悬臂钢箱梁同步顶推施工工法(附示意图)

'悬臂钢箱梁同步顶推施工工法天津xx市政公路工程有限公司完成人：1、前言桥梁的建设一直伴随着人类的发展，尤其是自现代工业革命起，桥梁建设的发展实际上代表着人类文明的发展，代表着一个国家的科技进步。xx站交通枢纽工程是2008年奥运会天津配合工程，xxx立交改建工程为xx站交通枢纽工程之一，跨越既有京山铁路，连接了河东与海河、和平路地区的交通，是构成天津市中心商业区的重要组成部分，其建成通车具有重要的意义。新建xxx立交桥主桥采用三跨连续坦拱钢构形式（51+55+51m），全长为157m，宽28m。主桥桥面为单箱多室钢箱梁结构，顶板设置U型肋，底板设置球扁钢，对应每道拱的位置上均设置一道纵向箱形梁，横桥向布置四道加劲肋，顺桥向每隔四米设置一道横隔板。其中1#-2#跨51m长，上跨越既有津山7股铁路，在保证铁路段内火车的正常运行，要对1#-2#跨钢箱梁安装研究一套安全可行的技术方案，最终确定的施工工艺为跨铁路41*28.9m钢箱梁全断面同步多点悬臂顶推施工工法。本工法是以在不影响铁路正常运行的情况下进行钢箱梁施工为研究对象，旨在为解决类似问题提出一种途径和方法，本工法是经过工程实践而形成的综合施工工法。2、工法特点13 2.1、支撑体系安全轻便钢箱梁顶推施工中，支架搭设体系要求严格，既要保证整体的受力平衡，又要保证在顶进施工中的抗覆稳定，同时还要保证多股铁路区间内的施工轻便。2.2、悬臂顶推梁体长度自身平衡确定合理顶推梁体长度，实现悬臂与非悬臂之间的自身平衡。2.3、顶推体系布置合理滑道、滑靴、钢箱梁的限位装置和顶推装置作成整个顶推体系，顶推装置是连续顶推系统，由一套主控系统，三套泵站系统及所对应千斤顶等小系统构成。在长断面重荷载下，采取一中两边三点同步顶推，保证断面平衡性。顶推系统的因素有：后背反力架、千斤顶安装及调试、顶铁安装及稳定等因素。2.4、同步顶推控制得当在施工中采用了“三点顶推，分级调压，集中控制”的方法进行顶推施工。三点顶推，在对应钢箱梁28.9米宽全断面的两边一中三道纵梁下25cm处设置了动力水平千斤顶；分散调压则是液压站上安装有三个电磁换向阀控制油压不超过容许范围；集中控制是通过顶推总控台与三个液压站的分控制并联进行操作。1、适用范围本工法适用于跨铁路（保证铁路运营）40m下箱梁顶推施工，本工法具体适用范围为：13 3.1、钢（混凝土）箱梁桥面系。3.2、跨运营多股铁路。3.3、40米宽以下不满足吊装条件的河流上施工1、工艺原理根据桥位所处的地形环境状况，桥梁1#---2#墩上跨既有4股运营铁路，总体方法上采用顶推法施工。根据桥梁与铁路位置关系，一次性顶推距离为41米，由于连续钢梁设计为双幅联体形式，28.9米钢箱梁全横断面采用三点同步顶推，顶推箱体长度为41米，宽度为28米，顶推总重量为627.13吨，根据计算和摩阻系数取值总顶推力为94.1吨，动力采用3-DTD-200-3000型液压千斤顶，最大顶程为3米；同时，由于铁路区间中间12米段铁轨上方有两道运营的27KV高压铁路线，从技术安全方面确定过津山下行正线和矿二线为有支撑平台顶推，中间段过下行14道和津山上行正线为无支撑平台悬臂顶推，悬臂顶推距离为12米。顶推前启动静阻系数按17%，动力摩阻系数按15%，根据每工况各支点反力来预计水平顶推的出力吨位。三顶推点准备就绪将信号送回主控台，通过主控台发出顶推指令，三点连续千斤顶即同时工作，然后根据推力需要加大施力吨位，直到梁体开始前移，启动后摩阻系数下降，摩擦力减小，此时适当降低三点千斤顶的出力等级来适应摩擦力的变化，使梁体平衡地向前推进，实现三点同步顶推。4.1、1#-2#跨铁路支架平台搭设13 4.1.1、支架基础：采用C25钢筋砼基础，混凝土中布置有上下两层直径12、间距为30cm的螺纹钢，地基承载力验算每平方承受荷载为8t。4.1.2、支撑架设计：支撑架结构自混凝土基础上依次为直径Φ600mm钢管柱、顺桥向I36#工字钢、横桥向I32#工字钢，钢管柱之间采用槽钢作横撑和剪刀撑。顺桥向I36#工字钢在中间跨京山铁路正线悬臂顶推段断开。4.2、滑道布置滑道及侧限是钢箱梁平稳安全滑移的保证。其控制因素有：滑道标高、平整精确度、侧向限位安装等因素。施工时计算出滑道顶标高，进行测量精确控制，要求平整度偏差小于1毫米；侧向限位系统及时正确安装完善。滑道设计与布置：滑道材料选用[36b槽钢，全桥共设置3道。滑道通过筋板焊接固定在支撑工字钢分配梁上，跨越京山上行正线和下行14道铁路12米段有27KV高压接触网处不设置滑道，其他范围滑道连续布置。侧向限位采用滚轮式装置，每隔6m成对安装，与钢梁两侧的Ⅰ32a工字钢分配梁上，并与之焊接牢固。滚轮与主梁边留出3cm间隙。13 前挡限位：在1#墩处设置刚性限位支架（迎面附帖一层1cm厚橡胶），限位支架挡板位置根据设计钢梁就位位置确定，防止粱体顶推超限。4.3、滑靴设置滑靴采用HW300*300型H型钢制作，为保证顶推过程中滑靴的刚度，在H型钢两侧焊接30mm厚钢立板，使之成为箱盒状，上顶面通过垫块与钢箱梁固定，与钢梁成为一体组成滑动体系。滑靴设计为2.5米一节，梁底下每节滑靴距离控制在3米，根据就位后钢梁位置关系，中间跨铁路12米悬空段不再布置滑靴。4.4、顶推动力装置顶推装置是连续顶推系统，由一套主控系统，三套泵站系统及所对应千斤顶等小系统构成。顶推系统包括：后背反力架、顶推千斤（含油泵系统）、顶铁等因素。后背反力架安装固定时必须精确定位，否则影响千斤顶的安装；精心组织，合理安排人员，及时安装各泵站及千斤顶，进行调试工作。13 顶推箱体长度41米长，顶推重量为627.13吨，根据经验摩擦系数取：0.15，总推力为94.1吨，顶推动力采用3台DTD-200-3000型液压千斤顶，在横桥向断面两边一中分别布置1台，每台最大顶程为3000mm，施工使用顶程为2500mm，顶推速度为15cm/分钟。顶推过程中顶推同步同一泵站控制，保证顶推平稳安全,就位准确。反力架:反力架采用型钢制作，反力架分别与支架纵梁（I36）、分配梁（I32）及滑道（[36b）固定，在顶座对应位置设置（焊接）双拼I32做横梁，使反力架受力均衡。顶推采用Φ325*10钢管作顶铁逐步加设顶铁，顶铁配备长度模数为2.5米/标准节，与顶推行程一致，0.5米、0.2米非标准节。顶铁两端采用螺栓连接，用抱箍将顶铁固定在分配梁上，每1米一道，顶铁轴向可位移4.5、施工步骤整个顶推过程分四种工况控制：4.5.1、界外顶推13 在铁路限界外的刚性组装平台上顶推41米段箱梁，铁路线界外顶推10米至京山下行正线界外，检查顶推体系及支架安全性，为正式顶推跨铁路积累经验。4.5.2、顶推过京山下行正线在平台上顶推10米，使梁端跨越至京山下行正线，更换4次顶铁。4.5.3、悬臂无平台顶推过京山上行正线和下行14道线继续顶推至京山上行正线和下行14道限界处（距离轨道外线2米）等候铁路部门要点顶推。点内一次性悬臂顶推12米。更换顶铁4次，顶推时间3.5小时。4.5.4、顶推过矿二线平台上顶推钢梁跨越矿二线,直至设计位置。4.6、顶推监测梁体顶推过程中，测量控制因素主要是：梁体中心线及各墩顶偏位。随着梁体的推进，侧向限位控制其中心线偏位在10㎜以内，控制各千斤顶同步顶推，各墩顶的偏位均在设计要求范围之内。箱梁顶进时，测量人员跟踪监测钢梁的偏位及梁体中心线位置，当中心线偏移时，及时利用侧向限位调整，然后将其锁定。在顶推过程中对墩顶瞬间偏位的观测尤为重要，一旦墩顶瞬间偏位超过设计值需立即停止施力，重新调整各墩顶施力分布，以保证各墩的偏位满足设计要求。13 在钢箱梁顶推过程中，在钢管支撑柱上选择代表点，多点位对实际工程体进行测点布置，运用电阻应变计测量各点变形，计算机收集数据，并同时采用高精度水准仪校核，根据测点应变，分析计算架体各点应力、内力（轴力、弯矩、剪力）、梁体挠度和支撑体内力挠度等变化情况。在此同时，桥下架设经纬仪和水准仪各一台，在观测顶推过程中的支架垂直度和沉降情况，并详细记录收集数据，掌握第一手资料，来指导现场施工和及时采取相应措施。1、工艺流程及操作要点５.１、工艺流程13 ５.２、操作要点13 5.2.1、要保证无导梁悬臂顶推成功，最重要的是接应段滑道位置的确定，其轴线、高程必须精确，尤其是高程关系，一旦确定有误，容易造成梁体顶撞滑道或高悬。为了保证悬空顶推后顺利到达接应滑道内，首先，根据桥梁设计纵向高程关系，确定悬空初始点滑道高程和悬空终点滑道（即接应滑道）高程，在悬空终点滑道面高程基础上再降低5cm的意外挠度值（理论计算最大挠度为2.42cm，综合施工实际因素，确定5cm的意外挠度值），同时钢箱梁前端梁下固定的首节滑靴前进端作成船头坡型，这样更便于接顺进入滑道。5.2.2、保证梁体悬臂自身平衡和支撑体系的稳定性，尤其是悬臂段前排支撑的抗倾覆性，必须提前进行受力计算分析。采用有限元分析其安全性5.2.3、每次顶推，必须对顶推的梁段中线和各滑道顶的标高进行测量，并控制在允许范围以内：a、导梁中线偏差不大于2.0mm；b、梁体中线偏差不大于2.0mm；c、相邻两跨支点同侧的滑移装置顶面高差±1.0mm；13 d、同墩两支点滑移装置顶面高差±0.5mm。5.2.4、顶推过程中，随梁体前移，三道滑道前方及两个侧面专人观察顶进位移情况。5.2.5、滑道表面应保持清洁，涂润滑用的硅脂（采用优质黄油）以减少摩擦，涂润厚度不宜太厚和太薄，可控制在1mm左右。5.2.6、整体开始顶推时，先推进10cm，立即停止，回油，再推进10cm，再停止，回油，为此反复两三次，以松动各滑动面并检查各部分设施，然后正式顶推。5.2.7、顶推时，如果滑靴、滑道有变形、松动等情况发生时，应立即停止顶推，进行焊接打磨处理。5.2.8、滑道安装的精度、刚度、平整度，对顶推梁施工起很关键的作用。在顶推过程中它对梁体的受力及摩阻力的变化都有直接影响，因此在安装过程中要保证其精确位置（滑道受力面应与箱梁纵梁下固定的滑靴宽度重合），足够的刚度和平整度。5.2.9、位移观测主要是梁体的中线偏移和垂直向偏移，采用的办法是根据设计允许偏位作为最大偏位值，换算坐标，从施力开始到梁体开始移动连续观测，一旦位移超过最大值则立即停止施力，重新调整各墩施力分布。5.2.10、施加顶推力必须要同步、匀速，这是顶推成功的关键，推顶千斤顶使用之前按要求进行标定，所有千斤由一个总控台来控制，并且输送油管距离要基本相同，可实现同步作业。1、材料与设备13 6.1材料根据施工方案的制定和现场实际情况，配置1.2m、花梁、密目网、脚手管、32#工字钢、20#槽钢、钢丝绳、钢板、滑靴采用HW300*300型H型钢、滑道采用36#槽钢等。6.2机械设备顶推设备主要采用3台等推力双行程液压千斤顶、25t吊车两台、运行车2辆、电焊机15台等。7、质量措施7.1、钢箱梁梁体质量对于焊材精选焊材，作好焊材使用过程控制。在钢箱梁焊接前做焊接工艺评定：验证并确保工艺和焊接操作参数合理。对于组焊工艺和操作过程控制坡口加工和组装精度及定位焊质量；预热和层间温度及环境控制；焊接参数有效和操作过程规范；作好层间焊道清理和检查，合理的装配顺序和焊接程序。7.2、支架平台搭设质量对于砼基础，保证砼密实。对于钢管柱的架立和焊接，必须严格按照方案执行，在使用槽钢将钢管柱连接前，进行钢管柱的除锈处理，保证焊接质量。为悬臂顺利接轨，在滑道高度上设计接迎滑道低于送出滑道5cm，同时将顶推方向前端滑靴做成翘状，滑靴前端翘起10cm，滑动过铁道后前端翘起端引导滑靴与滑道接顺与现场施工顶推施工相吻合。7.3、顶推体系质量控制13 在顶推前进行千斤顶的效验，保证工作的质量性能。严格检查千斤顶后备支架的尺寸位置和焊接牢固，保证在顶推过程中，不出现开缝现象。8、安全措施8.1、顶推前，施工人员应仔细检查支架、滑动装置、顶推动力装置及相关的设备构件是否安全，避免在顶推过程中出现卡死等影响顶推的现象。8.2、顶推施工时应根据铁路部门给定的施工时间进行施工，并设置专人看护。顶推施工时应设专人指挥，各个岗位负责人发现问题后及时通知指挥，以便问题能得到及时处理。8.3、顶推完毕后，仔细检查施工区域是否留有影响铁路运行的障碍物，如有应及时清理。9、效益分析在xx站枢纽工程xxx立交改造工程中，采用全断面悬空多点同步顶推施工技术，成功的将28.9*41米的整体钢箱梁一次性安全跨越运营铁路，顶推就位实现中心轴线位移-8mm，中线高程偏差+4.5mm，就位质量高；尤其是中间12米段无平台悬臂顶推技术的应用，给以后有类似状况的工程提供一定的参考经验，施工中采用的“三点顶推，分级调压，集中控制”的方法有效的保证了整体钢箱梁的顶推就位质量。通过理论化技术研究，形成切实可行的施工工艺方案和理论分析方法，将研究成果具体应用到实际工程实施上，并形成工法。在社会效益方面实现铁路正常运营，将钢箱梁安全的顶进施工作业，为天津市施工企业在铁道部系统内赢得荣誉，为市委、市政府作劲,实现了安全、优质、高效的目标；在经济方面，按照本研究成果实施，实现节约成本约120万元。13'