，具有良好的推广价值。４结论本文采用嵌入式塑性搅拌桩取代传统水泥搅拌桩对地下连续墙槽壁进行加固，取得了以下成果：（１）在总掺量不变的情况下，通过用一定比例的膨润土代替等量的水泥，将搅拌桩体的强度控制在０．８～３ＭＰａ，有利于成槽开挖，同时降低了材料成本。（２）采用嵌入式搅拌桩平面布置取代传统的桩体轴线外放５０ｍｍ的平面布置形式。改进后一方面地下连续墙槽壁稳定，墙面平整，垂直度好，有利于防水层的铺设，提高了防水层施工质量；另一方面，减少地下连续墙施工混凝土超方量，成墙后不需要凿除侵限的混凝土，降低了施工成本，也节约了施工时间。总的说来，嵌入式塑性搅拌桩相比传统水泥搅拌桩在降低了施工和材料成本的同时，提高了工程（上接第４页）参考文献［１］郑跃磊．智能张拉有效预应力检测常见问题及施工控—制［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（８）：２３２５．［２］丁大有．导梁法边跨现浇段施工技术［Ｊ］．铁道建筑技—术，２０１５（９）：６５６７．［３］项海帆．桥梁机构理论与实践［Ｄ］．上海：同济大学出—版社，２００７：４７６５．［４］李志伟．连续钢箱梁拖拉系统设计及施工［Ｊ］．铁道建—筑技术，２０１６（４）：２８３１．［５］张奉春．双线铁路超大跨度连续钢桁梁多点同步顶推—施工技术研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６（４）：１０１４．［６］叶再军．多跨长联预应力混凝土连续梁桥施工控制研铁道建筑技术ＲＡｌＬＷＡＹｃｏＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥｃＨＮｏＬＯＧＹ参考文献［１］苏德利，刘文顺．深基坑支护方法的比较与选择［Ｊ］．—焦作大学学报，２０１０，２４（２）：１０５１０７．［２］于连生，戚新玉．超深基坑地下连续墙施工的关键技—术［Ｊ］．福建建筑，２００７，（８）：４５４６．［３］闫贺．软弱地质下沉管隧道暗埋段地下连续墙成槽技—术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（４）：８５８９．［４］魏本现．地下连续墙施工方法研究［Ｄ］．广州：华南理工大学，２００２．［５］孟维军．地铁车站地下连续墙处理技术研究及其应用［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学，２００７．［６］雷勇．嵌岩地下连续墙施工技术应用与探讨［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（２）：６０一６３．［７］李铁军．郑州地铁车站地下连续墙支护基坑的变形分—析［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（４）：７５７７．［８］裴寒蕊．论深层搅拌桩强度的影响及改善研究［Ｊ］．建—筑工程技术与设计，２０１５（７）：１８０６１８０７．［９］郭讨论．水泥深层搅拌桩施工技术［Ｊ］．山西建筑，—２０１０（１６）：１００１０１．［１０］黄亚飞．有限元模拟精确分析地下连续墙槽壁加固区—域的应用［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（３）：２６３１．［１１］刘学文．超深地下连续墙施工技术及质量控制［Ｊ］．—铁道建筑技术，２０１４（ＳＩ）：２４１２４４．［１２］李辉．明挖法和盖挖法地连墙接头处防渗水措施［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（１２）：７ｌ一７３．——一＋一＋－＋－－＋－－卜一＋一＋一＋一究［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００６．［７］贺铁飞．多跨预应力混凝土连续梁桥施工控制关键问题研究［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００７．［８］ＷｅｈｙＪＲ，ＷｅｉｋｓＣＥ，ＷｉｌｓｏｎＲＥ，ｅｔ—ａ１．ＦｕｎｄａｎｍｅｎｉａｌｓｏｆＭｏｍｅｎｔｕｍ，ＨｅａｔａｎｄＭａｓｓＴｍｓｆｅｒ［Ｍ］．ＦｏｒｔｈＥｄｉ．ｔｉｏｎ，１９９８．［９］刘建瑞．大跨径连续钢构桥施工控制［Ｄ］．武汉：华中科技大学，２００６．［１０］张健．预应力混凝土连续箱梁高程控制研究［Ｄ］．哈尔滨：东北林业大学，２００６，［１１］惠容炎，黄国兴，易冰若．混凝土的徐变［Ｍ］．．北京：中国铁道出版社，１９８８．［１２］何先民．高墩大跨连续刚构桥施工控制及关键问题研究［Ｄ］．长沙：长沙理工大学，２００８．２０１６ｆＤ８Ｊ４９万方数据