双转体钢桁梁桥铁路站场上方纵移快速合龙施工关键技术

双转体钢桁梁桥铁路站场上方纵移快速合龙施工关键技术

赵玉宝

中铁六局集团北京铁建公司

摘要：双转体钢桁梁桥在既有铁路站场上方合龙时，合龙口跨越多条既有线、并全部位于铁路上方，合龙杆件的安装、桥面板的安装、梁体补涂以及涉及的高强螺栓施工和焊接作业等，均对既有铁路线路、接触网等铁路设备和列车的运行安全影响较大。创新的采用“支座预偏、纵向移动、小车封闭”的施工工艺，在保证既有铁路运营绝对安全的前提下，实现了精准、快速的合龙，形成了新的铁路上方钢桁梁合龙技术。

关键词：钢桁梁  高速铁路  纵移合龙   

一、工程概况

廊坊市交通中心工程主桥采用（119+268+119）m上加劲钢桁梁的钢结构形式，全长506m、标准宽度32.2m，钢桁梁结构高度42m，钢桁梁总重15934t。本工程采用双转体的形式，分京沪高速铁路侧和京沪普速侧进行钢桁梁的转体工作，转体结束后连接防护小车并固定，将钢桁梁从普铁侧向高铁侧顶推30cm，进行合龙段施工。

二、技术特点

（1）本技术优化了常规的钢桁梁合龙用短节杆件，创新的以单侧梁体预偏、单接口的形式进行合龙，减少了合龙口杆件连接数量，能加快合龙的快速和准确度，更好的控制。

（2）本技术创新的利用主墩支座自身位移量来实现钢桁梁快速的纵向顶推对接，操作简单、快捷，无需相关临时结构设置；通过对支座的交叉顶推，可实现梁体合龙前端的精确对位，为快速合龙创造了条件。

（3）本技术创新的应用了分体式、全封闭、自移动、轻型合龙防护小车，钢桁梁双转体，在两侧梁端各安装一台防护小车，等转体结束后，将两个小车进行合并，将合龙口与既有铁路间形成硬隔离，实现在铁路上方合龙口的快速封闭，合龙结束后又可自行移动至铁路范围外拆除。

（4）合龙小车采用全封闭的形式，材质使用轻型钢结构施工，拥有很好的承重能力，可以有效的保护和防止焊渣、螺栓、雨水坠落到铁路线路上，该小车的优点既可以分离也可以合并，这样会使得小车自身的重量很轻，长度也会减小，也会加快小车移动的速度，以及抵抗杆件坠落的冲击荷载。

（5）本技术的应用，为钢桁梁在铁路站场上方合龙提供了一种新的方法，不影响既有铁路的运营情况下，保证精确、安全、快速的合龙，对以后该种施工起到启蒙和示范作用。

三、关键技术

本技术适用于钢桁梁双转体桥（墩底平转）在既有铁路上方合龙施工，也适用于上跨其他建构筑物合龙施工，能够实现安全、快速的合龙。

首先，将单侧钢桁梁利用支座自身活动量向边跨侧预偏一定的距离进行拼装，预偏量需保证转体时两侧梁体不发生碰撞，两幅钢桁梁杆件全部安装、不预留合龙杆件，并在合龙口的两侧梁端各安装一台封闭合龙小车。两台小车应移动到合龙口，对转体完成的桥梁进行合龙。然后将预偏桥梁向跨中方向顶推，以单接口的形式将两侧梁体主桁进行连接，补齐桥面板和挑臂，完成合龙段的施工。最后，将合龙小车移动至主墩处进行拆除，合龙正式完成。

3.1 施工工艺流程

3.2 操作要点

本关键技术以廊坊市交通中心工程光明道上跨京沪高铁、京沪铁路立交桥为研究对象，该工程钢桁梁分两幅进行拼装，然后同步转体跨越京沪高铁和京沪铁路，合龙口位于京沪铁路四条线路的上方。邻近京沪高铁侧钢桁梁跨度为（119+138）m、邻近京沪铁路侧钢桁梁跨度为（119+130）m，桥梁宽度为32.2m，其中主桁间距为24.2m、外侧设置4m宽挑臂。邻近京沪铁路侧钢桁梁拼装时，利用支座位移量向边跨侧偏移30cm，此偏移量能够满足两侧梁体在转体过程中不发生碰撞、且安全距离为8.6cm。同时，杆件在拼装时全部吊装完成，合龙口预留2m桥面板后装。主要施工步骤如下：

3.2.1 单侧钢桁梁支座预偏拼装

单侧钢桁梁在拼装时，向边跨侧预偏30cm,此预偏量利用支座自身的位移来实现。墩身顶部安装支座2个，为特制支座，自身前后方向均有35cm位移量、左右方向均有2cm位移量。在支座安装时，支座下摆安装在垫石上的设计位置，上摆向边跨侧偏移30cm,上、下摆之间用12根φ20mm螺栓连接固定，并在支座四角安装4个临时固结装置，一是连接垫石与钢桁梁，在转体时提供足够的扭力；二是固定支座四角，防止支座的偏移在后续施工过程中发生位移。支座和临时固结装置安装完成后，开始钢桁梁的拼装，将钢桁梁与支座上摆利用螺栓进行连接。

钢桁梁拼装结束后，在两侧梁体合龙前端安装防护小车，小车走行轨道利用梁下永久检查车轨道，轨道为工字型。单个防护小车沿梁体横向上长34.7m（宽出桥面2.5m）、沿梁体横向上长2.37m。每台防护小车设置2组走行轮，每组为双排轮反扣在工字型轨道底部。合龙防护小车为机械式，有人员进行操作方可移动，小车自身自带发电机，发电机使用汽油进行供电，小车采用的是钢结构为轻钢桁架形式，设置安全防护栏杆，栏杆材质为1.5cm的钢丝网，栏杆设置15cm高挡脚板，并用铝板对最下端进行满铺。走行轮前后设置紧固装置，防止小车发生移动。防护小车安装完成后，对梁体线形进行监测，通过对边跨补充压重，调整线型至转体前状态。

3.2.2 双转体施工

钢桁梁转体体系设置在主墩上、下承台之间，采用一体式的转体支座，牵引动力为2台500t穿心千斤顶。防护小车首先为两台分离形式，小车之间采用高强螺栓进行连接，螺栓间距1.5m，小车使用防火布对接缝进行覆盖并采用条形钢板进行钉紧，转体之前小车在桥梁两端设置，可以配合桥梁进行两端压重、走行轮锁死，防止小车发生移动。

转体过程中，对钢桁梁的应力、变形、震动加速度等进行自动化监测，确保转体过程的安全，同时精确控制梁体就位线，防止发生超转和欠转的现象，为下步精确合龙做准备。转体结束后，继续对钢桁梁进行姿态调整，保证合龙对接口标高及平面位置顺接，使合龙端口“调平”，然后锁定球铰准备下步施工。

3.2.3 钢桁梁纵移施工

钢桁梁纵移借助主墩墩顶支座的自身位移来实现在桥梁主墩与边墩中间的钢梁下方设置辅助滑到用来支撑桥梁。纵移时，边跨侧的辅助滑道继续承受压力，随梁体一同纵移，在滑道走行轮下方放置1cm厚的MGE滑块，减小走行轮与地面钢板间的摩擦力。

由于钢桁梁拼装时，主墩支座已预偏30cm，在钢桁梁纵移、支座解除时，受钢桁梁非对称结构的影响，会产生向跨中方向的力，使钢桁梁向跨中方向移动。为确保安全，在钢桁梁21#主墩垫石跨中侧布置2台400t千斤顶，在边跨侧布置2台400t千斤顶。在主墩和边墩处设置千斤顶，边墩千斤顶先对落梁挡块进行出顶支撑，然后主墩处千斤顶利用和保护剁交替顶梁的方式才慢慢消磨边墩产生的反力，因边墩在纵移时，梁体向主墩跨中方向移动，最终跨中的千斤顶按照每次出顶5cm的形式进行施工，最终将桥梁纵移到设计位置。

纵移邻近就位时，利用不同方向的4台千斤顶交替出顶，调整梁体前端的平面方向，使两侧梁体精确对接。纵移结束后，在辅助滑道处进行顶升，利用滑道自身可调节的20cm空间，继续调节梁体前端的高程，实现主桁连接孔群的精确就位。

同时，纵移前解除纵移侧防护小车的锁定，梁体移动过程中小车走行轮可在轨道上随梁体的移动而滑动，保证纵移时防护小车的安全。纵移结束后，立即恢复防护小车的锁定。

3.2.4 合龙施工

合龙的施工内容包括：2根下弦杆连接、2根上弦杆连接、2根斜腹杆连接、2m桥面板安装、2块挑臂安装、2根平联杆件安装、合龙口防撞墙施工、以及连接处的补涂装工作。

合龙段的施工顺序为：主桁杆件连接、防护小车轨道连接→桥面板安装→挑臂安装→外侧防撞墙及防护屏施工→K型上平联安装→补涂装施工→防护小车推至主墩处拆除。

合龙口位置：合龙口及防护小车位于京沪三线、京沪下行、京沪上行、京沪四道上方，防护小车底部距离接触网杆3.7m。

合龙温度要求：合龙时，尽量安排在环境温度与钢桁梁加工制造温度相同的时间段，若不满足也要在温度尽可能接近的时间段，降低钢桁梁的成桥误差。

合龙方案：合龙工作全部由封闭的合龙小车进行防护，在纵移结束后，首先连接6根主桁杆件，在升降车内人员站立实施操作；汽车吊在主桁范围内完成桥面板和挑臂的吊装；随后平联杆件的吊装再次利用汽车吊；然后，对已预制成型的防撞墙进行安装，再对合龙处进行补涂装；最后由防护小车在主墩处进行拆除工作。

3.3材料与设备

3.4 质量控制

（1）钢桁梁的拼装线形需满足设计要求，钢桁梁的拼装过程需逐项验收，高强螺栓初拧和终拧验收、摩擦系数检验、焊缝探伤、涂装检验等均应满足规范要求。

（2）钢桁梁转体前应精确测量梁体的平面、立面位置，以及梁体随温度变化曲线、计划转体时间段内梁体的准确位置等，确保预留间隙、合龙口的平面和立面位置满足转体要求。

（3）纵移顶推过程中，严格控制每次顶推的长度，每次出顶后立即对梁体进行调整，确保合龙口精确进行对接。

（4）合龙口杆件连接、焊接、涂装等工作应与桥梁同标准，在各项检测合格后方可准许防护小车的撤离。

（5）纵移结束后，利用主墩顶部的千斤顶和辅助滑道的顶升来调整合龙口处的平面和高程，直至螺栓孔群能够精确对位，严禁对螺栓孔进行扩孔或切割，影响合龙质量。

（6）纵移距离应考虑施工与钢桁梁加工制造温差的影响。

3.5 安全措施

（1）转体工序、纵移工序应利用BIM技术进行模拟，防止过程中两侧梁体发生碰撞。

（2）合龙小车应根据钢桁梁进行设计、计算，充分考虑施工荷载、冲击荷载、结构变形、稳定性等，保证使用过程中的安全。

（3）纵移施工时，合龙端头严禁放置任何物品及机械，合龙所需的材料等需放置在远离合龙口处并牢固固定。

（4）合龙小车在不移动时应立即将紧固装置拧紧、走行轮锁定，并派专人盯控，防止在施工过程中发生移动。

（5）纵移时，对梁体的应力变化和变形进行监测，对后方辅助滑道处的应力变化进行监测，以及辅助滑道钢管柱的应力和变形进行监测，保证纵移过程的安全。

（6）千斤顶等设备进场后，应出具各项检验材料和合格证，并在地面处对设备进行调试。

（7）合龙所涉及的吊车、升降车等设备，严禁伸出桥梁投影，严禁向主桁外侧转臂，防止吊车超范围作业引发对既有线运营安全的影响。

（8）转体前，精确测量防护小车底部与接触网的间距，必须满足铁路限界要求。

3.6 环保措施

（1）钢桁梁的涂装工作全部在厂内完成，施工现场仅进行运输、安装过程中破损处的补涂工作，且补涂时严禁喷涂，以免污染环境。

（2）在施工现场设置沉淀池，因施工和生活产生的污水，需先经过沉淀处理，最后排入市政污水管道。

（3）施工现场配备专用洒水车，为保证施工现场和运输道路湿润，减少扬尘，每天由专人现场巡回洒水管理，

（4）优化施工方法、施工工艺，保护周围环境不受污染，对于噪音大的工序，尽可能安排在白天施工，以减少夜间对邻近居民的干扰。

（5）夜间施工时，需按照国家和地方的要求对照明装置进行管控，降低对周边居民的光污染。

四、结论

4.1 社会效益

该技术的应用，较常规施工工艺能够降低合龙过程对铁路运营安全的影响，将合龙口全部包裹在封闭的合龙小车内，能够有效的防止螺栓、焊渣、雨水等坠落至铁路；同时单接口的连接形式，减少了合龙工作量，通过单侧钢桁梁小幅度的纵向移动实现快速的合龙，减少了施工对铁路的影响周期；整个纵移牵引设备全部设置在主墩处，除辅助滑道外无需增加其它临时支撑结构。通过快速合龙技术的实施，为今后国内类似钢桁梁转体桥跨铁路合龙项目的实施提供了指导，具有很好的借鉴和参考价值。

4.2 经济效益

该技术用于上跨铁路钢桁梁合龙施工，将传统的合龙节段拼装优化为纵移对位合龙，加快了合龙速度、降低了营业线施工风险。相当对于常规的施工方案，节省了铁路天窗要点施工的配合费用和行车干扰费用，在廊坊交通中心工程中产生直接经济效益1960万元，取得了良好的经济效益。

廊坊市光明桥工程跨越京沪高铁、京沪铁路立交桥项目中进行了应用，该工程桥长506m，桥款32m，桥梁为钢桁梁上加劲的形式，该桥梁建成后下方为京沪高铁、京沪铁路11条既有的运营铁路，同时还位于廊坊站和廊坊北站两个站场上方，桥梁在前期施工是位于线路两侧进行拼装，一侧为高铁侧，一侧为普铁侧，拼装完成后两侧桥梁同时进行转体施工，转体完成后，桥梁中间有2m间隙需要进行合龙施工，该合龙位置下方是京沪普速铁路。采用传统的施工工艺，无法保证下方铁路线路和接触网的安全，极易发生坠落事故影响列车通行。同时，也需铁路天窗点进行作业，耗时较长、施工效率低。通过在该工程应用本施工技术，利用支座预偏将普铁侧钢桁梁向边跨侧移动30cm，转体结束后，再向跨中方向纵向顶推30cm连接主桁杆件，达到转体后能快速将两侧钢桁梁连接成整体的条件。同时，封闭合龙小车的应用，有效解决了铁路安全防护问题，且使用安全、操作简便、运行快捷。工程实施期间，未出现一起威胁铁路运营安全的工程时间、短时间内达到合龙完成，获得了铁路单位和参建单位的一直称赞为今后国内类似上跨铁路双转体钢桁梁桥的合龙施工提供了指导和借鉴。

主要参考文献：

[1]《钢结构工程施工质量验收规范》 （GB 50205-2020）；

[2]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》 （CJJ2-2008）；

[3]《铁路运输安全保护条例》 （国务院第 639 号令）；

[4]《营业线施工安全管理实施细则》 （京铁师[2016]408 号）。