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1、大跨度简支系杆拱平转落梁施工工法中铁大桥局集团第四工程有限公司（葛兰生 赵成贵 黄龙华 陈伟宏 杨超）1. 前言随着国内铁路大发展，新建铁路跨线、跨路、跨河等施工越来越频繁，尤其是跨营业线施工更为常见。当线路交角很小，跨线施工长度大时，为尽量减少新建铁路施工对既有线运营安全的影响，降低施工与营运之间的相互干扰，简支梁（系杆拱）线外现浇、安装成型后，再利用铁路天窗点平转落梁就位就成了一种合理可行的方法。而国内大吨位铰支座的成功应用，液压设备同步技术和PLC控制技术的发展，也为大跨度、大吨位桥梁的平转、落梁施工提供了可操作性。本工法是在国内平转施工既有经验的基础上，结合中铁大桥局四公司建设施工的津
2、秦铁路客运专线113m系杆拱平转施工实践，研究、探索、总结而形成的。该项工法技术曾获2011年度中铁大桥局集团公司科技进步一等奖。2. 工法特点2.1 箱梁梁体线外支架现浇、钢管拱线外吊装，降低了铁路运营安全风险。2.2 平转体系转动端利用桥梁墩身支承，平转端设临时墩。临时墩为钻孔桩承台结构。滑道梁采用钢箱梁结构，顶部不锈钢板作滑道，安全可靠。2.3 转动端墩顶设5000t铰支座，为保持梁体安全受力及拱结构平衡，梁体与铰支座间通过扁担梁实现受力传递。2.4 箱梁支架模板搭设、梁体混凝土浇筑、钢管拱拼装采用点外施工作业，受铁路要点施工时间安排的制约小，增强了施工计划的可控性，保障了计划工期的实现
3、。2.5 采用成熟的双油缸同步顶推施工技术和合理的反力支撑体系布置，保证了转体过程中梁体线位的准确，减小了滑移过程中的附加阻力。2.6 临时墩顶、主墩顶预埋精轧螺纹，与滑道梁支座之间采用螺栓连接，提高了滑道梁体系的安全可靠性。2.7 落梁系统采用16台1000t液压千斤顶，每端8台千斤顶共用一个液压泵站，通过并联系统和液压电子元件实现同步。3. 适用范围本工法适用于大跨度简支梁、系杆拱梁及无平衡重结构跨障碍物的平转施工。4. 工艺原理系杆拱桥采用先支架异位现浇系梁，安装拱肋及吊索，然后再拆除支架，最后绕一个墩（A墩）中心平转至设计桥位的施工方法。即先在B墩及设在B墩侧的临时墩顶安装跨既有线的圆
4、弧形滑道梁，然后在钢管桩支架上分段现浇系梁并安装拱肋及吊索后，将现浇支架拆除，系梁支承在A墩顶的球形铰支座和临时墩顶滑道梁的滑动摩擦副上；之后拱桥一端以球形铰支座为旋转轴心，另一端沿圆弧滑道梁顺时针转体一定角度至B墩墩顶，再用千斤顶逐步落梁将系杆拱转换至永久支座上，完成整个系杆拱桥的施工。系梁的现浇支架设在既有线一侧并平行于该既有线，支架的大里程端与A墩相连，支架的小里程端与临时墩相连。该临时墩作为系杆拱桥拆除现浇支架后的临时支点，并作为系杆拱桥平转时圆弧滑道梁的支点。5. 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程安装永久支座拆除拱肋拼装支架、吊杆张拉、脱箱梁底模吊装跨线段滑道梁及主墩顶滑道梁、
5、铺设滑道千斤顶循环顶推、回油、抄垫块，直至设计平面位置安装2台顶推千斤顶、试顶推拆除转动端梁体下方滑道梁，安装落梁千斤顶及落梁垫块千斤顶交替下落直至达到设计高程拆除固定端梁体下方扁担梁、安装落梁垫块及千斤顶主体墩身施工完成吊装钢管桩、横梁、贝雷梁支架钻孔桩基础施工立模、绑扎钢筋、吊装拱脚段拱肋，浇筑混凝土梁体强度达到设计强度和龄期要求后张拉压浆安装拱肋拼装支架顶升灌注拱肋混凝土分节段吊装钢管拱肋、合拢报监理检查合格安装转动端梁底滑道梁、滑道安装固定端梁底扁担梁图1 工艺流程图5.1 施工工艺流程5.2施工要点5.2.1系梁施工1、支架系统系杆拱线外现浇施工支架平行于铁路线设置。支架基础采用1.
6、2m钻孔灌注桩，共布置39根。现浇支架桩基础平面布置图见图5.2-1。图5.2-1 现浇支架桩基础平面布置图支架纵向跨度布置为4.5m+812m+4.5m，共设11排支墩，每排支墩沿横向由4根钢管立柱组成，立柱横向间距为4.25m+5m+4.25m，钢管支墩均采用82014mm钢管桩受力，管桩顶面设置型钢组分配梁，支架顶面铺设贝雷梁组作为主要承力梁，横桥向贝雷梁数量在支架两端4.5m跨为32排，中间9m与12m跨均为28排。系梁现浇支架与拱肋安装支架立面布置图见图5.2-2。图5.2-2 系梁现浇支架与拱肋安装支架立面布置图全文所有的CAD图的线条颜色均改为黑色。临时墩作为平转时滑道梁支撑，同
7、时作系梁现浇支架结构，临时墩采用钻孔桩承台基础，桩径为1.25m，为避免临时墩承台施工时影响既有铁路路基稳定性，承台底标高高出地面，承台顶面预埋钢板作为支架钢管桩支承面。2、模板与钢筋施工系梁模板全部采用木模板，辅以型钢进行加固，底模直接在支架顶现场制作安装就位，靠近铁路一侧外模采用人工拼装，模板分块以人工能搬、抬为限；内模及远离铁路一侧外模板先在地面预制成节段后，吊机安装就位。系梁内、外模均采用15mm厚竹胶板，竹胶板出厂尺寸为 1.22m2.44 m，在现场按箱梁尺寸放样、下料后，在现浇支架上组拼成型。系梁模板横断面布置图见图5.2-3。图5.2-3 系梁模板横断面布置图钢筋在工地加工场内
8、下料、弯制成型，用吊机吊到支架上绑扎、焊接成钢筋骨架。施工顺序为先安装底模和侧模，然后绑扎底板、腹板和横隔板钢筋，再吊装内模，最后绑扎顶板钢筋。系梁钢筋施工图见图5.2-4。图5.2-4 系梁钢筋施工图3、混凝土浇筑混凝土浇筑前，对模板、钢筋、预埋件进行详细检查，模板内的杂物清洗干净，办理签证手续。系梁混凝土浇注采用混凝土汽车泵布料，人工插入式振捣器振捣，混凝土汽车泵布置在远离铁路一侧的系梁西侧，运输机械及布料均对既有铁路不产生影响。混凝土浇注过程中，加强对模板、拉杆及支撑的检查，防止爆模或支架变形，如有问题及时加固处理。系梁分3段从中向两侧依次对称浇注施工，每节段均一次浇注成形，其中B节段需
9、连同拱脚及拱脚内钢管拱预埋段一起浇注，节段号及浇注顺序如图5.2-5。图5.2-5 系杆拱系梁分段及浇注顺序图系梁混凝土全部采用自然养护的方法，混凝土带模养护期间，采取带模包裹、浇水等措施进行保温、潮湿养护，保证模板接缝处不失水干燥。土工布覆盖保湿养护时，土工布要求用重物压边、压角，防止被风吹起。系杆梁施工图见图5.2-6。图5.2-6 系杆梁施工图(A节段75m已浇注)5.2.2 系杆拱肋、吊索安装1、钢管拱拼装支架系杆拱梁在支架上浇注完成达到养护期，并张拉纵向预应力束和压浆后，分批安装钢管拱拼装支架。除拱脚预埋段外，将单根拱肋分成9段采用支架法安装，拱肋安装支架由5个位于拱肋接头下方、相互
10、独立的支架组成，每个支架均包括8根630mm钢管立柱，钢管立柱支撑于已施工完成的系杆梁顶面并与预埋板焊接，在支架顶安装型钢梁及拱肋调整设施，形成上层操作平台，以方便拱肋拼装。2、钢管拱拼装钢管拱分节制造，组成大节段后运至现场吊装，安装主要使用1台100t汽车吊站位于桥面上，300t汽车吊站位于桥下进行配合。拱节拼装图见图5.2-7。图5.2-7 拱节拼装图钢管拱肋安装顺序如下：安装预埋段（同时进行系梁施工）系梁上拱肋安装支架搭设拱肋节段1、1吊装拱肋2、2吊装吊装K形横撑拱肋3、3吊装拱肋4、4吊装吊装K形横撑拱肋5、5吊装吊装一字横撑拱肋6、6吊装合拢段节段7吊装合拢段一字横撑吊装结构焊接涂
11、装施工吊车离场。3、钢管拱内混凝土顶升钢管拱肋拼装合拢后，进行拱肋混凝土顶升灌注。拱肋内混凝土共658.84m3，混凝土灌注采用由拱脚向拱顶的“连续顶升”施工，采用一级泵送一次到顶。泵送顶升采用先上管后下管再腹板的顺序，两端对称往拱顶进行，拱顶设隔板，隔板两侧拱肋顶部各开1个排气孔。混凝土灌注时，在一条拱肋两端布置2台混凝土输送泵从两拱脚同时、对称灌注，在拱脚处上、下管及腹板侧壁共焊接3个200mm钢管与泵管连接，另外在拱顶处布置200mm钢管作为排气管。每次泵送混凝土选择在气温较低且较稳定的时段进行，泵送混凝土前，先泵送一盘水泥砂浆以润湿输送泵机及泵管，水泥砂浆强度不低于混凝土的强度。压送混
12、凝土时，泵机料斗内应装满混凝土，以免在泵送过程中吸入空气。当混凝土沿拱顶排气管冒出时，即可停止顶升，用湿麻袋封口，关闭截止阀。待拱肋混凝土达到设计强度后，拆除拱肋拼装支架，安装吊索并进行张拉。5.2.3 系杆拱横移滑道梁安装1、滑道梁拼装横移滑道基础由两个临时墩和平转墩组成，滑道总长为52.588m，滑道梁高为3.0m，临时墩2与平转墩之间为鱼腹梁结构，梁高为3.8m。滑道梁与津山铁路位置图见图5.2-8。图5.2-8 滑道梁与津山铁路位置图由于滑道梁高而重，且跨铁路，无法直接起吊吊装就位，因此采用拖拉滑移法就位，即临时墩和主墩顶临时支座布置好后，先安装平台C（承重兼防护平台），利用平台C拖移
13、滑道梁就位，为保证既有铁路电力安全和施工安全，平台C底设绝缘保护层。由于跨铁路，滑道梁节段DI节段（共6段）需通过拖拉就位，即先由300t汽车吊在临时墩侧将I节段吊至平台梁C上，通过先置于平台梁C上的滑道拖拉至772#墩顶设计位置，然后再由汽车吊将节段H吊至平台C上，拖拉到772#墩与I节段进行拼接，依次分别吊装G、F、E、D节段，最后整体调整DI节段并与C节段拼接，节段连接采用M30摩擦型高强螺栓连接。拖移就位滑道梁分节长度及重量见图5.2-9。图5.2-9 拖移就位滑道梁分节长度及重量(D-I段)2、滑道铺设滑道铺设在滑道梁顶面，宽1.5m，平面为圆弧形，其中心线与滑块滑动轨迹线重合。滑道
14、自下而上依次由20mm厚钢垫板和3mm厚不锈钢板组成，钢垫板与滑道梁顶板焊接，主要起支承与调平作用，在钢垫板上铺不锈钢板，以减小滑动面的摩阻力，不锈钢板一般切成小块与钢垫板焊接，焊接时将不锈钢板压紧、密贴在钢垫板上，最后将不锈钢板之间所有接缝均用焊缝填平并打磨光滑，形成连续、平整、光滑的滑道面。平转滑道及反力座图见图图5.2-10。图5.2-10 平转滑道及反力座图拱桥平转时的阻力主要是转动端滑块与滑道之间的摩擦力，在平转前准备好光滑、平整的滑道是拱桥能够顺利平转的保证。5.2.4 平转顶移滑道安装就位后，开始启动系杆拱梁平转，系杆拱梁以转动端铰支座为中心沿着滑道梁旋转至设计平面位置。顶推滑移
15、系统由顶推滑块、反力座、分配梁和顶推千斤顶共4部分组成。梁底滑块采用铸钢材料，单个滑块平面尺寸为10001450mm，重2.4吨，系梁下2个支座位置各设2个滑块，两滑块之间用销轴连接，在每个滑块下嵌有一块NGE材料滑板，系梁通过滑块支承在滑道梁上。滑块立面布置图见图5.2-11。图5.2-11 滑块立面布置图反力座沿曲线焊接在滑道梁顶面，间距根据水平千斤顶长度、行程确定，保证每个行程能提供反力支撑点，顶推采用两台300吨千斤顶同时对滑块施顶，施顶位置为滑块上设计的受力点。下滑道为布置在滑道梁上的不锈钢板，不锈钢板面要求清理干净，表面用清水清洗，不得落有灰尘，摩擦面可采用水作为介质也可采用机油作为滑动介质。系梁顶推平转施工图见图5.2-12。 图5.2-12 系梁顶推平转施工图由于顶移平转是围绕转动中心端铰支座作圆周平转移动，因此，水平千斤顶后支撑点应通过调整垫块随时保证顶移力垂直运动半径(系杆拱梁中轴线)与圆周方向相切。5.2.5落梁就位施工1 、平转墩如非必要，工法中一般不出现具体分部工程编号，请修改，下同上钢垫块安装系杆拱平转就位后，检查平面位置符合设计要求。解开滑道梁节段之间的连
