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1、nDTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁法(9220工字02号)铁道部第二十工程局 邓红法 胡平原铁道建筑研究设计院 李书正 尤明伦中国铁道建筑总公司 张德相一、前 言顶推架设钢桁梁，就是将在桥头路基中线(或在路基外侧拼好后移到线路中线)上拼好的钢桁梁，利用滑移装置和轨道，以顶推设备纵向顶推至预定桥孔，落梁就位。这是一种新的行之有效的钢桁梁架设方式。DTS型液压顶推设备，是铁道建筑研究设计院为顶推架设钢桁梁研制的专用设备，由顶推油缸、液压钳臂式锚固器和泵站三部分组成。1991年，此设备在沪杭复线46号和37号桥进行了试用，结果表明此设备操作简便，架设速度快，方向控制准确，安全省力。DTS型液
2、压顶推设备顶推大跨度钢桁梁技术已通过了技术鉴定，被认为是对我国传统钢桁梁架设工艺的突破，属国内首创，达到了国际水平。本技术获得铁道部1992年科技进步二等奖。二、特 点1.DTS型钢桁梁架设液压顶推设备(以下简称DTS型顶推设备)设计合理，结构新颖，操作方便，安全可靠，速度快，工效高。2.顶梁和锚固由液压站集中控制，双缸同步，也能单缸操作，故顶梁平稳，梁位、方向控制准确。3.采用普通钢轨和聚四氟乙烯滑块组成的滑移装置，摩阻力小，故能加快顶进速度，平均达 到0.8m/mim。4.本工法占地少，封航时间短。5.本工法同浮运法相比，能节约投资49%，比拖拉法少投资39%，经济效益显著。三、适应范围在
3、风力不超过5级、水流速度小于2m/s(指浮顶时)的条件下，本工法能架设80m及以下跨度的钢桁梁和96m及以下跨度的八七型铁路应急抢修钢梁。跨河可采用浮墩，也可用导梁，沪杭复线两座大桥均采用半浮顶推法，故本工法按半浮顶推法介绍。四、工艺原理1.顶推油缸一端连在钢桁梁下弦尾端，另一端连在锚固器上，每桁1套。锚固油缸工作使锚固器紧卡在下滑道中间钢轨上后，顶推油缸则开始顶推，钢梁稳速前进。当顶推油缸到达预位置时，顶推停止，锚固器随即松开，顶推油缸回程并带动锚固器及泵站小车一同前移，顶推油缸活塞回收后，锚固器再度卡紧钢轨，开始顶推。如此循环，将钢桁梁顶推前进。2.当钢梁的悬臂长达到32m时(此时梁尾需加
4、适当配重)，用浮墩顶住距梁前端16m处的大节点，然后拆除除梁尾之外的全部上滑道支点，钢梁成简支状态(见图1)，再继续顶推，直至到位。图1 半浮顶推原理3.浮墩随着梁的顶进而前移，其方向用缆绳控制。4.整个顶推分成桥头移动、悬臂顶推和半浮顶推三个阶段，在悬臂顶推阶段要注意及时拆除悬出的上滑道装置。五、主要设备(一)DTS型顶推设备1.顶推油缸：两缸，最大行程1600mm，技术速度01.35m/mim(见图2)。2.锚固器：两套，采用液压钳臂式(见图3)，最大锚固力为240kN。图2 顶推油缸 图3 液压钳臂式锚固器3.泵站：1人操作，顶推、锚固集中控制。泵站放在特制的小车上，随梁前称。(二)滑道
5、装置滑道可以布置在纵梁下，也可布置在主桁下弦节点下面。一般多采用前者，这是因为其稳定性已足够，无需加宽路基，也不必加长墩、台顶上的滑道。采用后者时，要求墩顶滑道至少要加长至桁梁节间长的1.25倍，这就要求中间通过的桥墩前后设置庞大的托架，费时费料，故很少选用。滑道形式有上滑道连续和下滑道连续两种，前者工程量大，耗用材料多，费工费时，成本也 较高，故用的较少。1.下滑道：铺设6根P50或P43钢轨作为连续滑道，每桁下3根，中间1根兼作顶推设备锚固轨，此轨上每12.5m安设5个楔形防爬器，以承受锚固器的顶推反力。整个滑道与桁等宽。2.上滑道：着重介绍断续式，它设在钢桁梁下弦的大节点处，做法是：用钢
6、板焊一般形板， 板上垫12层方木，方木顶面再垫一层钢板，然后将其放在下弦节点下，用螺栓固定在大节点上(见图4)，般形板下焊3根小槽钢，使用时扣在下滑道轨头上，在槽钢和轨头之间安放聚 四氟乙烯滑块，以减少摩阻力。图4 滑移装置 (三)浮墩浮墩系由中-60浮箱和六五式军用墩组成。根据计算，采用12个浮箱组成12m18m工作平台 ，于其上拼组六五式军用墩(见图5)，台上设6台4英寸潜水泵，用之抽、灌水以控制浮墩的 水平和标高，浮墩定位用4台1t卷扬机和2条人拉缆绳来实施。图5 浮墩结构示意(四)其它配套设备其它配套设备见表1。表1 配套设备(五)主要材料(见表2)表2 主要材料六、施工工艺(一)工艺
7、流程(见图6) 图6 施工工艺流程(二)施工准备1.进行现场勘测，调查河床水深、水位变化及流速，据之确定浮墩高度，完成架梁设计，平整场地。2.拼组浮墩。首先在岸边适当位置造一台座，在台座上将12个中-60浮箱拼组成18m12m的平台(见图7)，再顺滑道送入水中，设置锚缆将平台固定(也可以在水中直接拼组平台，但有水中作业，不太方便)，然后在平台上拼组支撑墩身，按设计加水待用。图7 浮箱平台结构示意3.按设计图铺设下滑道，然后在其上拼组钢梁。要注意，下滑道的地基一定要坚实、平整，滑床板与梁节点间的垫木高度需按梁拱度调整均匀，总高度保持在2025cm。4.安装顶推设备。将事先调好油缸同步的DTS型顶
8、推设备顶推油缸的一端连在钢梁下弦尾端的连接件上，另一端连在锚固器上，每桁一套。将泵站装到特制小车上，并用铁线将小车挂在锚固器座上。上述完成后连接管路并接通电源，加油进行试运转，一切正常后待用。(三)顶进工艺(四)操作要点1.准备工作完成后顶起钢梁，在各大节点下安装上滑道和滑块，同时整理下滑道并涂油，然后落梁，安装顶推设备。2.人员就位，开始顶推。当梁体前端出现悬臂时尾端要相应压重，并逐个取掉悬空梁段的上滑道，同时牵引浮墩至墩前保护位置(此时不设顶部支撑)。顶推至梁悬出32m时停止顶推，将顶推设备锚固，第一、二阶段即告完成。3.开始半浮顶推前，浮墩要准确定位，然后搭好墩顶支撑木垛并保证两侧高差不
9、大于5mm，检查无误，则浮箱对称排水顶起E2节点，使E4节点悬空，取掉中间上滑道，再次检查各系统，无误后便可开始半浮顶推。4.梁体到位后，锁闭DTS设备，浮箱加水，落梁就位后拆除浮墩及顶推系统。5.方向出现偏差时要停止顶推，纠编方法为：在桥头顶推和悬臂顶推阶段由单侧油缸纠偏，半浮顶推阶段用浮墩方向缆绳纠偏(两侧缆绳要对应收、放)。6.顶推时浮墩缆绳收、放要对称。水位变化超过4cm时，浮箱要对称排水或注水。(五)注意事项1.各系统必须在统一指挥下操作。2.在半浮顶推过程中，设专人观察方向和水位变化，并把观察结果及时报告总指挥。3.在半浮顶推过程中，无异常情况不得停止顶推。七、质量控制施工中除必须
10、严格执行铁路桥涵施工规范的有关规定外，还必须满足以下技术要求：1.加强对工作人员的岗位培训。2.2台顶推油缸的同步误差不大于10mm。3.顶推前下滑道装置的滑动面必须涂油，钢轨接头高低差不得大于2mm，滑道中组偏差不得大于20mm，两侧滑道高差小于10mm。4.顶推过程中，梁前端设中线观测标志，偏差超过50mm时须通知纠偏。5.顶推速度一般不大于1m/min。6.浮墩到达处的河床水深不得小于2m，必要时要疏浚河道，以防搁浅。7.在架设过程中，要保证钢梁倾覆稳定系数大于1.3，浮体倾覆安全系数大于2，倾角小于5，浮体的承载能力为荷重的1.1倍以上。八、劳动组织本工法劳力组织见表3。表3 施工人员
11、安排九、安全措施在架设过程中，工作人员必须坚守岗位，集中精力，听从指挥，不得违反操作规则及有关的 安全章程。工法安全措施如下：1.顶推系统的安装必须密贴，顶推行程控制在1.5m范围内，以利制动及缩短循环周期，控制台司机对此必须严格掌握。2.在顶推的全过程，安全员必须仔细观察滑道的变形情况，以保证顶推顺利进行。 3.浮箱组拼前必须试压，下水后立即安好方向控制缆(见图9)。4.为增加浮墩稳定性，在墩顶增设2个保护支撑(见图5)。5.浮墩在悬臂顶推阶段只作为保护支墩，到半浮顶推阶段，才作为承载浮体。在顶推过程中，由于载重和水位的变化，需要对水箱注水和排水以保持浮墩墩顶标高，但此举也增加了不安全因素，
12、因此，在半浮顶推开始时，宜调整浮箱一次顶起梁体，使其前端高于后端约10cm，并尽量减少抽排水次数。6.河水水位受潮水影响时，半浮顶推最好在潮前后半小时之内实施，以减少浮墩调整次数和便于落梁就位。7.顶推施工宜在风力小于五级的情况下进行。十、效益分析根据统计分析，采用本工法架设1孔钢梁比用全浮运法、拖拉法的工效能提高1倍，综合节约投资达39%，若就近工点连续架设，经济效益会更加显著。本工法工作面小，占地少，封航时间短，故带来良好的社会效益。本工法架梁速度快，设备安装和操作均较简单，能够满足抢修要求。十一、工程实例(一)沪杭复线46号大桥该桥主跨为1跨2孔(双线)64m栓焊梁，两边孔均为16m低高
13、度PC梁，河流水深大于2m。施工安排先架栓焊梁，后架PC梁，拼梁场地设在上海端上行线路基上。1991年4月末开始用本工法架梁，过程为：上海端16m跨先用六四式军用梁架通，桥台支承垫石以上部分暂不施工(目的是降低落梁高度)，钢梁从沪端顶推架设，第1孔梁到位后横移到下行线落梁就位，然后顶架第2孔。据统计，1孔梁的顶推距离为91.3m，用时114.5min，平均速度为0.8m/min，实测摩擦因数为0.0690.077，梁就位后纵向偏差6mm，横向偏差8mm，均符合要求。第1孔架设总费用2.8万元，第2孔仅用了1.1万元。(二)沪杭复线37号大桥1991年7月，在此桥用本工法成功地架设了2跨4孔64m栓焊梁，顶推从沪端和杭端两个方向开始，各顶2孔。据统计，平均每孔梁架设总费用为1.1万元，架梁时半封航，仅封航费就节约了8万元。
