大跨径钢桁梁长距离顶推施工

大跨径钢桁梁长距离顶推施工

刘志波

中铁十四局集团有限公司山东省潍坊市261000

摘要：本文以中铁十四局第四工程有限公司蒙华铁路MHTJ-23标项目承建的跨引江济汉特大桥（1-96m）钢桁梁为背景，介绍了跨河道大跨径钢桁梁长距离顶推施工工艺，并对施工中的关键技术问题进行了分析，弥补了国内大跨径钢桁梁长距离顶推施工的空白，产生了巨大的社会效益和经济效益。

关键词：蒙华铁路；大跨径钢桁梁；长距离顶推；关键技术；社会效益；经济效益

AbstractThispaperintroducesthelong-distancetopofthelong-spansteeltrussgirderacrosstheriverchannelwiththecross-riverJiangjihanBridge(1-96m)steeltrussgirderconstructedbytheMHTJ-23projectoftheMenghuaRailwayofChinaRailway14thBureauFourthEngineeringCo.,Ltd.Pushingtheconstructionprocessandanalyzingthekeytechnicalproblemsintheconstruction,makingupfortheblankoflong-distancethrustingconstructionofdomesticlarge-spansteeltrussgirder,resultinginhugesocialandeconomicbenefits.

Keywordsmenghuarailway;longspansteeltruss;longdistancepush;keytechnology;socialbenefit;economicbenefit

1前言

钢桁梁技术在国内外已广泛地被采用在公路桥、铁路桥的跨路、跨渠施工中，是较为先进的施工方法。钢桥可以根据不同的条件要求建成多种形式，其种类比其他材料制造的桥梁更多，主要可分为梁式体系、拱式体系及组合体系。其主要特点是跨越能力大、工厂化制造、便于运输、安装速度快、构件易于修复和更换。目前尚没有成熟的顶推技术，长距离顶推施工则更是经验匮乏

2工程概况

中铁十四局第四工程有限公司蒙华铁路MHTJ-23标项目承建的跨引江济汉特大桥全长575.36米，共16跨，其中第3跨以1-96m钢桁梁的结构型式跨越引江济汉渠道。水渠设计流量水位为31.59m，渠底高程为26.00m。主墩2#、3#墩分别位于渠道两岸一级护坡上。钢桁梁小里程侧为路基，宽12.05m，填高9m，路基设计纵坡为5.6‰。

主跨跨中不设临时支墩，顶推跨度大，全节段拼装，一次顶推就位；采用96m主梁+60m导梁组合，全长156m，对顶推精度要求较高；落梁高度达228cm，最大支垫高度达316cm，落梁风险较大，保证措施要求高；主梁跨越引江济汉渠，风荷载较大（W=0.52kPa）。

3关键技术难点

3.1技术难点

关键技术：本施工工法的关键技术是采用桥头路基段填筑拼装场地，中间墩位搭设临时支架，长距离顶推至落梁位置施工。

跨引江济汉特大桥钢桁梁施工关键技术研究难点为：

（1）确定钢桁梁施工时各项主要参数；

（2）测量和试验检测的实用方法；

（3）钢桁梁施工工艺及机械化配套使用方法；

（4）钢桁梁施工的安全性评价体系及评价方法确定。

4施工工艺操作流程及操作要点

钢桁梁施工工艺流程图如图1所示：

图1施工工艺流程图

4.1临建工程

4.1.1拼装场施工

拼装场地平台利用0#台后侧的路基，长度120m；路基两侧填筑均加宽5m，总宽度22.05m。拼装场地共设置4条基础，其中龙门吊基础长120m，钢桁梁滑道基础长105m。导梁、主桁梁均采用40t龙门吊机拼装，龙门吊机跨度18.42m。钢梁构件运输至拼装场后方，利用龙门吊下车拼装。

4.1.2临时支架体系

分别在1#、2#、3＃墩处设置临时墩A、B、C，作为钢桁梁顶推支架，支架分三部分组成：立柱、连接系、滑道梁。

（1）临时墩A

临时墩A采用φ125cm钻孔桩基础，桩长20m，共16根，按纵桥向间距为2.4m，横桥向桩间距3m布置。使用φ800mm×12mm钢管作为支架立柱，钢管底端与预埋钢板焊接，螺旋管之间使用I40工字钢连接。

（2）临时墩B、C

临时墩B、C斜向支撑采用φ1500mm×16mm的钢管，钢管内灌注C40混凝土。斜向支撑与承台上预埋钢板焊接，墩身两侧斜向支撑顶间距为14m，横向间距为12m，一个临时墩共4根斜向支撑。同侧斜撑通过I40工字钢进行连接，异侧斜撑通过φ630mm螺旋管与墩顶预埋钢板焊接固定，预埋钢板中部预留φ100mm孔道，使用钢绞线对两侧斜撑进行对拉确保整体稳定性。

（3）滑道梁

墩顶安装两条滑道梁，滑道梁之间使用3根I40工字钢进行横向连接，确保滑道梁横向稳定。滑道梁两侧设置限位挡块，防止顶推过程中横向出现较大偏位。为了减少滑动时摩擦力，滑道梁顶面焊接不锈钢复合板。

4.2钢桁梁拼装

根据钢梁的结构形式及龙门吊机的架设方法，每个节间钢梁拼装顺序如下图3所示

图3钢桁梁拼装图

4.2.1拼装工艺

（1）捆吊：拴捆前检查由预拼场发来的杆件是否符合拼装顺序，杆件用专用吊具拴捆、起吊，使弦杆等尽可能保持水平，竖杆和斜杆尽量保持安装时的倾角。

（2）对孔杆件起吊就位后对孔穿入钉栓对好孔眼后，先在栓孔群四周打入四个定位冲钉，随即安装4～6个工作螺栓，确认板缝间无任何杂物时，即拧紧螺栓，同时安装其余栓孔的冲钉和高强度螺栓。

（3）杆件拼装时，为保证拼装线形，主桁杆件需按孔眼总数的60%均匀分布打入冲钉和上足40%的高强度螺栓，其他杆件上足50%冲钉和50%的高强度螺栓，并作一般拧紧后方能松钩。第二步将全部冲钉换成高强度螺栓后，按工艺进行初拧和终拧，终拧后的螺栓检查合格后，用油漆作标志。

（5）预拱度调节：利用支撑在滑道梁顶面的千斤顶将钢梁顶起，调整滑块顶面的抄垫钢板厚度，调整合格后，方可进行螺栓施拧。

4.2.2高强度螺栓施拧

（1）施拧工艺试验

高强度螺栓施拧采用扭矩法施工，施工前做好施拧工艺性试验。

（2）高强度螺栓施拧检查方法

①初拧检查：采用0.3kg小锤敲击螺母一侧，手按住相对的另一侧，如颤动较大者为不合格，应再初拧，同时用0.3mm塞尺插入杆缝，插入深度小于20mm者为合格，合格后划线。

②终拧检查：首先检查初拧划线，在终拧后查看螺母的转动角度，即可判断是否漏拧，同时也可发现垫圈、螺杆是否转动，然后用标定好的手动带响扳手检测扭矩值。

③采用扭矩法对所有终拧螺栓进行检查。检查需在该节点螺栓全部施拧完后24小时内完成。

4.3顶推施工

4.3.1施工流程

钢桁梁顶推施工工艺流程如图3所示

图3顶推施工工艺流程图

4.3.2施工方法

（1）钢梁拼装完成后，在顶推滑移支撑点处布置千斤顶将该段钢梁顶起，退出所有拼装垫块（侧移至滑道外），同时落梁于滑动垫块上。顶推时，直接对滑块进行顶推，滑块底部安装MGB板，与滑道梁顶面不锈钢复合钢板之间的摩擦系数小于滑块顶面与钢梁间的摩擦系数，此外，滑块安装在节点拼接板后方可作为滑块与钢梁的纵向限位，确保滑块与钢梁同时滑动。在临时墩滑道梁大里程端均设置设千斤顶反力座，并设置一套顶推设备。6台千斤顶同步进行顶推，抵消各临时墩之间摩擦力对临时支架造成的水平荷载。

（2）全梁共分三次顶推，第一次顶推67.05m，第二次顶推96m，第三次顶推66.35m，顶推长度共229.4m。

（3）完成一个节间的顶推之后，在支点处起顶，利用手拉葫芦将滑块通过滑道梁退回至下一节间的节点处，换上相应位置的拼装垫块、落顶，准备下一轮钢梁顶推。抄垫材料使用钢板，抄垫顶高程结合实际安装情况和预拱度要求确定，需确保多层垫块板之间的整体性。

（4）为减小钢梁顶推过程中出现的横向偏位，在滑道梁上设置限位板及纠偏装置。

4.4落梁

导梁拆除后，切割滑道梁，开始进行落梁施工，落梁高度228cm，每次落梁10cm，两端交错进行，每端落梁23次。顶、落梁施工必须两侧交替进行，严禁同时起落。两端高差不得大于5cm，未施顶的一端应落在稳固的支垫结构上。首先对小里程端落梁5cm，落于安全支座上之后，对大里程端落梁10cm，如此，两端高差始终不超过5cm，交替进行，直至钢梁落于永久支座上。

4.5支座安装

支座底板与支承垫石间的缝隙采用重力式灌浆，水泥砂浆配合比由试验确定，且不应泌水。灌浆的同时制作同条件养护试块，灌浆料8h抗压强度不小于20MPa，24h抗压强度不小于40MPa，28d抗压强度不小于50MPa，56d后强度不降低。

4.6桥面系施工

附属工程包括人行道、检查设施、排水、电缆槽、伸缩缝、桥面防水体系、挡砟墙、接触网支架、防落梁措施等。

4.7线型监控措施

4.7.1线型监控

（1）临时墩的沉降测：分别在临时墩A～C的分配梁上设置沉降观测点，在钢梁顶推过观程中，在每完成一个节间的顶推时，对沉降观测点进行测量记录，对沉降数据进行分析。

（2）顶推过程中钢桁梁中线观测：在钢梁桥面板上做中线标记点。顶推时时，使用全站仪对钢梁中线进行观测，当出现偏差超限（≯5cm）时及时进行纠偏。在钢梁剩余最后一个节间即将就位时，开始不间断地观测和精确地纠偏，使钢梁首尾中线偏差控制在3cm范围内。最后就位时钢梁首尾中线控制在1cm以内。

（3）顶推过程中变形观测：在导梁前端设置观测点，每完成一个节间的顶推时，进行观测，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，此时测量人员加密监测频率；达到该工况下理论计算值的110%时，停止顶推，在各方对顶推结构进行全面检查及分析、讨论后再继续施工。

4.7.2应力监控

确保在整个施工过程中结构处于绝对安全状态，在钢桁梁、临时支墩受力较大的部位安装应力测试仪器。按现场施工的流程和工序测得大量数据，利用高效计算机程序，对数据进行分析处理，与原设计进行比较和误差分析，并确定结构是否安全。

5结束语

大跨径钢桁梁长距离的顶推施工，有效缩短了工期，确保了钢桁梁质量与安全。与传统的桥位拼装相比，人工材料投入少，工序简单易于掌握；利用桥后路基作为拼装场地，降低了成本；采用临时支架作为顶推支墩，不影响渠道环境，不影响通航，保护了生态环境，为同类钢桁梁施工提供了成熟案例。

参考文献

[1]铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005/J461-2005).

[2]铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程(TB10110-2011)

作者简介

刘志波，男，毕业学校：兰州交通大学，高级工程师，毕业时间：2004.07，所学专业：桥梁工程建筑材料专业，项目经理，技术与管理方向。