復(fù)雜地段小半徑變曲率連續(xù)鋼箱梁頂推施工技術(shù)

復(fù)雜地段小半徑變曲率連續(xù)鋼箱梁頂推施工技術(shù)尚慶?！菊拷Y(jié)合北京市政通惠河北路道路工程連續(xù)鋼箱梁，跨鐵路和河道小半徑連續(xù)鋼箱梁的頂推過程，重點(diǎn)闡述在城市復(fù)雜地段，小半徑變曲率不等高梁頂推施工方法,并介紹頂推平臺、千斤頂、臨時墩、拉錨器等的布置和設(shè)計(jì)方法，以及在頂推過程中的施工控制.【期刊名稱】《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》【年(卷)，期】2007(000)003【總頁數(shù)】3頁(P48-50)【關(guān)鍵詞】道路工程;連續(xù)鋼箱梁;曲線梁;頂推;設(shè)計(jì)【作者】尚慶保【作者單位】鐵道第五勘察設(shè)計(jì)院，北京,102600【正文語種】中文【中圖分類】U448.21+3;U445.4621工程概況北京市通惠河北路道路工程Z3、Z4匝道鋼箱梁橋，橋址位于北京市護(hù)城河北岸與通惠河北岸之間，跨越北京內(nèi)燃機(jī)務(wù)段，所跨鐵路包括京秦線、京山京秦聯(lián)絡(luò)線、預(yù)留京哈客運(yùn)專線、客車到發(fā)線、車輛整備停留線、檢修線及機(jī)車走行線等鐵路股道，并在跨越鐵路后向北跨越通惠河巡河路、通惠河、通惠河北路地面輔道。鋼箱梁孔跨布置如下：Z3匝道從廣渠門到廣和里方向跨度分別為(35+37.519+37.519+35)m、(53.5+65+65+51.5+24)m和(62.5+70+62.5)m。其中，第一聯(lián)位于2.66%縱坡和平曲線上(包含R=260.25m的圓曲線、緩和曲線和直線)；第二聯(lián)位于R=3636m半徑的豎曲線、-4%的縱坡，平面上位于R=260.25m的圓曲線和緩和曲線上；第三聯(lián)縱坡為-4%，平面上位于R=260.25m的圓曲線和緩和曲線上。Z4匝道從廣渠門到廣和里方向跨度分別為(35.261+3x35)m、(53.5+65+65+48.5+24)m和(60+65+45)m。其中，第一聯(lián)位于3.6%縱坡和平曲線上(包含緩和曲線和直線)；第二聯(lián)位于R=3213m半徑的豎曲線和-4%的縱坡上，平面上位于R=270.25m的圓曲線和緩和曲線上；第三聯(lián)縱坡為-4%，平面上位于R=270.25m的圓曲線和緩和曲線上。鋼箱梁采用單箱單室直腹板的截面形式。除跨越通惠河處Z3匝道(62.5+70+62.5)m連續(xù)鋼箱梁和Z4匝道(60+65+45)m連續(xù)鋼箱梁采用2.7~3.7m(線路中心線處頂板頂?shù)降装屙敻叨?變高梁外，其余各聯(lián)均采用2.7m等高梁形式。連續(xù)鋼箱梁頂板寬9.0m，鋼箱梁腹板中心距5.0m。2施工方案總體設(shè)計(jì)總體施工方法的確定由于該橋跨越鐵路和河道，受場地限制梁段拼接頭無法設(shè)置臨時墩進(jìn)行吊裝安裝，所以確定采用頂推施工架設(shè)。梁段現(xiàn)場吊裝由于梁段長度長，重量大，現(xiàn)場操作空間狹小，現(xiàn)場吊裝作業(yè)頻繁，吊車作業(yè)受限，不能滿足施工要求，確定采用2臺80t龍門吊進(jìn)行現(xiàn)場吊裝作業(yè)。頂推總平面布置受前期整個工程征地影響，第三聯(lián)只有北岸有施工場地，所以Z3、Z4匝道第三聯(lián)擬由北向南頂推，頂推臺座放在S12~S13號墩之間；由于南端第一聯(lián)線形與第二聯(lián)線形不一致，第二聯(lián)頂推場地?zé)o法放在最南端，而第二聯(lián)征地滯后，無法共用第三聯(lián)頂推臺座同時頂推第二聯(lián)和第三聯(lián)，待第三聯(lián)施工完成后只得將頂推場地放在8~9號墩進(jìn)行頂推施工Z3匝道鋼梁頂推立面布置見圖1。圖1Z3匝道鋼梁頂推立面布置第一聯(lián)由于線形復(fù)雜，臺座需要特殊設(shè)置，無法共用第二聯(lián)頂推臺座，所以只得最后將臺座放在最南端進(jìn)行頂推施工。頂推聯(lián)的劃分按以上臺座布置進(jìn)行頂推，第二聯(lián)緩和曲線頂推難度大，梁端偏離圓曲線1.26m,且該聯(lián)需要設(shè)置前導(dǎo)梁，前導(dǎo)梁線形難以設(shè)置，S6~S8號墩和線內(nèi)臨時墩均需要加寬，頂推過程中走行軌跡難以控制，施工復(fù)雜。擬將第二聯(lián)的L1號.L2號段臨時連接到第一聯(lián)上頂推。第二聯(lián)頂推僅考慮圓曲線部分。第一聯(lián)頂推3~9號和第二聯(lián)的1號、2號梁段，最后原位拼裝該聯(lián)的1號、2號段。第二聯(lián)頂推3~11號梁段，拼裝12~14號段。第三聯(lián)頂推1~8號段，原位拼裝剩余梁段(包含緩和曲線部分)。頂推跨度的確定通過計(jì)算，第一聯(lián)的孔跨布置滿足頂推施工最大懸臂要求，不設(shè)前導(dǎo)梁和臨時墩。第二聯(lián)孔跨布置不能滿足頂推施工最大懸臂要求，根據(jù)現(xiàn)場墩跨布置和既有鐵路布置，設(shè)置臨時墩，使最大頂推懸臂控制在40m,并設(shè)10m前導(dǎo)梁。第三聯(lián)由于為變截面梁，前導(dǎo)梁設(shè)置困難，孔跨間設(shè)置臨時墩，最大頂推跨度為27.5m，不設(shè)前導(dǎo)梁。梁底滑道設(shè)置第一聯(lián)頂推鋼梁線形包含直線和緩和曲線，滑道需要加寬，梁底滑道部分螺栓頂推施工時不安裝，受力不夠，需要在梁底滑道部分補(bǔ)齊鋼板，高度大于螺栓高度；第二聯(lián)圓曲線頂推，滑道部分螺栓不上，鋼梁施工過程中受力滿足要求，采用鋼板補(bǔ)齊梁底拼接板高度；由于該兩聯(lián)鋼梁跨越鐵路，拆除安全隱患大，成本高，擬定補(bǔ)齊鋼板最終不拆除。第三聯(lián)由于是變截面梁，梁底采用補(bǔ)齊桿件，使滑道部分成為等高度，頂推到位后拆除補(bǔ)齊桿件。頂推裝置和橫向限位措施根據(jù)頂推鋼梁布置和頂推力計(jì)算，每聯(lián)設(shè)置2臺100t頂推千斤頂，分設(shè)在2個橋墩上。拉桿采用鋼絞線，拉錨器設(shè)置于箱梁底側(cè)接縫處。在臨時墩及永久墩上設(shè)置橫向限位及導(dǎo)向裝置，用以保證曲線箱梁的頂進(jìn)方向；對于直曲相連的箱梁，首先進(jìn)行曲線箱梁的頂推作業(yè)，臨時支墩按直線布置，并適當(dāng)加寬。3主要施工設(shè)施鋼梁施工的拼裝臺座拼裝臺座平面上除第一聯(lián)Z4按直線布置外，其余均按曲線布置，臺座頂面高程除第二聯(lián)按曲線布置外，其余按直坡控制，臺座以3個間隔式臨時墩組成，拼裝前2節(jié)梁段時利用永久墩和3個臨時墩進(jìn)行縱向連接，以后每個梁段放在3個臨時支墩上進(jìn)行縱向連接作業(yè)。臺座支墩用八三式軍用墩搭設(shè)，每個支墩立柱按3mx4m布置，基礎(chǔ)采用C20混凝土，基礎(chǔ)尺寸為4.5mx6.5mx0.6m。由于臨時墩墩身為制式桿件，要嚴(yán)格控制基礎(chǔ)頂面高程，確保墩頂高程符合設(shè)計(jì)要求。灌筑基礎(chǔ)混凝土?xí)r預(yù)埋部分鋼筋，臨時墩下墊梁用預(yù)埋鋼筋和角鋼進(jìn)行錨固。臺座頂布置滑道和橫向限位裝置。臺座各臨時支墩和永久墩縱向采用4根型鋼連成整體，以平衡頂推過程中產(chǎn)生的水平力。同時在型鋼上鋪設(shè)鋼管和木板作為拼裝和頂推的作業(yè)平臺，型鋼采用16號工字鋼。型鋼臨時支墩一端栓接在八三墩桿件上，橋墩端焊接在橋墩鋼包箍上。臨時墩布置(圖2)因最大懸臂控制(暫按27.5m考慮)，河中需設(shè)臨時墩2個，距離11號墩27.5m處和距離10號墩8~10m處各設(shè)置臨時墩1個，臨時墩基礎(chǔ)河中部分?jǐn)M在河中打鋼管樁基礎(chǔ)，臨時墩基礎(chǔ)承受最大反力時下沉不大于2mm。臨時墩墩頂采用八三式軍用墩拼裝。岸上臨時墩基礎(chǔ)采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)采用C20混凝土，平面尺寸一般為8mx5m,厚度為0.6m。墩身采用八三式軍用墩拼裝，臨時墩立柱按3x5布置。為平衡和減小臨時墩水平力，臨時墩之間和橋墩分別采用鋼絞線進(jìn)行連接，每個墩之間采用4根鋼絞線，鋼絞線在頂推前預(yù)緊，拉力控制在50kN左右。臨時墩墩頂設(shè)置滑道和橫向限位裝置。圖2臨時墩設(shè)計(jì)龍門吊布置由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表明，節(jié)段鋼箱最重135t,故初步選用2臺80t龍門吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。龍門吊為軌行式，由83式軍用輕墩和64式軍用梁組拼。每側(cè)立柱下部按2x7,頂部按2x3布置。橫梁為4片雙層六四梁。龍門吊需要跨越鋼箱梁存儲、預(yù)拼裝場、拼裝臺座，以保證龍門吊機(jī)直接吊取鋼梁，避免二次倒運(yùn)。頂推設(shè)備和墩頂滑動系統(tǒng)(圖3)圖3頂推千斤頂布置根據(jù)每聯(lián)頂推鋼梁重量，通過計(jì)算，最大頂推力為1400kN，每聯(lián)分2個墩各安裝1臺ZDL100型頂推千斤頂。頂推時通過油壓來控制各墩的千斤頂最大頂推力。頂推千斤頂安裝在鋼托架上，鋼托架用精軋螺紋鋼和橋墩錨固。頂推托架為組焊件。在永久墩與臨時墩上，應(yīng)設(shè)置頂推用的滑動支承裝置。永久墩上由鋼筋混凝土墊塊、下滑道、上滑塊等組成。臨時墩上由型鋼平臺、斜形混凝土塊、下滑道、上滑塊等組成。各墩頂設(shè)左右兩列滑道。下滑道支承平臺，永久墩為鋼筋混凝土墊塊；鋼筋混凝土墊塊外包鋼板，板厚10mm。臨時墩為八三墩平臺，平臺上通過鋼包箍混凝土墊塊調(diào)整為4%的坡度。鋼筋混凝土墊塊其厚度應(yīng)滿足安放滑道、調(diào)整墩臺變坡和更換永久支座的凈空要求，其平面要平整。永久墩鋼筋混凝土墊塊寬60cm，縱橋向長170cm。墊塊混凝土強(qiáng)度為C40混凝土。灌筑墊塊混凝土?xí)r用塑料薄膜鋪設(shè)在橋墩上，鋼梁頂推到位后便于墊塊的拆除。下滑道是由2cm厚鋼板并加1mm厚不銹鋼板貼面構(gòu)成，滑道寬50cm（與楔形墊塊和滑塊尺寸相配合），其每塊滑道板長度850mm（有效長度800mm），每個下滑道按2塊長度布置。由于第三聯(lián)為變高梁，上滑道為梁底補(bǔ)齊桿件的八三墩面構(gòu)成，寬度20cm。梁底補(bǔ)齊桿件由楔形墊塊和八三墩構(gòu)成。楔形墊塊為槽型結(jié)構(gòu)，上下蓋板20cm寬，在隔板處加寬為40cm，用螺栓與梁底連接。底板用螺栓與八三墩相連?；瑝K是由氯丁橡膠（其中夾粘2塊厚2mm鋼板）粘結(jié)厚為2mm聚四氯乙烯板構(gòu)成。其平面尺寸一般為400mmx200mm,厚度11mm?；瑝K在頂推過程中前后倒用。拉錨器和牽引裝置拉錨器設(shè)置在梁底接縫處，拉錨器采用夾片式錨具，錨具是鋼絞線束的固定裝置，采用OVM15-7型錨具，鋼絞線束一端同頂推千斤頂連接，另一端固定在拉錨器上，采用抗拉強(qiáng)度1860MPa的6-7中5鋼絞線。拉錨器和鋼絞線安裝好后，要進(jìn)行預(yù)緊，以保證頂推過程中鋼絞線受力均勻。⑸限位和糾偏裝置為防止箱梁在頂推過程中出現(xiàn)過大的偏斜，在橋墩與各臨時墩上均安裝導(dǎo)向裝置，限制箱梁的橫向移動。本橋?qū)蜓b置為滾輪式。導(dǎo)向和糾偏工作均在箱梁滑行過程中進(jìn)行。臨時墩上導(dǎo)向裝置采用螺栓固定在滑道平臺上，橋墩上，導(dǎo)向裝置焊接在滑道墊塊上。通過橫向限位裝置，使鋼箱梁按照直線或圓曲線向前滑移。變曲率部分采用邊頂推邊糾偏的方法進(jìn)行頂推施工。安裝橫向限位裝置時，預(yù)留一定間隙，圓曲線頂推過程中預(yù)留10mm的間隙，使鋼梁橫向偏移量控制在10mm內(nèi)。(6)前導(dǎo)梁由于該聯(lián)鋼梁最大懸臂長度小于孔跨長度，需要在主梁前端設(shè)置前導(dǎo)梁。前導(dǎo)梁采用曲線板梁，考慮到Z3、Z4共用，導(dǎo)梁平面曲線按R=265m設(shè)置，長度為10m。導(dǎo)梁立面為直線，不考慮豎曲線對其影響。前導(dǎo)梁自重控制在25kN/m，前導(dǎo)梁與鋼箱梁采用螺栓連接。4頂推施工和線形控制頂推過程中，每個墩頂有4人倒換上滑塊，如出現(xiàn)橫向偏移，在導(dǎo)向裝置與鋼梁之間塞進(jìn)木楔進(jìn)行橫向?qū)颉９?jié)段鋼梁頂推到位后，停止頂推，經(jīng)檢驗(yàn)合格后關(guān)閉全部電源和供油閥。用4個5t手拉葫蘆將鋼梁錨固在橋墩上，另外，在滑道的下坡楔進(jìn)木楔，防止鋼梁向后滑動。梁端上墩時用千斤頂上頂梁端輔助上墩。由于鋼梁自重?fù)隙鹊挠绊?，鋼梁前端梁底高程低于滑道高程。待鋼梁端頭接近前方橋墩下滑道時，停止行走。用2臺50t千斤頂，在梁端下方打頂，千斤頂上設(shè)置滑塊，將千斤頂起高至上滑道面高于下滑道面時，鎖定千斤頂。繼續(xù)頂推使梁端滑移到滑道上，停止前進(jìn)，卸掉千斤頂。然后，繼續(xù)頂推。采用光電撓度儀實(shí)時監(jiān)控墩頂位移，將位移值控制在允許范圍內(nèi)。光電撓度可實(shí)測頂推過程中墩頂撓度，包括水平及豎向撓度，同時可測靜撓度變化情況。待頂推最后2~3m時，加強(qiáng)觀測，在最后頂推過程中