高速铁路钢桁梁定点拼装联结拖拉施工技术.pdf

・桥涵工程・高速铁路钢桁梁定点拼装联结拖拉施工技术李江波（中铁二十五局集团第三工程有限公司长沙４１０００１）摘要钢桁梁是桥梁工程中一种常用桥梁类型，具有跨越能力大、适合工厂化制造、便于运输、安装速度快等优点，在上跨净高受限的城市道路和有通航要求的河道等构筑物方面有广泛的应用ｉ厦深高铁横岗特大桥全长２１４０ｍ，其中５４＃墩～５５＃台（深圳台）设计为８０ｍ跨有砟轨道简支下承式栓焊钢桁结合梁（双线）斜跨水官高速公路；结合该桥跨度大、桥下高速公路车流量大、高速公路路幅宽度大、管理部门对公路封道的要求（保证双向六车道通行）及钢桁梁两端地形条件等因素综合分析，最终确定采用定点拼装、联结拖拉架设施工方案；并详述了方案从搭设临时施工平台到梁部定点拼装、拖拉、落梁就位、桥面系施工、临时平台拆除等施工步骤。关键词大跨度钢桁梁跨越高速定点拼装联结拖拉中图分类号Ｕ４４５．４６ｌ文献标识码Ｂ——文章编号１００９４５３９（２叭４）增ｌ一０００１０４１工程概况合梁跨越高速公路如图ｌ所示。—厦深高铁站前工程ｘＳＧｚＱ１２标横岗特大桥全长２１４０ｍ，全桥共５６个墩台，其中５４＃墩一５５＃台（深圳台）设计为钢桁梁斜跨水官高速公路。铁路桥梁与水官高速公路中线斜交６７。。５４＃墩为矩形桥墩，５５＃台为Ｔ形桥台。梁部结构采用８０ｍ跨有砟轨道简支下承式栓焊钢桁结合梁（双线）。双线钢桁结合梁主桥为一孔８０ｍ的钢桁梁结构，为无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁结合梁。桥面布置采用２片主桁，主桁中心距为１１．８ｍ，桁高１１．６ｍ，节间长度为１０ｍ，主桁为无竖Ⅳ杆形桁架，上、下弦杆件截面为箱形截面，其它杆件为日形截面，主桁杆件间连接为现场采用Ｍ３０高强度螺栓连接。钢桁梁体总重ｌ０１４ｔ，最大杆件单重１８．８ｔ。钢桁梁跨越高速公路处地形复杂，５４＃墩位于水官高速公路高边坡上，５５＃台台后紧接保安隧道进口，桥下水官高速公路为深圳市主要交通要道，路面宽度为５５．８ｍ，为国内目前最宽高速公路，双向１０车道，交通流量极大。横岗特大桥８０ｍ钢桁结—收稿日期：２０１４一０４０８铁道建筑技术闩Ａ儿ｗＡｙＣＯ～Ｓ丁尺ＵＣ丁ｆＯ～丁ＥＣＨ～０ＬＯＧｙ５２萍墩５３撑墩５甜墩堕型堕型世深圳水官高速公路（宽５６ｍ）荣安隧道—，深圳图１横岗特大桥８０ｍ钢桁结合梁跨越高速公路２架设方案比选参考其它类似工程的架设施工方法，主要包括膺架原位拼装法、整体拖拉架设法、高速公路临时改道膺架法等。结合该桥跨度大、桥下高速公路车流量大、高速公路路幅宽度大、管理部门对公路封道的要求（保证双向六车道通行）及钢桁梁两端地形条件等因素综合分析各方案可行性，经过比选最终确定最优施工方案。２．１膺架原位拼装法初步拟定施工方案为：在横岗特大桥５４｝｝墩侧路面、公路中央隔离带、５５＃台侧路面设置６个临时支墩，在临时支墩上搭设支撑平台，利用支撑平台上的龙门吊进行钢桁梁拼装就位。该方法优点为：施工期间可保持车辆正常通行，施工费用较少；缺２０１４（增１１１万方数据・桥涵工程・点为：影响交通时间长，钢梁拼装时龙门吊在高速公路上方作业，安全风险大。２．２整体拖拉架设法该方案需要在高速公路两侧路面及中央隔离带设置临时支墩及滑道，在钢桁梁跨两端设置拼装平台，钢桁梁在一侧完成整体拼装后，采用整体纵向顶推及拖拉的方法完成架设。但由于横岗特大桥５４＃墩位于水官高速公路高边坡上，且５４＃墩小里程方向梁面至地面高差超过２８ｍ，不具备搭设拼装平台的条件，而５５＃台台后紧接保安隧道进口，保安隧道净空尺寸小，也无法满足钢桁梁的拼装要求，所以整体拼装拖拉法在本工程不可行。２．３高速公路临时改道膺架法该方案需要先对在运营的水官高速公路进行道路改移，确保在膺架搭设和钢桁梁拼装期间没有行车干扰，然后在设计原位进行膺架搭设，形成钢桁梁拼装作业平台，再进行原位拼装。但由于横岗特大桥５４＃墩位于水官高速公路高边坡上，落差近３０ｍ，且５４＃墩小里程方向为工厂及住宅区，而５５＃台台后紧接保安隧道进口，不具备改移高速公路的条件。所以高速公路临时改道膺架法在本工程不可行。２．４定点拼装、联结拖拉法该方案即利用行车间隙时间，在高速公路两侧封闭的车道中及中央分隔带中架立钢管临时支墩，并搭设施工平台，安装拖拉轨道，并在高速公路右侧的封闭空间内进行吊运拼装，拼装一节拖拉一节，在高速公路上的施工场地始终限于高速公路右侧封闭的２个车道内，不影响高速公路车辆的正常通行。根据以上架设方案比选，综合考虑方案可行性、经济合理性及安全可靠度等条件，决定采用定点拼装、联结拖拉架设施工方案。３总体施工方案本钢桁梁安装方法采用定点拼装、联结拖拉的施工方法，施工期问必须保持车辆正常通行。首先分别在横岗特大桥５４＃墩侧路面、水官高速中央隔离带、５５｝｝台侧路面钢桁梁主桁下弦杆处每侧设置６个临时支墩，在临时支墩上搭设支撑平台，并在支撑平台上设置相应的拖拉轨道。利用支撑平台上２铁道建笳技术的５４＃墩与高速路之间的一段封闭区域进行定点拼装，拼装完一节后，由拖拉设备把钢桁梁沿轨道往５５｝｝台方向拖拉一节的距离，然后继续在后方拼装下一节，直到全部拼装完毕？拼装完成后，钢桁梁也基本拖拉到位，利用墩台顶的临时落梁设施，起顶钢梁，落梁就位，安装梁底检查车轨道，并施工桥面系，最后拆除临时支墩及平台。４钢梁架设施工方法及工艺４．１临时支墩及支撑平台设计与施工依据总体施工方案，在横岗特大桥５４＃墩侧路面、水官高速中央隔离带、５５＃台侧路面分别设置临时支墩，临时支墩最大跨度为２５．５ｍ，支撑平台宽度为１８．２ｍ，顺桥向搭设。５４＃墩、５５＃台处临时支墩基础利用承台，其它各处临时支墩基础采用Ｃ２０钢筋混凝土扩大基础，设置在水官高速公路路面上。采用蝉７８ｍｍ壁厚为６ｍｍ的钢管柱作为临时支墩的支柱，每一处临时支墩采用纵向２排钢管柱设置，横向间距为２．８ｍ．钢管立柱上设置３片１４５ａ工字钢作为横向系梁。支撑平台纵梁采用２４片单层加强型贝雷片（每侧１２片，其中钢桁梁处１０片，走道处２片）。在贝雷梁上每隔１．５ｍ立杆处设置１３２ａ横向分配梁，作为钢桁梁拼装平台及拖拉轨道的支承平台；采用３片１３２ａ工字钢联拼作为拖拉轨道，在平台两侧各设置一条２ｍ宽的走道，方便工作人员两边通行。贝雷梁类型、布置及临时支墩、支撑平台结构、轨道、人行道的设置见图２、图３。横岗特大【／７／／／７／／ｆ｜｜熬图２钢梁拼装临时支墩平面布置保安隧道进口临时支墩施工前在高速公路管理部门办理占道手续，在封闭区域内完成基础施工，再利用晚间车辆较少时，临时封道在封闭区域内Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ处采用２５ｔ汽车吊进行钢管柱及横向系梁安装。ＲＡ『ＬＭｙＣＯ～Ｓ丁ＲＵＣ丁『Ｏ～丁ＥＣＨ～ＯＬＯＧｙ２０７４ｆ增ＴＪ●／参事加，¨万方数据・桥涵工程・临时支墩完成后，在水官高速５４＃墩处、５５｝｝台处、中间绿化带处封闭区域Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆ采用７５ｔ汽车吊吊装贝雷梁，贝雷梁预先在封闭车道内拼装接长成组件，整体吊装。联拼工字钢拖拉轨道图３钢梁拼装平台横立面布置４．２钢梁的运输、拼装及拖拉施工方法及工艺钢桁梁拼装施工，定点在５４＃桥墩与高速路之间的拼装平台区域进行，陔区域平台长度有２２ｍ左右，足够一次拼装两截，拼装完毕后必须检查构件上是否有零碎部件，如冲钉等必须先行取下，然后才能进行拖拉工作。进入高速公路行车区域上方的桁架桥必须是已经拼装完成的部分，不得在行车区域上方进行拼装施工作业。钢桁梁拖拉采用拼一节拖一节的方式，即钢梁在拼装平台完成拼装后，随即往５５＃桥台方向拖拉一节的距离，让出相应的位置进行下一节的拼装。直至全部拼装完毕。４．３钢梁的进场验收、存放钢桁梁加工由统一招标的生产厂家负责。工厂制造后应进行试拼装，验收合格后由厂家运送至工地钢梁存放场地内。钢梁杆件进场后，制造厂家须提供下列资料：（１）钢梁试拼记录，包括钢梁轮廓尺寸及主桁拱度，栓孑Ｌ重合率，磨光顶紧及板层间缝隙；（２）钢梁杆件编号、质量、杆件发送号、工地栓接表及拼装部位图；（３）工厂出厂检验合格证及制造过程中变更设计的杆件竣工图；（４）工厂制造图及杆件探伤和焊接试验报告；（５）高强度螺栓成品出厂合格证及技术资料。钢桁梁杆件进入施工现场后，首先必须进行杆件尺寸及外观质量的检查。重点对对主桁弦杆、斜杆、纵横梁外观尺寸公差进行检查，并将弦杆端头的宽度、杆件边缘及孔边飞刺、磨光顶紧部件公差等作为重点检查项目；钢梁杆件油漆的涂装质量按现行质量标准进行验收。铁道建篱技术ＲＡ『ＬＭｙＣ０～Ｓ丁只ＵＣ丁『Ｏ～丁ＥＣｆ＿ｆ￣ＯＬＯＧｙ４．４钢梁杆件单元预拼及运输钢桁梁杆件在整体吊装拼装前，要先根据设计图、钢梁杆件拼装顺序先将杆件预拼成单元。预拼前的准备工作有：（１）根据杆件拼装设计图清查杆件的编号、数量及高强度螺栓的规格和数量；（２）冲钉的选用：冲钉采用４５｝｝碳素钢制造，并表面作淬火处理。冲钉直径小于钢梁螺孑Ｌ设计孔径—０．２０．３ｍｍ，冲钉圆柱部分的长度须大于板束的最大厚度。钢梁杆件预拼后，必须对照设计图及相关规范对杆件单元进行详细检查，符合设计及质量要求后才能进行联结：预拼完成后，根据施工进度将预拼场地内杆件运送至拼装平台下方（５４＃台侧的高速路封闭区域），由１００ｔ吊机吊装至拼装平台进行拼装施工。运输路线从水官高速公路运输。４．５钢梁的定点拼装、联结拖拉施工４．５．１钢梁拼装步骤在拼装钢桁梁杆件前，须采用在支撑平台顶垫钢片的方法在钢梁下弦节点下设置预拱度，预拱度严格按高程设置，控制在２ｍｍ内。钢梁构件到达吊装平台下方后，利用吊机吊运至吊装位置逐节拼装。拼装过程按从下至上的原则，先进行下平面的安装，形成钢桁梁的平面结构，再进行立面的安装，尽快形成三角形稳定结构，最后再进行上平面的安装。每安装完两个节段的纵横梁即马上安装一节的斜杆，每安装两节的斜杆即安装一节上平联，依此类推完成拼装。按主桁下弦杆一主、次横梁一斜杆一上平联一横联的顺序，采用吊车将杆件逐一吊装拼装到位。拼装前先将拼装钣、节点钣、填钣、高强螺栓等配件运至各节点处以方便施工。４．５．２拼装基本工艺（１）起吊钢桁梁杆件从预拼场地运至安装现场后，采用５０ｔ吊车进行对杆件进行吊运爻装，吊装前，必须先对杆件进行仔细检查，检查其是否符合拼装顺序，接头处有无泥垢等杂物，连接板是否已经上好和有无妨碍安装的螺栓，以免造成不必要的返工。吊装时要对杆件的重量和重心位置进行标注，为寻找合适的吊点，安装前可在试拼场地进行试２０１４（增１｝３万方数据・桥涵工程・吊，对合适的吊点进行专门的标注，以保证在安装场地吊装的安全及顺利。吊装过程中竖杆保持垂直，弦杆、纵横梁等水平杆件尽量保持水平，斜杆则保持４０。～５０。的倾斜度，拼装用的吊篮挂于节点板附近处，随杆件一同起吊。起吊前先对吊距及额定起重量进行核实，确保杆件重量及到位位置在吊机的允许范围内再进行吊装，吊装应缓慢起吊，匀速提升。为加快拼装进度，减少吊机起臂、转臂次数，对于重量小的联结杆件，小立杆可进行成捆起吊，再逐一安装。（２）拼装对孔钢桁梁应先完成下平面的拼装，形成钢桁梁的平面结构，采用千斤顶或导链滑车对下部杆件进行对孔，钢梁下平面拼装完成后，对轮廓尺寸、对角线等须进行全面的检查合格后，采用冲钉及螺栓结合的方式对平面结构进行定位，再进行上部结构的安装，上部杆件起吊将就位时应在钉孔基本重合的瞬间微微起落吊钩使杆件转动对合其他孔眼，对孔时采用扁铲式小撬棍引导，用导链滑车将杆件拉入节点板空问内。采用小锤轻敲冲钉钉人孑Ｌ内，禁止用强迫过孔的方法对孔，以免孑Ｌ边变形。钢梁节点在平台上拼装时，节点部位的冲钉数量不少于孔眼总数的２０％；悬臂拼装时，节点部位的冲钉数量不少于孔眼总数的５０％；其余孑Ｌ眼穿放高强度螺栓，冲钉作三角形均匀分布，在大节点上全部采用大冲钉，确保钢梁的预拱度。高强度螺栓的安装根据设计图纸及日后工务维修的要求，主桁及斜杆节点的高强度螺栓螺帽一律向外；横梁及上平联杆的高强度螺栓螺帽一律向上。（３）紧螺栓节点拼装完成后，即对已安装的高强度螺栓进行终拧，已安装的高强度螺栓全部终拧完毕后，再进行冲钉的倒换，冲钉倒换时须换下一个冲钉即马上上紧一个高强度螺栓，防止钢桁梁结构尺寸发生变化。在更换冲钉时，为防止冲钉从高空掉落造成危险，可采用塑料软管从另一侧套住冲钉，冲钉敲出后即落人塑料软管中。（４）检查验收冲钉全部更换及全部高强度螺栓终拧完毕后，需对全部的高强度螺栓进行终拧检查，终拧并检查后的高强度螺栓采用醒目记号标记，以保证不漏检。螺栓４铁道建笳技术检查应在终拧后４ｈ后进行，２４ｈ内完成，并做好详细的检查记录。检查记录上应附有节点图注明螺栓位置及实测扭矩，以备工程验收时进行后续查验。４．５．３钢桁梁拖拉钢桁梁的拖拉系统由在５５＃台顶设置的２台６０ｔ纵向千斤顶和４根书１５．２ｍｍ钢绞线组成，千斤顶与钢桁梁间采用钢绞线连接，通过千斤顶、钢绞线实现拖拉钢桁梁的目的；为加快拖拉速度，施工“中利用坦克履带轮的原理，自行研制了直行重物”“”移运器，将钢桁梁落在直行重物移运器上，采用千斤顶、钢绞线牵引拖拉到位，避免二次横向移梁。钢桁梁在施工过程中，最大拖拉节段为６节，最后２节段在前６节段拖拉至设计位置时采用原位拼—装施工，拖拉１２节时，最大拉力达到１８２．２ｋＮ；拖拉３一节时，最大拉力达到３６４．４ｋＮ；拖拉５一节时，最大拉力达到５４７．２ｋＮ。根据相关试验结果，移运器轮对与钢板之间的滚动摩擦系数为０．０６。拖拉轨道采用１３２ａ工字钢，同时在拖拉轨道两侧设置护轨，防止在拖拉过程中钢梁侧滑。钢桁梁定点拼装、联结拖拉施工工况见图４。厦门钢桁梁・蓊赡庐√物移运器＼％．１５．守譬线６０ｔ纵向翌（左右各２束）’千斤顶刀厦门１２０ｔ直行重物移运器钢桁粱第四节ａ．第一节保安隧道进口第一节硒悉挚鉴多（左右各２柬）二等／贝雷架５５群台ｂ．第四节保安隧道进口隧口ｃ．第八节图４钢桁梁定点拼装、联结拖拉工况（下转第９页）ＲＡ『Ｌ¨，ＡｙＣＯＮＳ丁ＲＵＣ＂０～丁ＥＣ＿Ｈ～０ＬＯＧｙ２０７４ｆ增ＴＪ万方数据・桥涵工程・防撞墙施工采用移动防护棚架，移动防护棚架分段拼装完成后，利用线路封锁点移至铁路上方，待加固稳定后方可进行钢筋、模板、浇筑混凝土作业。作业完成后，利用封锁点将防护棚架分段移出线路以外，方可拆卸（见图１１）。图１１护栏移动模架４施工中其他需要注意的问题（１）本工程箱梁横隔梁有斜交角度，故不必须设置拆模需要的契形块，只需先拆除钝角处模板，便可逐个拆除。如遇到横隔梁是正交，需设置契形块，以方便拆模。（２）本工程上跨林浦铁路铺镇站，该站为货运铁路，铁路封锁点时间比较充裕，封锁点都在白天，且每天最多有１２０ｍｉｎ封锁施工；若在京沪线上跨施工，封锁点均在夜间进行，且封锁时间一般在“—————＋一＋Ｐ一Ｆ一＋－一＿卜６０ｍｉｎ以内，因此组织施工更需要科学合理。（３）小箱梁预制时，特别要注意顶板负弯矩钢绞线的预埋定位。前后梁片之间后浇带横梁仅有６０ｃｍ，一旦预埋不准确，钢绞线将会产生错位，导致应力集中。因此架梁要精准，预埋要正确才能保证质量。（４）由于是曲线架梁，小箱梁之间的湿接缝宽度２５～４０ｃｍ不等，因此，箱梁预制时顶板钢筋绑扎要准确，不得过长；否则，落梁时会碰到相邻箱梁顶板钢筋而落不到位，就会造成封锁时间内不能完成架梁，从而造成延误封锁时间的事故。（５）小箱梁存在纵坡，架桥机主梁必须保持水平状态；否则在架梁过程中会产生水平分力，对架桥机“”“”的稳定不利，容易产生前冲或者溜坡现象。５结束语常规的先简支后连续的桥梁中，同时遇到有“”弯、坡、斜（即曲线、纵坡、横坡）的概率比较少，本工程由于其跨越铁路的特殊性，以及两端引桥由铁路外设计院已经完成设计且正在施工，预留给铁路设计院设计的桥梁长度比较短，因此，从设计角度就存在很多困难。通过本工程的实施，可给同类的异形先简支后连续桥梁在箱梁预制及架设等方面提供一定的参考经验和解决问题的思路。““—————一＋一＋一＋一＋＋一＋－＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋－＋＋－＋一＋一＋一＋一＋一十一＋一＋一＋一十一十一＋一＋一＋一＋一＋＊＋－・Ｐ一｝一Ｆ（上接第４页）４．５．４钢桁梁落梁及定位钢横梁在支撑平台上拼装完毕后，然后在５４＃、５５荆敦台顶各安置２台同型号的５００ｔ千斤顶，在钢梁下弦杆位置将钢梁稍稍顶起。起顶时不允许两端同时起顶，必须在顶起一端后，在钢梁下方垫入临时支座后，松千斤顶将钢梁落在临时支座上，再顶起另一“”端，加入临时支座，随后拆除直行重物移运器及拖拉走行轨道，使平台标高低于钢桁梁落梁就位后的底标高，然后将桥梁支座与钢桁梁采用螺栓连接并根据相关数据设置好活动支座的预偏量。在平台钢管支墩位置设置顶梁临时支墩及防止钢梁突然下坠的保险支墩，每个临时支墩上布置２台５００ｔ千斤顶进行起落梁。ｌ临时支墩支撑面必须采用水平尺找平后再安放千斤顶，落梁时，钢桁梁不允许两端支点同时起顶，只允许一端的２个支点起顶或落梁；起顶过程中，必须随时观测钢梁纵向和横向的高低差，确保２个相邻支点高差不大于５ｃｍ，反复多次直至落梁至墩顶设计标高上，落梁工铁道建筑技术Ｒ剐ＬＷＡＹｃＯＮＳＴＲＵｃＴｌＯＮＴＥｃＨＮＯＬｏＧＹ作结束。顶落梁时应有防止钢梁突然下坠的保险支墩，并应随千斤顶活塞起落及时加高或降低，同一梁端的两侧支点应确保同步起落。起落梁过程中，必须随时进行施工测量观测，主要内容包括：整体轴线偏差、底部支撑点十字线与支座上摆中心偏差，桥轴线上每２ｍ分点标高值（与设计值比较），梁长等。５结束语厦深铁路横岗特大桥上跨深圳市水官高速公路８０ｍ钢桁梁为厦深铁路１２标工期控制节点工程，从２叭２年１２月末开始进场搭设钢桁梁拼装临时支墩，至２０１３年４月顺利落梁就位，总共历时约４个月，保证了工期要求，各项技术指标符合施工验收规范要求。在钢桁梁两端不具备搭设拼装平台及不得改移高速公路的限制条件下，钢桁梁采用定点拼装、联结拖拉架设施工工艺具备技术可行及经济合理性，且由于拼装作业区域位于高速公路行车空间以外，提高了施工安全系数，可供类似工程借鉴。２０１４ｔ增１）９万方数据