跨双线铁路门式墩横梁偏位现浇后顶推就位技术研究

2022.12.10

陈俊超

摘要：本文详细阐述了跨焦柳线特大桥门式墩横梁偏位现浇后顶推就位的新技术，减少了减少营业线施工项目及涉铁施工时间，取得了良好的安全、工期及经济效果，以期以类似涉铁工程的施工提供技术思路。

Abstract： This article elaborates on the new technology of pushing in place the cross beams of the gate piers across the Jiaoliu line large bridge after being cast off-site， which reduces the business line construction projects and railway-related construction time， and achieves good safety， construction period and economic effects， with a view to providing technical ideas for similar construction projects.

关键词：营业线施工;跨铁路门式墩;横梁顶推;技术

Key words： business line construction;cross-railway portal pier;cross beam push;technology

中图分类号：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）25-0157-03

0 ?引言

随着我国铁路建设的高速发展。因列车高速的运行及密集的列车运行对数，使得铁路管理部门对铁路安全的控制达到了极致。导致进行涉及铁路施工时的封锁要点次数更为困难及批复的“天窗”时长更短。严酷的安全控制及极短的施工时间，使得施工单位在安全、工期及成本上压力巨大，故采用新技术及方法，减少营业线施工项目及施工时间势在必行，本项目上跨铁路的门式墩横梁采取偏位现浇后顶推就位的技术，在安全、经济及工期方面均取得了良好效果。

1 ?工程简介

焦作丹河电厂异地扩建工程铁路专用线跨焦柳线特大桥位于河南省焦作市沁阳市西向镇，中心里程：SDK1+589.1，桥梁总长1477.15m，孔跨布置：7×32m+2×24+m12×32m+1×24m+3×32m+2×32m（门式墩）+4×32m+3×24m+12×32m，均采用预应力砼T梁。该桥为跨越既有焦柳双线电气化铁路而设，与焦柳铁路交角为16°，相交处焦柳铁路里程为下行线K18+323.757，跨焦柳铁路处桥梁下部采用2座跨度30m预应力砼门式墩（26#墩、27#墩）通过。

门式墩横梁底缘到铁路轨顶面净空9.08m。26#桥墩距线路中心的最小距离为9.07m;27#桥墩距线路中心的最小距離为9.05m。（图1）

2 ?门式墩横梁施工方案研究

2.1 门式墩横梁施工方案比选 ?门式墩横梁上跨铁路，其通常采用的施工方法有支架现浇法、预制后汽吊吊装、预制后架桥机架设。本项目对以上几种横梁施工方法进行了评估如下：

支架现浇法：此方案需在铁路上搭设支撑系统，营业线施工项目多，不仅对铁路的干扰大、时间长，安全压力大，且铁路行车安全防护成本非常高。故此施工方法可行性差。

预制后汽吊吊装：预制完成后的横梁自重超900t，且需跨铁路双线，目前国内尚无能够吊装横梁的现场设备。故此方法不可行。

预制后架桥机架设：门式墩横梁自重超900t，需大型架桥机方可架设。但横梁与新建铁路专用线垂直，且墩高超12m，无架桥机的支点。故此技术方案也不可行。

2.2 门式墩横梁施工方案的研究 ?因以上几种传统施工方案均不可行，本项目成立课题小组对横梁施工方法进行研究。经对以往类似工程的施工经验进行总结，并进行技术创新后，提出横梁采取偏位现浇后顶推就位的施工方案，即：施工前搭设顶推支墩和现浇支架，施做滑道及安装顶推的千斤顶系统。预制完成的横梁砼达到设计强度后，将横梁顶推至设计位置后，进行横梁湿接段的砼浇筑，完成预应力筋张拉，最终将顶推系统拆除。

顶推就位的横梁仅为中间段，长度为18m，自重468t，顶推距离为24m;顶推采用自锁爬行设备两点顶推。

顶推结构跨度（顶推方向L5→L1）：8.91m+8.91m+6.09m+18m=41.91m。

3 ?顶推方案设计及施工

3.1 总体施工步骤 ?根据施工内容分六个步骤：

步骤一：安装L1～L5临时墩和现浇支架，并对支架

预压。

步骤二：横梁预制施工。

步骤三：安装滑道梁、滑板，随后落梁。

步骤四：将横梁向前顶推，就位后在横梁前后焊接限位装置，安装吊围栏。

步骤五：横梁湿接段施工。

步骤六：拆除滑道梁、拆除支架系统。

3.2 临时设施的总体布置情况现浇支架及顶推支架采用整体梁柱式支架，在门式墩墩柱与线路之间设L1、L2临时墩。钢管立柱采用？准609×16螺旋钢管，材质为Q235钢管。共设置5排临时墩。在南侧墩身（焦柳线南侧）外设置L3～L5现浇临时墩，在该段上预制门式墩横梁。

现浇及顶推阶段临时墩及支架设置如图2～图5所示。

3.3 临时墩和贝雷梁安装、预压施工 ?顶推支架L1、L2临时墩钢管立柱采用桩径1.25m人工挖孔，桩长7m。L3临时墩为现梁支架，支立在门式墩永久承台上。L4、L5临时墩采用尺寸为6.5m×2.5m×1.0m的C25的砼扩大基础。临时墩立柱下端与基础上的预埋件焊接固定，立柱上端与滑道梁及墩顶4I56a横梁等通过焊接联结，以增强立柱钢管的稳定性。构件间焊接采用高度1cm的角焊焊缝，等级为Ⅱ级。临时墩的构件在加工厂制造，以确保质量。运至工地后采用100t汽吊吊装。立柱吊装时设置揽风绳，确保施工安全。

钢管之间设置剪刀撑，剪刀撑采用[16型钢，其中L1、L2临时墩钢管与结构墩之间利用Φ245×10mm钢管进行附着，增强支架整体稳定性。在门式墩墩柱砼浇筑过程中预埋N15匹配Φ32钢筋直螺纹套筒，套筒端用Φ32钢筋制作弯钩进行预埋，Φ245×10mm钢管通过10mm厚钢板连接板采用焊接形式与结构墩进行附着，钢板与墩身预埋件采用Φ32螺栓连接。

浇筑L1、L2、L4、L5临时墩基础并安装L1～L5临时墩钢管及钢管之间的剪刀撑，施工过程中，保证结构尺寸准确和钢管立柱垂直度满足相关钢结构施工规范要求。

横梁在L3～L5现浇支架上预制完成。现浇支架钢管墩顶部设置砂筒，以落下横梁完成体系转换。砂筒上布置2I56a工字钢作支架横梁，工字钢上布设10片单层“321”军用贝雷桁架作纵梁，标准间距45cm，中间间距25cm，共计使用10片贝雷梁，贝雷梁之间采用花架进行连接，使单片贝雷梁之间形成整体，增强贝雷梁稳定性。纵梁上满铺10cm×10cm方木。方木上为横梁的竹胶板底模。

完成底模的安装后，对整个支架进行检查，合格后预压检测支架。预压荷载为现浇横梁自重110%（515t），在支架上堆砌预制砼块作为预压荷载，在横梁底模下及立柱基础顶面设置观测点，每排临时墩中跨横向布设一排观测点，每排设3个观测点，横梁中线处设1个，两侧距外缘30cm处分别设1个。

预压按设计及规范要求进行，完成预压后对观测数据进行计算、分析，根据结果计算出支架的弹性变形和非弹性变形。最后结合横梁浇筑时预拱度设计方案，调整横梁底模高程。

3.4 横梁预制 ?在L3～L5现浇支架平台上绑扎横梁钢筋、浇注砼及部分预应力张拉。

横梁预埋的顶推牛腿纵向间距15.4m，牛腿距梁端1.3m。在两个預埋牛腿支座范围增加弯起钢筋和抗裂钢筋网片，以加强牛腿处横梁结构强度。牛腿下方设置3cm厚MGE滑板。在横梁顶推端预埋N15匹配Φ32钢筋直螺纹套筒，套筒端用Φ32钢筋制作弯钩预埋在门式墩砼横梁内，垫梁用4拼I40a组合而成，预留Φ3.6cm孔，垫梁与横梁预埋套筒采用Φ32螺栓连接。

3.5 滑道梁安装方案 ?顶推系统设置两组长48m滑道梁，采用3I100型钢拼接而成，滑道梁选择具备相关资质的专业厂家加工，汽车运输至现场后拼接成48m整体，I100型钢拼接焊缝等级为Ⅱ级，并要求超声波检测100%合格，采用300t汽车吊整体吊装。

两道滑道梁翼缘板外侧净距405cm，滑道梁顶面设置5mm厚光滑不锈钢钢板，以减小顶推时摩阻力，不锈钢板每隔0.5m开20～30mm圆孔，与滑道梁点焊，两侧与滑道梁间断焊接成整体。

门式墩横梁现浇完成后，通过砂筒落梁，完成体系转换。，随即拆除L3临时墩，顶推结构共设置4排临时墩（L5、L4、L2、L1），每个支点都采用双Φ609×16mm钢管作为临时墩，在L4、L5临时墩范围，墩顶焊接钢板，钢板上方铺设滑道梁，钢管立柱与滑道梁之间采用螺栓固定;在L1、L2号临时墩的墩顶焊接钢板，钢板顶面铺设4I56a工字钢作横梁，横梁上方铺设滑道梁，并通过横向限位板固定。滑道梁与临时支墩及横梁除了螺栓连接外，其余均为焊接，焊脚尺寸1cm，接触部位满焊。滑道梁安装完成后，在滑道梁两端利用[20型钢横向将两道滑道梁焊接为整体，以确保滑道梁的稳定性。

4 ?顶推横梁施工关键技术

4.1 总体施工方案 ?顶推采用自锁爬行设备进行两点顶推。其原理：液压自锁油缸工作使液压自锁器紧卡在滑道梁上作千斤顶反力座，千斤顶施力开始稳速顶推，千斤顶活塞杆伸出一定长度后顶推停止，千斤顶回油，此时液压自锁器松开，缩回的活塞杆带动液压自锁器前移，活塞杆缩回到位后，液压自锁器再度卡紧滑道梁，开始下一次顶推。如此循环，将横梁顶推至设计位置。

4.2 落梁、体系转换 ?门式墩横梁现浇完成后进行体系转换。首先在门式墩横梁牛腿下方安装MGE滑板，同时在安装好的滑道梁表面均匀涂抹石蜡，以起到润滑作用。利用现浇支架临时墩顶砂筒落梁，使牛腿下方MGE板与滑道梁紧密接触，完成体系转换。

落梁时对横梁进行监测，分别利用全站仪、水准仪测量落梁过程中横梁的平面位置和高程，并安排专人监测4处牛腿受力及变形情况不少于6h，确认无误后方可进行后续横梁顶推施工。

4.3 安装顶推设备 ?横梁采取两点顶推，每道滑道梁设置一套顶推系统。为确保两台千斤顶同步顶推，采用智能顶推系统。顶推千斤顶前端与横梁垫梁通过连接件连接，后端与自锁器连接。液态泵站安装在横梁后端上。

完成顶推系统设备安装后，将管路连通，进行顶推系统的试运行，正常后方可开始顶推。

4.4 顶推横梁 ?①预顶。顶推前需预顶，检测垫梁的整体刚度和连接处强度。②正式顶推。两端起顶同步进行，横梁顶推总距离为24m，横梁顶推分3个阶段实施。第一阶段：准备工作就绪后，前顶6.0m到达L2临时支墩处（铁路限界范围外），为试顶阶段，检查系统运行情况及结构关键承载部位是否正常。第二阶段：横梁向前顶推12m，封锁要点1次（天窗点），封锁115分钟。第三阶段：横梁向前顶推6m，只涉及位置。封锁要点1次（天窗点），封锁115分钟。

4.5 吊围栏安装 ?吊篮采用角钢栏杆的型式，采用预埋在横梁中的U型螺栓连接角钢支架。

4.6 顶推横梁精度控制 ?在横梁前后两端分别设置4块限位钢板，限位钢板尺寸为560×100×10mm，分别焊接在牛腿下方，焊缝高度为10mm。

在横梁顶面画出中心线。架设经纬仪对顶推过程中横梁中线偏移情况进行观测，如偏位超限，则在横梁两侧安设千斤顶进行纠偏。顶推阶段将横梁前后端的中线偏差不得超过10mm。进行就位前的最后2m顶推时，对中线进行持续观测及精确纠偏，确保就位后的横梁前后端的中线偏差在4mm内。

每次顶推后准确测量横梁中线，分析横梁中线偏位情况及原因，制定下一阶段横梁中线控制措施，对比横梁的实际中线位置与设计中线位置，使横梁偏位在设计中线左右波动，避免横梁出现大弧形前进，从而对顶推的正常进行造成影响。

5 ?横梁湿接段施工及滑道梁拆除方案

横梁准确就位后，在牛腿两侧的滑道上焊接厚10mm的限位钢板，以避免横梁出现位移。并及时进行横梁湿接段钢筋的绑扎和砼的浇注，门式墩湿接段采用满堂支架法施工，支架环抱墩身搭设，并与墩身连接成整体。湿接段砼浇筑采用汽车泵，汽车泵布置在桥墩远离既有线一侧，并采用拉绳将软管进行固定，杜绝操作臂侵入既有线区域。

拆除牛腿采用切割机切除，切除时，在靠近铁路侧设置挡板，防止火星溅落至既有线范围内，损坏既有设备。切割机切除牛腿过程中，用冷淋水降低牛腿温度，防止因切割造成温度过高，破坏梁体砼，按《铁路钢桥保护涂装》第Ⅴ体系进行牛腿外露部分防腐处理。拆除的牛腿利用300t吊车将滑道梁移除。

6 ?结束语

本项目门式墩横梁现浇后顶推就位法施工非常成功，为类似涉铁项目施工提供了经验。顶推时采用了连续顶推的自锁爬行设备，使施工变成简便、快速，缩短了就位时间，具有良好的推广价值。

參考文献：

[1]刘娟.上跨既有铁路钢箱梁顶推施工技术研究[J].住宅与房地产，2018（31）.

[2]王定宝，王成恩.南小线响水河特大桥上跨沪昆铁路箱梁顶推施工[J].建筑，2017（24）.

[3]唐斌，刘鹏.哨关路跨沪昆铁路桥主桥钢箱梁拖拉法顶推施工技术研究[J].价值工程，2018（36）.