铁路钢桁梁跨高速公路拖拉架设施工技术

2022-09-11

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引言

随着国家加大基础设施建设, 交通路网快速发展, 道路立交情况十分普遍, 钢桁梁具有刚度大、跨越能力强、建筑高度较低、施工安装架设速度快等优点, 是跨越城市道路、高速公路、铁路等大跨度桥梁比较理想的结构形式之一, 而且不需要中断交通, 在桥梁建设中十分常见。拖拉施工作为跨各等级公路、铁路钢桁梁最主要的施工方法, 施工技术也在不断进步。以下结合厦深铁路跨水官高速公路大桥拖拉架设施工的应用, 进行了钢桁梁拖拉架设施工的关键技术和工艺的分析。

1、工程概况

厦深铁路上跨水官高速公路大桥位于深圳市平湖镇李朗村, 桥梁桥跨结构为1-80m钢桁梁, 与高速公路斜交57°, 水官高速公路路面宽48.5m, 双向十二车道, 日交通流量达14.2万。桩基础为直径1.25m钻孔灌注桩, 桥墩为矩形实心桥台。

该桥段跨1-80m钢桁梁为整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁梁结构。桥面的布置主要是使用了2片主桁, 主桁的中心距离是9.6米, 高度为11.6米, 没一节之间的长度是10米, 主桁为无竖杆N形桁架, 在这个过程中基本都使用了箱型截面, 而杆件都是H刑截面, 主桁杆件与节点主要进行连接的构件是M24高强度螺栓。

2、拖拉架设总体方案

该工程主要设置了临时支墩, 并铺设滑道, 拖拉架设法组织施工, 利用桥梁厦门方向路基为拼装场地进行钢桁梁拼装作业。根据水官高速的道路布置及现场实际情况, 确定在不影响水官高速正常通行情况下, 设置3个临时的支墩, 并安装滑道, 同时还安装了防护棚。在完成了钢桁梁的拼装以后, 在起顶点上利用4台500t千斤顶起顶钢梁, 安装上、下滑道, 钢桁梁两侧各安装1台6t卷扬机配1台三门走五滑轮组, 通过调节下滑道标高, 并使用平坡拖拉, 纵向拖拉至设计位置, 同时利用起落梁设备顶起钢梁, 同时还要进行移位, 并进行滑道以及后面的防护棚拆除工作。

3、临时工程及场地布置

3.1 临时支墩的设置

厦深铁路上跨水官高速公路为1-80m钢桁梁, 根据现场实际情况和总体施工方案, 为了满足钢桁梁拖拉架设施工要求, 在厦门台与路基间设0#临时支墩, 水官高速公路左幅左侧占用1个车道设1#临时支墩, 破除中央分隔带左幅占用1个车道、右幅占用2个车道设2#临时支墩, 右幅右侧不占用车道设3#临时支墩。临时支墩具体布置如图1所示。

临时支墩立柱采用两排Φ630钢管桩, 土层立柱利用振动锤打入至持力层, 水官高速车道上立柱采用C30混凝土基础, 混凝土顶面预埋钢板, 采用法兰连接Φ630钢管桩。钢管柱横向间距2.5m, 纵向间距2.0m, 纵横向立柱间采用[14槽钢剪发撑。同时还需要设置纵横分配梁在钢管桩上, 而分配梁纵梁和横梁分别采用了2I40以及4I40工字钢, 下滑道梁主要采用4I56a进行焊接完成的。临时支墩构造如图2所示。

3.2 高速公路防护棚的搭设

钢桁梁拖拉过程中不能中断水官高速公路的交通通行, 为了确保施工过程中行车安全, 需要搭设高速公路防护棚。防护棚的搭设既要满足钢桁梁拖拉施工的要求, 又不能侵入高速公路限界。高速公路防护棚立柱采用Φ426钢管桩, 其上为纵横向分配梁, 纵梁采用2I20工字钢, 纵梁设在钢管桩上, 横梁采用I40工字钢横跨高速公路, 横梁间距6.0m, 横梁上设置12mm方形钢, 间距0.3m, 方形钢与横梁焊接, 上面铺设2cm厚木板作为防护作业平台, 四周搭设1.5m高安全防护网。

3.3 拼装场地布置

本桥厦门台后为路基挖方段, 利用路基作为钢桁梁拼装场地, 厦门台支承垫石标高为68.085m, 深圳台支承垫石标高为67.742m, 支座高度为24cm, 为了保证在拖拉时平坡拖拉, 同时考虑减小在钢梁拖拉就位时起顶落梁次数, 确定钢桁梁拼装拖拉下滑道顶部的绝对标高为68.247m, 钢桁梁拖拉就位起顶钢桁梁, 拆除上滑道后厦门台可以一次落梁就位, 深圳台可以两次落梁就位。

3.4 拖拉滑道设计

拼装场地钢桁梁拖拉滑道采用在拼装场地顶面浇筑1.6m宽, 1.0m深C30混凝土条形基础, 对于混凝土的顶面是间隔一米九就会预埋700×300×20mm的钢板, 钢板上需要铺设3根P50钢轨构成路基地段下滑道, 钢轨间会焊接钢板, 其主要的构造为图3。而对于临时支墩的下滑道部分主要使用的钢板也是有一定规格的, 即需要4根, I56焊接的560*L*20mm的钢板L为临时支墩长度) , 构造为图4。在该项工程施工过程中主要采用的前进方式是滚轴方式, 因此会在在每个钢桁梁联接的下节点处布置上滑道, 上滑道由φ100滚轴、P50钢轨、200mm方木和连接钢板组成。具体构造如图5所示

4、钢桁梁拖拉施工

4.1 起顶和滑道安装

钢桁梁在拼装场地拼装完成并验收合格后, 还需要做好相关的工作, 即使用4台500吨千斤顶起顶钢梁, 进行起顶点的设置, 然后使用方木进行抄死, 并做好上滑道以及滚轴的安装。在确保所有工作都完成相关要求就, 落梁至下滑道上, 准备完成拖拉工作的施工。

4.2 拖拉体系

根据施工组织安排, 钢桁梁拖拉滑道设计为平坡, 钢滚轴的摩擦系数为0.045, 按照钢桁梁自重851t计算, 不考虚施工荷载, 所需的拖拉力为851*0.045=39吨, 采用2台6t的卷扬机, 配合2个三门走五的滑轮组进行拖拉, 每个卷扬机的动力为19.5/5/2=1.95吨, 正常拖拉力为定额动力的33%。

1) 牵引方式:对于该桥主要使用的拖拉方式是推进拖拉, 即在钢桁梁前方安装定滑轮组, 钢桁梁后端安装动滑车组, 通过卷扬机的牵引及各滑轮组的转换作用, 钢桁梁将被推着前进。钢桁拖拉没有设导梁, 为了减小前端下挠度, 保证拖拉过程钢梁顺利爬上前方临时支墩上的滑道, 钢梁前端不设滑车, 卷扬机等设备。可以先开一台卷杨机来调节两侧滑轮组的速度, 纠正牵引偏差, 同时也可以选择两台卷扬机一起工作, 有效的控制牵引速度, 一般是在55m/h~75m/h。

2) 拖拉布置:2台6t卷扬机固定在钢桁梁上牵引钢桁梁前进, 固定滑轮固定在0#台前方, 根据钢桁梁拖拉进度向前移动。动滑轮固定在钢桁梁纵梁下翼缘, 固定设在6#、7#和9#节点上。

3) 防滑措施:做好防滑措施是确保工程质量的重要部分。因此在工程进行中需要设置卷杨机固定平台在拼装场地的两侧, 同时要安装2台5T防溜滑卷扬机, 等到固定好滑车位置后, 就需要引用导向滑车在端横梁上进固定, 并拖住钢桁梁, 其主要的目的是能够避免出现溜滑的情况。需要注意的是在这个过程中为了防止出现滑漏的情况, 需要保证防滑钢丝绳一直处于紧拉的状态, 以及防滑装置的滑动也是根据一定的原则进行的, 其需要根据拖拉方向进行。

4.3 拖拉施工

高速公路防护棚、临时支墩、下滑道都施工完毕, 钢桁梁在拼装场地拼装完成并验收合格后, 起顶钢桁梁, 安装上滑道、牵引设备, 开始拖拉并一次拖拉到位。

4.4 落梁及定位

钢桁梁起顶或落梁必须在同一端的两个支点进行, 不允许两端支点同时起落梁, 每个台顶安置2台500t千斤顶, 在统一指挥下同步进行。钢梁纵横向移动时, 应先使用千斤顶将支座和梁同时顶起, 在支座下方设置滑移梁, 接着将滚杠放置其与支座间, 使用千斤顶、倒链滑车、四氟板进行纵横向移梁, 满足设计及规范要求。移梁过程严格按照规定的要求进行千斤顶操作, 保证梁体匀速、缓慢和同步移动。按照油压顶的工作原理, 每起顶或落梁100mm时, 需要调整升降垫片厚度, 重复调整到支座上时, 落梁定位完成。

4.5 支座安装

支座安装首先应使固定支座对位, 固定支座安装时, 上、下摆接触部分应密贴。固定支座定位后, 活动支座底板安装应根据设计文件及施工气温, 并结合实测梁跨进行便移量的设置。在进行钢桁梁支座的安装之前需要做好相应的工作, 包括需要铺设细砂抹平在支承垫石顶面, 其主要的目的是确保支座能够均匀的受力, 同时在进行支座的安装的时候必须要严格的按照相关图纸进行。

为了避免杂物掉入锚栓孔, 支座无法准确落位, 锚杆落入锚栓孔后, 将锚栓孔用海棉或棉纱封堵。