113m系桿拱平轉、落梁施工技術研究

董南

【摘 要】隨著交通網的迅猛發展，設計施工中經常面臨公路、鐵路或其他建筑相互交叉干擾的現象，為盡量減少施工對既有線路的影響，降低安全風險，頂推、平移、平轉等異位施工法將得到越來越廣泛的應用。 目前，先梁后拱法施工的簡支系桿拱橋多采用原位支架現澆，平轉施工的成功案例較少，本文以豐南跨津山鐵路特大橋113m系桿拱為例，對橋梁平轉、落梁施工控制技術進行了闡述，具有一定的創新性，對今后類似工程的施工，也可提供借鑒和參考

【關鍵詞】系桿拱；平轉；落梁；技術研究

1、工程概況

新建鐵路天津至秦皇島客運專線工程二標段豐南跨津山鐵路特大橋于DK115+547附近以113m系桿拱橋式跨越津山鐵路下行線和豐胥聯絡線。 橋梁全長 116m，計算跨徑113m，吊桿間距5m，拱軸線采用二次拋物線，失跨比f/L=1：5，拱肋橫截面采用啞鈴形，斷面高3m，鋼管外徑1.2m，拱肋在橫橋向向內傾8°，形成提籃式樣。兩拱肋間共設7處鋼結構橫撐，其中拱頂及兩側共3道為一字形橫撐，其余4道為K型橫撐。系桿梁采用C50預應力混凝土，單箱三室截面，截面高3.05m，寬17.6m。該橋上部結構總重約1萬噸，按先梁后拱方式施工。

系桿拱上部結構示意圖

2、113m系桿拱施工方案

津山線為電氣化Ⅰ級雙線干線鐵路，客貨運輸繁忙，要點施工手續繁瑣，且系桿拱與既有線路夾角僅17 °，平面交叉影響長度近100m，拱橋下凈空有限，現澆支架設計、搭設施工以及后期拆除困難，安全、質量、工期控制風險巨大。

為減小施工對既有線路的影響，決定在津山下行線左側平行既有線方向，安裝現澆支架施工系桿梁，在系桿梁頂面搭設拱肋安裝支架，拼裝拱肋，并安裝吊桿，形成簡支系桿拱結構體系。在臨時墩與772#墩頂上安裝滑道梁跨越津山下行線和豐胥聯絡線，拱橋上部結構施工結束后拆除支架，使其支承在771#墩墩頂和滑道梁上，然后拱橋一端以771#墩為旋轉軸心，另一端沿滑道梁從臨時墩墩頂滑移到772#墩墩頂，最后再用千斤頂將系桿梁落在支座上，完成整個橋的施工。本文就系桿拱平轉、落梁的過程控制進行重點闡述。

異位支架現澆施工系桿拱

平轉落梁到位

3、系桿拱平轉施工

3.1平轉系統

3.1.1 771#墩平轉系統

771#墩平轉系統由梁底墊塊、扁擔梁和5000t平轉鉸支座共3部分組成。拱橋平轉時，扁擔梁下兩邊支點脫空，系桿梁與扁擔梁一起繞中支點按順時針方向旋轉17°，將系桿拱從現澆位置擺到設計橋位。

771#墩平轉系統示意圖

3.1.2 772#墩平轉系統

772#墩平轉系統由滑道梁、臨時墩、臨時支座、頂推滑移系統共4部分組成。其中頂推滑移系統包括梁底滑塊、反力座、分配梁和頂推千斤頂。

772#墩平轉系統示意圖

兩個臨時墩布置在既有線左側以支撐滑道梁，滑道梁全長52.59米，滑道鋪設在滑道梁頂面，平面為圓弧形，其中心線與滑塊滑動軌跡線重合?；雷韵露弦来斡?0mm厚鋼墊板和3mm厚不銹鋼板組成。鋼墊板與滑道梁頂板焊接，主要起支承與調平作用。不銹鋼板切成小塊與鋼墊板焊接，起減小滑動面的摩阻力作用。梁底滑塊采用鑄鋼材料，重2.3噸，滑塊下嵌有一塊NGE滑板，以減小滑動時的摩擦阻力。

反力座沿曲線焊接在滑道梁頂面，頂推分配梁平放在滑道梁頂面，并用鋼板或墊塊將分配梁與反力座抄墊牢靠以支撐千斤頂。平轉時，采用兩個300噸千斤頂同時對滑塊施頂，系桿拱每向前滑移一段距離后，將分配梁和千斤頂移到前排反力座前并抄緊，直到將系桿拱滑移到位。

頂推滑移結構示意圖

3.2拱橋平轉施工控制要點

3.2.1 精心安排，認真落實交底

頂推前，需要認真進行技術交底，明確分工，落實到人，在檢查確認現澆支架與系桿拱梁完全脫離及平轉系統良好的情況下，采用兩臺300噸千斤頂開始進行頂推平轉施工。頂進過程中，要有專人對整個平轉系統進行盯控，發現問題及時處理，確保順利頂推平轉到位。

3.2.2 平轉系統控制

拱橋平轉過程中的阻力是影響平轉系統的主要因素，其主要來源于平轉鉸支座及轉動端滑塊與滑道之間的摩擦力，在平轉前準備好良好的球形鉸支座及光滑平整的滑道是拱橋能夠順利平轉的前提。

①球形鉸支座要有資質的廠家專門定做滿足設計要求的產品，并在轉動過程中加強檢查盯控，防止鉸支座上蓋板和底盆之間擠壓鎖死，影響平轉。

②由于系桿拱橋上部結構總重約1萬噸，由不銹鋼板焊接而成的滑道面在轉動過程中容易產生延伸變形從而導致滑道翹曲，破壞滑道的整體性和平順性，影響平轉。因此不銹鋼板在焊接前需要提前采取措施進行碾壓，盡量減小鋼板承重壓后產生的變形。焊接時應將不銹鋼板壓緊、密貼在鋼墊板上，并將不銹鋼板之間所有縱向、橫向接縫均用焊縫填平并打磨光滑，形成連續、平整、光滑的滑道面，為整個滑移系統的順利運轉創造條件。嚴禁僅采用斷焊對不銹鋼板進行簡單的固定，否則在轉動過程中容易對滑塊下方的NGE板造成切削，增大摩阻力。如果在頂進過程中，滑道整體強度仍不能滿足要求時，也可以在不銹鋼板上開梅花型布置槽口，進行補焊和打磨，加強下滑道不銹鋼板連接強度。

下滑道不銹鋼板在重壓下產生變形

滑道不平整對滑板造成磨損

3.2.3 平轉方向控制

由于系桿拱橋一端固定不動，以771#墩為旋轉軸心，另一端沿滑道梁從臨時墩墩頂滑移到772#墩墩頂，轉動路徑為曲線，為保證千斤頂頂進方向和滑移方向一致，需要及時的對平轉方向進行調整。①控制一次頂進行程<30cm，通過調整后支撐點處墊塊隨時保證千斤頂頂進方向和滑移軌跡圓周切線方向基本一致，確保有效頂進力量。一旦偏離設計平轉方向，千斤頂頂力將遠大于原設計值，影響平轉。②頂進時，應時刻保持監控，隨時補充油壓，保證兩臺千斤頂受力一致，防止作業不同步。③提前準備好備用千斤頂，防止頂進過程中出現意外情況。

通過調整墊塊調整頂進方向

3.2.4 平轉系統的監測

①由于平轉施工不需要進行要點，應利用列車通過間隔在既有線上方直接進行作業，因此平轉時要在兩端安排瞭望防護人員，列車通過前及時報警，要求現場立即停止平轉作業，以防意外發生，列車通過后，方可恢復正常施工。

② 平轉前，要制定分工明細表，做好技術交底工作。平轉過程中，按照分工表，派專人對整個平轉系統進行全程盯控，一旦出現異常要及時匯報處理。

頂進過程中，一旦出現下列情況，應立即停止頂進作業并進行檢查：

a. 隨著千斤頂油壓表指數增大超過設計值，系桿拱不再轉動，應對整個平轉系統進行檢查，找出問題部位，妥善處理后方可繼續頂進。

b. 滑道梁撓度變形。測量組全程盯控，尤其是滑道梁跨中最大撓度處及接頭處，發現松動應立即采取加固措施。

c. 下滑道不銹鋼板擠壓變形、脫焊。

d. 滑塊下NEG板磨損嚴重。

e. 球形鉸支座工作狀況不良，上蓋板和底盆之間擠壓鎖死，影響轉動。

f. 臨時支座受力情況不良

4、系桿拱落梁施工

4.1 落梁方案

系桿拱平轉就位后，772#分步拆除滑道梁，并安裝鑄鋼墊塊臨時支墩，771#墩分步拆除懸臂支架、扁擔梁和安裝鑄鋼墊塊臨時支墩。然后，在兩主墩墩頂各設8臺千斤頂，4個一組，分兩組布置，頂落梁時，同一端8臺千斤頂要保證同時、同步頂升和下落，鋼墊塊高度為150mm，每頂高一次抽掉一層鋼墊塊，然后落梁，然后另一端頂高抽掉一層鋼墊塊，兩端要求交替下落以保持落梁同步，避免兩端高差過大。

墩頂鑄鋼墊塊支墩及千斤頂安裝示意圖

4.2落梁施工控制要點

4.2.1 加強指揮，確保指令暢通

正式施工時，由于操作人員之間有可能不通視，要求各系統控制與操作人員之間保證通訊暢通，要求配備無線對講系統，保證操作指令即時傳達。

4.2.2 千斤頂同步作業

①作業前，提前檢查液壓同步系統泵站、油管路以及千斤頂各接頭、密封件等，確保工作性能良好；

②頂升時，要求每端2組共8臺千斤頂給油加壓初應力預頂緊，然后保證起頂受力、位移同步，頂升受力偏差不大于5%，以保證梁體受力均勻不發生扭曲變形。

③在保壓過程中派專人時刻保持監控，隨時補充油壓，以確保頂升系統可靠；

4.2.3 鋼墊塊組的整體穩定性

由于鋼墊塊每層高度為150mm，最大抄墊高度接近4m，鋼墊塊在落梁時的整體穩定性至關重要。鋼墊塊四周用橫向、豎向角鋼拉桿拉緊，并在鋼墊塊間用石棉板抄墊增大摩阻力，以保證鋼墊塊緊固且不滑動。

鋼墊塊組拼裝

4.2.4 落梁高差控制

①為防止落梁過程中，系桿拱發生扭曲或失穩，應嚴格控制每次落梁高差，確保梁體受力穩定。首次頂高一端，抽掉一層鋼墊塊，然后落梁；再另一端頂高抽掉兩層鋼墊塊，兩端交替下落以保持落梁同步，避免兩端高差過大。

②落梁抽取墊塊時，要求回油速度緩慢、壓力下降速度可控，每端2組共8臺千斤頂下降壓力、位移同步下降，避免千斤頂壓力下降過快或壓力、位移不同步造成梁體破壞或扭曲。

5、結論

經過近3個月時間，在成功的解決了上滑道整體平整度、滑道連接強度、千斤頂同步作業等多項問題后，113m系桿拱順利平轉、落梁到位。作業期間多次接受業主、監理、質監站、集團公司等各方領導蒞臨檢查指導，得到了大家的一致認可，認為避免了繁瑣的要點審批手續，有效減少了行車與施工的相互干擾，大大降低了既有線作業的安全隱患，在以后的既有線作業中具有可借鑒性。我們有理由相信，隨著交通網的迅猛發展，設計施工中將越來越多的面臨公路、鐵路或其他建筑相互交叉干擾的現象，而頂推、平移、平轉等異位施工法也將得到進一步的研究和應用。

參考文獻：

[1]TZ213-2005 客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南

[2]TZ203-2008 客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南

[3]TB10303-2009 鐵路橋涵工程施工安全技術規程