袁 全

（中鐵十八局集團第五工程有限公司 天津 300450）

1 工程簡介

北環(huán)鐵路分離式立交橋位于天津市現(xiàn)狀外環(huán)線與衛(wèi)國道交叉口以北約3.5 km處，橋梁全長746 m，為左、右兩幅，單幅全寬20.75 m。橋梁11?！?2＃墩跨越鐵路5股道及既有道路華糧道，從北到南依次跨越全程物流專用線、棉麻庫專用線、熱電廠專用線、北環(huán)下行線及北環(huán)上行線，除北環(huán)鐵路為電氣化鐵路外，其余均為非電氣化鐵路。北環(huán)鐵路為國鐵I級正線，每天通行117對列車，鐵路運營非常繁忙。華糧道與主干道躍進路相連，道寬7 m，是物流區(qū)、國儲東麗糧庫及當?shù)夭糠志用襁M出的唯一道路，車流量較大。北環(huán)上行線南側(cè)區(qū)域為基礎農(nóng)田，華糧道北側(cè)區(qū)域為池塘（見圖1）。

圖1 橋位平面

2 橋梁跨越既有線施工方案比選

橋梁跨越時需盡量減少對橋下交通的影響，跨越時可選方案為轉(zhuǎn)體法或頂推法施工，兩種方案優(yōu)缺點對比如下：

（1）轉(zhuǎn)體法施工對橋下交通運營影響小，跨越施工安全性高。由于轉(zhuǎn)體法工藝需求，施工時需在鐵路南、北兩側(cè)分別設置大尺寸深基坑，對鐵路邊坡及華糧道影響大，基坑防護工作量大；轉(zhuǎn)體梁體預制需沿鐵路東西向施作，占橋梁紅線區(qū)域外面積極大，需臨時征用大量農(nóng)田及魚塘用地，同時預制區(qū)地基承載力較差，需采用大量水泥攪拌樁對地基進行處理，會對基礎農(nóng)田造成不可恢復的破壞。

（2）頂推法施工同樣對橋下交通運營影響小，跨越施工安全性也較高。頂推法基礎設置簡單，頂推梁體可在橋位沿線范圍內(nèi)預制，無需大量征用基礎農(nóng)田及魚塘用地，占地面積較小且均在橋梁紅線范圍之內(nèi)，對周邊鐵路、公路環(huán)境及土地影響較小。

以上兩種施工方案均可滿足施工要求，但頂推法占地面積較小，對周邊環(huán)境破壞小，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，故選用頂推法施工。

3 頂推施工方案概述

3.1 頂推施工原理

頂推法施工原理為頂推段箱梁通過滑塊作用于支撐墩上進行預制，待箱梁主體施工完畢，通過千斤頂借助滑道、滑塊等滑動裝置，克服滑塊與滑道之間的摩擦以達到使梁體向前運動的目的。頂推過程中對梁體位置進行跟蹤觀測，利用導向糾偏裝置進行糾偏，準確就位后落梁，更換正式支座［1］。

3.2 頂推工程概況

跨鐵路連續(xù)梁總長110 m，梁高2.9 m，頂推段長度為62 m，頂推就位后兩側(cè)24m為后澆段（見圖2）。橋梁頂推采用雙幅同步頂推，頂推距離為52 m，頂推運行軌跡位于半徑為4 500 m豎曲線上坡段，坡度為＋1.42%，單幅頂推重量為3 618 t，采用點式滑道，單點頂推。

圖2 立交橋跨越鐵路立面（單位：cm）

3.3 工程頂推重難點

（1）跨越鐵路橋梁跨徑為30 m＋50 m＋30 m，為減少頂推過程中梁體最大懸臂長度，需設置多組臨時墩來實施頂推［2］。頂推主跨跨度為50 m，由于跨度限制，需在鐵路中間設置一組L1＃臨時墩，該臨時墩無法與相鄰墩柱固結(jié)，該臨時墩加固形式直接影響頂推是否能順利進行。

（2）常規(guī)頂推施工均為直線頂推，頂推梁底板線形為直線，各個支撐墩高程均一致。而本工程頂推梁位于豎曲線上坡段，頂推梁底板線形及滑道安裝高程需與設計豎曲線一致，避免標高誤差導致頂推過程中梁體臨時墩受力不一致造成臨時墩損壞，施工精度要求極高［3］。

（3）臨時墩間最大跨度為23.2 m，前導梁長度為21.72m，導梁根部埋入混凝土梁體內(nèi)。在最大懸臂狀態(tài)時，鋼混結(jié)合部位的混凝土將承受全部導梁重量，如何保證前導梁的可靠性也是本工程的難點之一。

（4）箱梁頂推就位精度要求允許誤差為10 mm以內(nèi)。本橋重量大、跨度長，且頂推軌跡為豎曲線，箱梁頂推就位精度難以保證。

4 工程實施過程

4.1 臨時墩施工

4.1.1 臨時墩布置

橋梁頂推共設置9組支撐墩，其中3組為混凝土永久主墩，6組為臨時墩。各支撐墩之間間距分別為4.8 m、23.2 m、22 m、10 m、10 m、10 m、10 m、10 m。

單組臨時墩采用4根鋼管連接而成，鋼管埋入承臺1.5 m，墩頂鋪設一層4 cm鋼板，作為滑道及限位裝置基礎平臺（見圖3）。各支撐墩 （11＃～L2＃、12?！獿3?！獿4＃、13?！獿5＃～L6＃）縱向及橫向之間采用方鋼及鋼管柱焊接成為整體，保證支撐墩在頂推中組合受力。

圖3 臨時墩結(jié)構(gòu)

4.1.2 L1＃墩加固方案

箱梁頂推時由12＃墩位向L1＃墩位方向運行，12＃墩與L1＃臨時墩之間跨度為22 m并位于鐵路中間，L1＃臨時墩無法與相鄰墩柱采用方鋼固結(jié)加固?，F(xiàn)場采用4道直徑32 mm精軋螺紋鋼將L1＃臨時墩與12＃永久墩相連以對L1＃臨時墩進行加固，12＃永久墩已與L3＃、L4＃墩固結(jié)為1個整體。在L1＃墩及12＃永久墩后分別安裝1道雙拼 40b型鋼作為精軋螺紋鋼后背橫梁，每個滑道位置外側(cè)穿設2根精軋螺紋鋼將L1＃與12＃永久墩相連，精軋螺紋鋼張拉端設置在12＃永久墩處（見圖4）。

圖4 L1＃臨時墩加固

經(jīng)計算，頂推過程中L1＃臨時墩所受最不利水平推力為1 318 kN，每個滑道位置所受水平推力為659 kN。在頂推前給予每根精軋螺紋鋼165 kN初張拉力（頂推過程中L1＃臨時墩所受水平推力的25%），以此來減少L1＃臨時墩頂推過程中墩頂水平位移。頂推時對L1＃臨時墩墩頂位移進行實時監(jiān)測，根據(jù)墩頂位移隨時調(diào)整精軋螺紋鋼張拉力，保證L1＃墩的穩(wěn)定。

4.2 滑道安裝

4.2.1 滑道整體布置

該工程頂推滑道采用點式滑道，單幅頂推梁9組支撐墩對稱設置18塊滑道梁，每個墩位2塊，滑道中心間距7.3 m。滑道梁長1.8 m，頂寬1.2 m，高度為75 cm，采用Q345D鋼板焊接成箱室結(jié)構(gòu)。

4.2.2 安裝工藝

滑道安裝標高與箱梁頂推豎曲線軌跡需保持一致，單個滑道安裝標高控制在1 mm以內(nèi)，同墩號兩滑道相對高差控制在2 mm以內(nèi)。滑道長度為1.8 m，根據(jù)坡度計算，滑道前后端高差為26 mm，標高調(diào)整好后先將滑道與基礎平臺滿焊固定，固定完成后底部使用強度80 MPa高強灌漿料填封，保證滑道底部無空隙。頂推過程中滑道上滿鋪聚四氟乙烯板滑塊［4］，滑塊尺寸為 120 cm×60 cm×3 cm，抗壓強度不小于15 MPa，同時現(xiàn)場備用部分20 mm、25 mm、35 mm、40 mm滑塊及部分1 mm厚鋼板，防止施工誤差導致梁底滑塊脫空，保證頂推過程中各個臨時墩受力均勻。

4.3 頂推梁預制

頂推梁體預制區(qū)位于華糧道北側(cè)池塘區(qū)域，地基處理使用水泥攪拌樁，保證地基承載力不低于200 kPa。頂推梁滿堂支架搭設完成后使用沙袋按1.2倍梁重超載預壓，消除支架及地基非彈性形變［5］。

預制底模采用18 mm厚優(yōu)質(zhì)木膠板，底板線形按頂推豎曲線線形2 m一道控制標高，同時結(jié)合地基、支架的彈性變形量及箱梁預拱度按二次拋物線進行底模預拱度分配，從而確定底模標高。底模鋪設時采用儀器實時測量，確保兩條滑道處底模標高偏差不大于±2 mm。

4.4 前導梁安裝

4.4.1 安裝方法

前導梁長21.72 m，由兩片1.5 m寬鋼箱結(jié)合而成，兩片導梁鋼箱通過φ219mm鋼管橫聯(lián)形成一體［6］。導梁高1.6～2.78 m，全寬8.8 m。導梁分四段（前段8 m、中段一7m、中段二5m、預埋段1.72m）。導梁施工時先將預埋段澆筑至箱梁內(nèi)，預埋段部分混凝土安排經(jīng)驗豐富的振搗工仔細振搗，保證該部位混凝土質(zhì)量。

箱梁張拉完成后在支架上進行導梁拼裝，導梁全部節(jié)間的拼裝應平整，中線允許誤差不大于5 mm，縱、橫向底面高程允許偏差為±5 mm。

4.4.2 前導梁預頂

為檢驗導梁與主梁連接部位強度，避免在頂推過程中因連接處強度不夠造成連接處混凝土開裂，本工程首次提出了前導梁預頂方案，模擬頂推最大懸臂受力狀態(tài)，對導梁進行向上預頂來提前檢驗鋼混結(jié)合部位強度（見圖5）。

圖5 前導梁預頂

前導梁采用單幅兩片鋼箱同步、分級加載的方法進行預頂。每片鋼箱下使用1臺400 t千斤頂，千斤頂加載時首先加載至克服導梁自重時的頂力，然后加載至荷載總量的50%，隨后逐級加載，每級加載量為總重的10%，并對鋼導梁與主梁連接處混凝土及導梁自身應力應變進行實時監(jiān)測，避免導梁變形或混凝土開裂。

4.5 頂推過程

頂推初始啟動力339 t。單幅橋頂推選用2臺ZLD300連續(xù)千斤頂，每個千斤頂通過15根φ15.24mm鋼絞線與梁尾端的拉錨器相連共同組成牽引系統(tǒng)［7］。鋼絞線安裝時逐根使用25 t千斤頂施加3 kN左右的力預緊，保證牽引索均勻受力。

4.5.1 試頂推

正式頂推前先試頂2 m，試頂時記錄相關(guān)參數(shù)：頂推力大?。ㄓ糜谟嬎隳Σ料禂?shù)）、頂推速度、各種設備運轉(zhuǎn)情況、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點的受力情況、梁體監(jiān)測情況［8］。試頂推相關(guān)參數(shù)應符合設計要求方可進行正式頂推。

4.5.2 正式頂推

正式頂推先采用手動模式，梁體移動后利用筆記本中控臺控制連續(xù)自動頂推系統(tǒng)進行自動同步頂推［9］。頂推時工人連續(xù)放滑板，相鄰兩塊滑板間隙需小于5 cm，直至頂推完成?；逦谷霑r需將表面雜物清理干凈并涂刷硅脂以減少摩擦力。頂推時如滑板發(fā)生脫空或無法喂入，立即更換不同厚度滑板保證梁底與滑道接觸面鋪滿滑板。

4.5.3 頂推限位糾偏方法

頂推過程中對梁體軸線偏位進行實時監(jiān)測，每頂推2 m報橫向偏移位置，同時對梁體進行動態(tài)糾偏。糾偏方法如下：

（1）擋塊限位

滑道制作時在滑道外側(cè)加設1個2 cm高限位檔。為防止限位擋卡住滑塊，本工程僅在滑道外側(cè)設置限位擋，滑塊貼近限位擋塊續(xù)放（最大距離不超過2 cm），通過限位擋限制滑塊偏移來進行梁體運動軌跡限位。

（2）限位滾輪限位及糾偏

利用布設在箱梁邊腹板兩側(cè)的共18組限位導向裝置進行梁體限位及糾偏［10］。限位裝置采用工字鋼焊接成梯形骨架，與梁體邊腹板接觸面設置導向輪，導向輪使用高強螺栓絲桿與骨架相連，導向輪距離箱梁接觸面預留1～2 cm空隙。頂推時可通過人工調(diào)節(jié)絲桿的長度調(diào)整導向輪與箱梁之間的間隙來進行導向與糾偏（見圖6）。

圖6 人工調(diào)節(jié)限位滾輪

（3）千斤頂糾偏

頂推過程中梁體出現(xiàn)橫向偏移，說明2個牽引處受力不一致，需調(diào)整2臺千斤頂拉力大小來實現(xiàn)糾偏［11］。手動調(diào)整千斤頂拉力，如梁體往東側(cè)偏移，說明西側(cè)牽引力大于東側(cè)牽引力，則適當增大東側(cè)千斤頂拉力；如梁體往西側(cè)偏移，說明東側(cè)牽引力大于西側(cè)牽引力，則適當增大西側(cè)千斤頂拉力。通過以上方式來保持牽引處受力一致，可起到調(diào)整梁體位置的作用。

4.6 落梁

頂推完成后利用12臺600 t千斤頂同時均勻?qū)⒘后w頂起5 cm，然后拆除滑板、滑道及導梁后進行落梁。11＃墩、12＃墩交替落梁，每次落梁高度為10 mm，落至設計高程后與永久支座進行連接完成整個落梁過程［12］。

5 結(jié)束語

北環(huán)鐵路分離式立交橋頂推歷時4 h順利完成，頂推平均速度為12 m/h。頂推過程中L1＃臨時墩位移未超限，前導梁鋼混結(jié)合部位混凝土未見異常，頂推就位精度滿足設計要求，未使用備用糾偏措施。頂推就位后各項技術(shù)指標及梁體應力均符合設計及規(guī)范要求。

工程通過臨時墩與主墩組合加固，保證了臨時墩穩(wěn)定；通過對滑道標高精確控制，保證了頂推梁運行軌跡與設計豎曲線一致；通過前導梁預頂技術(shù)，保證了前導梁的可靠性；通過一系列糾偏技術(shù)的運用，確保了梁體就位精度。該頂推技術(shù)的成功運用，解決了以往頂推過程中出現(xiàn)的臨時墩位移超限、頂推同步性差、導梁與主梁結(jié)合部位混凝土開裂、就位精度差等難題，可為以后類似橋梁施工提供一定的參考。