柴瑞峰
摘 要:以山西中南部鐵路通道跨越京廣鐵路108 m鋼桁梁為例,重點(diǎn)介紹了臨時(shí)支架施工、異位拼裝施工、拖拉系統(tǒng)設(shè)計(jì)、拖拉要點(diǎn)施工中需注意的事項(xiàng),以期為今后類似工程的施工提供借鑒。
關(guān)鍵詞:鐵路;支架;拖拉施工;鋼桁梁
中圖分類號(hào):U448.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.007
1 工程概況
新建山西中南部鐵路通道正線跨南水北調(diào)及京廣線特大橋,在DK666+693橫跨既有京廣鐵路,設(shè)計(jì)為1~108 m下承式雙線道砟橋面簡(jiǎn)支鋼桁梁,鋼桁梁采用無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架體系,長(zhǎng)109.5 m,桁高14.5 m,主桁中心距離為12.8 m,共9個(gè)節(jié)間,每節(jié)間長(zhǎng)度為12 m,全橋總質(zhì)量為1 978 t。
2 鋼桁梁拖拉系統(tǒng)施工技術(shù)
由于108 m鋼桁梁設(shè)計(jì)位置跨越運(yùn)輸繁忙的京廣鐵路和G107國(guó)道,不具備原位(56#~57#墩)拼裝條件。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,決定采用在57#~61#墩之間拼裝鋼桁梁,拼裝完成后分兩次拖拉就位的施工方案。
2.1 臨時(shí)支架體系施工
2.1.1 拼裝支架布置
在57#~61#墩之間搭設(shè)鋼桁梁拼裝及滑移支架(分別為4#~13#支架,其中,4#支架支承57#墩承臺(tái),5#~12#支架采用擴(kuò)大基礎(chǔ),13#臨時(shí)支墩基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ))。
2.1.2 滑道梁支架布置
56#~57#墩拖拉滑移支架由L1#~L8#立柱組成,立柱之間采用鋼管作為聯(lián)結(jié)系連接。柱頂設(shè)有型鋼分配梁,上鋪有鋼箱滑道梁。鋼桁梁與京廣線、G107國(guó)道位置以及臨時(shí)支墩布置的總體情況如圖1所示。
2.2 滑道布置
鋼桁梁主桁下的縱梁采用多排單層下弦加強(qiáng)型貝雷梁,每桁下橫向緊貼排列9片,貝雷梁上部采用工字鋼橫梁分配梁,分配梁上部布置有滑道梁,滑道梁采用10根P50鋼軌上蓋20 mm厚的鋼板與6 mm厚的拋光不銹鋼板的組合結(jié)構(gòu)?;懒貉刎惱琢和ㄩL(zhǎng)布置,鋼桁梁拼裝時(shí)作為桿件的支承結(jié)構(gòu),拖拉滑移時(shí)則作為滑道使用。滑道布置的整體布置如圖2所示。
對(duì)于56#~57#墩滑道的布置,每桁下方布置有1個(gè)1 500×700 mm的鋼箱梁作為滑道梁,上鋪有6 mm厚的刨光不銹鋼板作為滑動(dòng)面。具體如圖3、圖4和圖5所示。
2.3 其他拖拉措施
2.3.1 滑塊布置
上滑塊設(shè)置在鋼桁梁下弦節(jié)點(diǎn)處,上滑塊的高度根據(jù)鋼桁梁的預(yù)拱度設(shè)置,使鋼桁梁底部在滑移過程中始終處于水平狀態(tài)。上滑塊以鋼板焊接而成,底部安裝了MGE滑板做滑動(dòng)面。上滑塊寬750 mm,除了在拖拉過程中受力最大的E4滑塊長(zhǎng)2.0 m外,其余長(zhǎng)均1.4 m。為了避免在滑動(dòng)時(shí)頂卷下滑道的不銹鋼板,應(yīng)在每個(gè)滑塊在前、后兩端設(shè)置半圓形的倒角。滑塊與鋼桁梁采用與鋼桁梁底部焊接和吊桿連接雙保險(xiǎn)的固定方式,滑塊在懸空時(shí)不可拆除。
2.3.2 動(dòng)力系統(tǒng)布置
拖拉動(dòng)力系統(tǒng)為2臺(tái)上海同新機(jī)電公司TX200LJ連續(xù)千斤頂,每臺(tái)連續(xù)千斤頂采用一束10根φ15.2的鋼絞線拖拉。
連續(xù)千斤頂牽引端分配梁設(shè)置于1#支架群滑道梁的端部,與滑道梁焊接為整體。受力錨固點(diǎn)設(shè)置在鋼桁梁后端第二個(gè)和第三個(gè)橋面板橫梁的下方,并加固了鋼桁梁橋面板橫梁。
2.3.3 限位導(dǎo)向裝置的安裝
為了保證鋼桁梁前進(jìn)方向的準(zhǔn)確性,在鋼桁梁滑道兩側(cè)安裝了糾偏限位裝置。其中,一種為限位導(dǎo)向輪,用于保持鋼桁梁拖拉的前進(jìn)方向;另一種為側(cè)向糾偏裝置,用于鋼桁梁靜態(tài)安裝時(shí)矯正千斤頂?shù)倪M(jìn)行方向。限位導(dǎo)向輪和側(cè)向糾偏裝置交錯(cuò)安裝在滑道梁上,與鋼桁梁下弦底板的距離為1.5 cm。這樣能有效防止鋼桁梁在拖拉過程中的偏位過大,避免過程糾偏。
2.4 鋼桁梁拖拉施工
在不銹鋼板頂面涂抹潤(rùn)滑劑,預(yù)緊鋼絞線,并清理橋面;相關(guān)的機(jī)械、人員就位,準(zhǔn)備拖拉作業(yè)的指揮與聯(lián)系用的對(duì)講機(jī)和信號(hào)旗;開始第一次拖拉施工,鋼桁梁拖拉過G107國(guó)道至京廣鐵路旁邊。具體分為以下4步:①拖拉鋼桁梁向56#墩方向滑移12 m,使前端E0滑塊托空;繼續(xù)前進(jìn)21.5 m,跨過G107國(guó)道,鋼桁梁前端鼻梁至B滑道梁上方;在鼻梁下方布置200 t的豎向千斤頂和MGE滑板,200 t豎向千斤頂起頂,消除鋼桁梁前端撓度,拖拉鋼桁梁前進(jìn)1.5 m,使E0滑塊移動(dòng)到B滑道梁;拆除200 t豎向千斤頂,繼續(xù)拖拉鋼桁梁向56#墩方向前進(jìn)22.4 m,使鋼桁梁前端滑移至第4個(gè)臨時(shí)支墩(L4)。②按鐵路局既有線施工計(jì)劃,封鎖京廣鐵路下行線120 min,拖拉鋼桁梁向56#墩方向前進(jìn)14 m,使鋼桁梁前端至京廣鐵路上行線限界處;連續(xù)利用垂直天窗兩次,封鎖京廣鐵路上、下行方向40 min,拖拉鋼桁梁向56#墩方向前進(jìn)9 m,鋼桁梁前端鼻梁至A滑道梁上方;在滑道梁上鼻梁下方布置200 t豎向千斤頂和MGE滑板,200 t豎向千斤頂起頂,消除鋼桁梁前端撓度,繼續(xù)拖拉鋼桁梁前進(jìn)1.5 m,使E0滑塊移動(dòng)到A滑道梁。③按鐵路局既有線施工計(jì)劃,每次要點(diǎn)封鎖上、下行方向40 min,點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行鋼桁梁拖拉作業(yè),每次拖拉5 m,共5次要點(diǎn),直至鋼桁梁拖拉至設(shè)計(jì)位置。④鋼桁梁落梁、鋼梁拖拉到位后,拆除56#墩墊石上的A1滑道梁;在墩頂設(shè)計(jì)位置布置鋼墊塊、630 t豎向千斤頂和100 t水平調(diào)整千斤頂;豎向千斤頂起頂鋼桁梁,在56#和57#墩墊石頂安裝鋼墊塊,千斤頂下落,將鋼桁梁支撐于鋼墊塊上;拆除全部滑塊和1#~3#墩臨時(shí)支架上的滑道梁;利用千斤頂微調(diào)鋼梁的位置并落梁,安裝支座板連接螺栓,鋼梁拖拉施工結(jié)束。
鋼桁梁拖拉施工過程圖6和圖7所示。
2.5 拖拉和就位控制措施
2.5.1 拖拉過程中的制動(dòng)措施
為了防止因沖擊振動(dòng)、強(qiáng)風(fēng)等而導(dǎo)致鋼梁向前滑動(dòng),在鋼梁后端61#墩頂安裝了2臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī),并配合有5組滑輪組制動(dòng),拖拉時(shí)隨鋼梁前進(jìn)不斷放松,并保持鋼絲繩拉直。
2.5.2 拖拉過程中的測(cè)量控制
鋼桁梁在拖拉過程中的測(cè)量控制主要分為2方面:①觀察鋼桁梁的中線偏移情況,以便在拖拉過程中通過連續(xù)千斤頂糾偏;②觀察支架變形和基礎(chǔ)沉降情況,從而確保支架安全。
2.5.3 就位前細(xì)部調(diào)整措施
由于57#墩比56#墩矮1.08 m,所以,鋼桁梁兩端應(yīng)同時(shí)下落60 cm,固定鋼桁梁56#墩的支座,并逐層下落57#墩一側(cè)的鋼梁。鋼梁下落到位后,如果與設(shè)計(jì)位置不符,則需在墩位處縱橫向移動(dòng)鋼梁。具體而言,首先由豎向千斤頂起頂鋼梁底面,使其離開支座頂板,然后通過設(shè)置在鋼墊梁上的縱橫向100 t水平千斤頂調(diào)節(jié)鋼梁的水平位置;鋼梁的水平位置調(diào)整到位后落下鋼桁梁,安裝支座板并連接螺栓。
3 鋼桁梁拼裝和拖拉施工的注意事項(xiàng)
鋼桁梁拼裝和拖拉施工的注意事項(xiàng)有以下8點(diǎn):①鋼桁梁在出廠前應(yīng)進(jìn)行預(yù)拼裝,從而消除加工公差和解決鋼板線性問題。在預(yù)拼裝時(shí),應(yīng)充分考慮天氣、氣溫等各種影響測(cè)量和鋼材物理性能的因素;現(xiàn)場(chǎng)拼裝完成后,應(yīng)嚴(yán)格檢查對(duì)位情況、栓釘質(zhì)量和線性控制情況,及時(shí)消除缺陷,避免與實(shí)際橋形存在偏差。②鋼桁梁異位拼裝和整體拖拉施工。在設(shè)計(jì)臨時(shí)支墩和支架體系時(shí),不僅要考慮其強(qiáng)度,還要檢測(cè)和計(jì)算剛度變化,尤其是滑道梁的剛度在施工前、后的變化。此外,滑道梁應(yīng)盡量采用一致的鋼結(jié)構(gòu)。③滑塊的加工和安裝一定要精細(xì),滑塊設(shè)計(jì)為Π型結(jié)構(gòu),MGE板黏接要牢固,板厚應(yīng)達(dá)到2 cm,滑道梁上4 mm厚的不銹鋼板與滑道梁應(yīng)采用滿焊方式焊接牢固。④由于56#~57#墩間滑道梁與57#~61#墩間滑道梁的剛度不同,所以,應(yīng)在57#墩上采取小梁過渡和無縫對(duì)接的施工方法,并在滑塊經(jīng)過擾度變化較大的區(qū)域時(shí)采取豎向千斤頂頂升的方法。如果在縱向滑移過程中出現(xiàn)滑塊脫空的情況,則應(yīng)及時(shí)采用千斤頂支頂,以保持支點(diǎn)受力,避免少量支點(diǎn)的集中荷載過大。⑤由于A,B,C三個(gè)滑道梁的頂寬只有70 cm,滑塊進(jìn)入C滑道梁后,應(yīng)控制頂推速度,并在限位滑輪與鋼梁間采用抄墊鋼墊塊的方式糾偏,控制中線偏移在2 cm之內(nèi)。⑥鋼桁梁在拼裝時(shí)需同步安裝上滑塊和下滑道,避免在頂梁安裝滑道和滑塊,從而降低施工難度。⑦必須在設(shè)計(jì)位置頂梁。如果需要在其他位置頂梁,則應(yīng)確保鋼梁內(nèi)有加勁板,并在千斤頂上設(shè)置高強(qiáng)度的分配梁,使鋼梁的加勁板和腹板受力,避免鋼桁梁變形。⑧108 m的鋼桁梁拖拉施工不僅會(huì)跨越G107國(guó)道,還會(huì)跨越運(yùn)輸繁忙的京廣鐵路,因此,施工周期較長(zhǎng),安全風(fēng)險(xiǎn)較大。由此可見,一定要編制詳細(xì)的施工方案,并報(bào)至公路和鐵路管理部門審批,施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照審批方案施工。
4 施工設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
本文提出的施工設(shè)計(jì)有以下7個(gè)優(yōu)點(diǎn):①56~57#墩支架的滑道梁采用1 500×700 mm的鋼箱梁,具有剛度大、擾度小的特點(diǎn),可使拖拉滑道平順,更有利于順利拖拉;②鋼桁梁端部設(shè)置了鼻梁,拖拉時(shí)能順利搭接到下一段滑道梁;③下滑道采用6 mm厚的不銹鋼板,具有剛度大的特點(diǎn),拖拉時(shí)不會(huì)使不銹鋼板卷曲;④上滑道設(shè)計(jì)了專用的長(zhǎng)1.4 m、寬0.75 m的滑塊,增大了下滑道的受力面積,避免了下滑道的變形;⑤上滑塊采用MGE滑板,其具有強(qiáng)度大、變形小,在拖拉中不會(huì)破損的特點(diǎn);⑥上滑塊前、后設(shè)有半圓形的角,能有效確保上滑塊在移動(dòng)時(shí)不會(huì)頂卷下滑道的不銹鋼板;⑦該設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)備充分,108 m的鋼桁梁拖拉施工順利完成,其在國(guó)內(nèi)重載鐵路異位拼裝整體拖拉鋼桁梁橋梁施工中的跨度是最大的,值得借鑒。
5 今后施工中需解決的問題
施工設(shè)計(jì)的滑道梁結(jié)構(gòu)應(yīng)前后統(tǒng)一,盡量避免兩種不同的滑道梁結(jié)構(gòu)順接;臨時(shí)支架設(shè)計(jì)應(yīng)采用受力簡(jiǎn)單、明確的結(jié)構(gòu),盡量減少受力結(jié)構(gòu)的層數(shù),并縮小滑動(dòng)面積;必須仔細(xì)考慮鋼桁梁拖拉系統(tǒng)的每個(gè)細(xì)節(jié),比如不銹鋼板的平整度、焊接質(zhì)量、MGE滑板的連接固定方式、導(dǎo)向輪的定位方式、上滑塊的加工精度、鋼桁梁的撓度控制等。