【工程技术】大吨位预应力混凝土箱梁跨铁路顶推施工技术

1、工程概况 

燕山大学立交桥位于秦皇岛市。立交桥全长为567.11m，桥宽21.5m.其中主桥0号桥台与1号桥墩之间的边跨为40m，跨越京秦铁路，设计高度为8.12m，梁底距接触网承力索0.93m，桥梁与铁路法向夹角2.57。 根据铁路部门的意见，施工时要求快速跨越铁路，且不能在铁路上方有现浇作业，所以跨铁路部分采用整孔箱梁预制顶推法施工。箱梁截面为单箱两室梁，梁高1.5m，梁宽21.5m，总重900t。30m箱梁在铁路西侧预制后，顶推就位，剩余10m再与铁路东侧箱梁现浇连接。顶推施工示意见图1。 　　图1顶推施工示意（单位：cm） 

2、箱梁顶推施工工艺流程 

跨铁路预应力混凝土箱梁施工工艺流程为：预制场地准备一制模板，绑钢筋一预制箱梁一张拉预应力筋一管道压浆一顶推箱粱一顶推就位一落梁变换支座一主梁现浇施工一主梁纵向张拉。 

3、施工方案 

3.1箱梁预制台座根据工程特点和所处的地理位置，将制梁台座分条形固定式滑道和砂底模两部分进行施工。主梁下面共设3条滑道，两侧滑道宽度为40cm，中间滑道宽度为30cm。为方便砂底模拆除的施工，滑道高115cm，滑道之间的中心距离为730cm，滑道顶面为一2.5％纵坡。这种形式的滑道能很好地承受各向作用力，而且高程容易控制，拆除也非常方便。施工时首先将主梁在桥台台尾的相应位置进行地基夯实，然后在主梁纵肋位置上浇筑C30钢筋混凝土条形固定式滑道底座。滑道与滑道之间采用中粗砂用机械夯实填塞，顶面抹2cm厚M15砂浆作箱梁预制底模。 

3.2临时支墩顶推前在0号台与1号墩之间设立2排临时支墩。临时墩的中心距16.3m，净距14.5m，距离回流索净距约1.0m。临时墩采用扩大基础（22.5m×3m×1.2m），墩身采用钢管排架支墩，横向为3×2根60.8m的钢管，其插入基础深度不小于0.8m。墩身顶部没短垫梁，中间设横联。临时墩与桥台、塔墩间设联系构件，形成稳定的空间结构，确保顶推过程的安全性。 

3.3滑道与滑板为确保箱梁顶推时能均匀传布反力，在制梁台座、桥台位置、临时支墩顶和排架上各设置3道通长滑道。滑道由长50cm、厚2cm的钢板焊接而成，并在其表面贴3mm厚镀锌铁皮。滑块采用国产聚四氟乙烯滑块，为减小摩擦系数，应在滑块表面涂润滑剂。滑道安装精度要求：相邻滑道高程误差不大于±2mm，同滑道高程误差不大于±1mm。制梁台座和桥台滑道安装方法：先在滑道下的台座混凝土内预埋4根螺杆，套上4个螺母；然后将滑道钢板上的螺栓孔套入预埋螺栓，用钢板下4个螺母调平钢板至设计高程；最后对预埋螺栓和滑道钢板进行焊接，并镶锲镀锌铁皮。临时支墩和排架滑道安装方法：在钢管支墩和排架顶的工字钢上面并列3根43kg／m钢轨，钢轨用鱼尾板连接，接头要顶紧。然后，在其顶面焊接滑道钢板，并镶锲镀锌铁皮。上滑道由箱梁顶推时随时填塞聚四氟乙烯橡胶滑板组成。 

3.4导梁 （1）导梁的构造本方案共制作6片导梁，其中前导梁3片，每片长10m；后导梁3片，每片长6m。导梁与箱梁内的预埋件严格按设计要求进行焊接，另外，为了防止主梁端部接头混凝土在承受最大正、负弯矩时产生过大拉应力而裂缝，必须在接头处增加有粘结预应力筋。导梁间横向设联系构件，保证横向稳定性。前、后导梁均采用军用梁组拼。 （2）导梁制作的质量要求下弦杆平直度：在制作装配时，下弦杆的底面是基准面，必须保证下弦杆位置准确，底面平直。 节点连接质量：为使导梁在设计荷载作用下，减少各节点的非弹性变形，必须保证各节点的连接质量。

 3.5顶推装置 （1）顶推千斤顶箱梁顶推施工时，在桥台台顶处设置牵拉固定装置，使用2台ZLD自动连续顶推千斤顶通过钢索牵拉箱梁尾端的后导梁，对箱梁进行连续顶进直至最后就位。牵拉过程中设置制动措施，防止箱梁在下坡牵拉时走行过快。ZLD自动连续顶推千斤顶的技术性能见表1。 

（2）顶推千斤顶牵引力验算箱梁重量G.=9000kN，前导梁及背梁重量G：=210kN；外部荷载G=（Gl+G2）×K=9210×1.5=138l5kN：静摩擦力F=G×0.08=1105.2kN；考虑2.5％纵向下坡水平分力340kN，摩擦阻力合计765.6kN.选用2组ZLD自动连续顶推千斤顶以满足要求。 

（3）牵拉装置的确定采用钢绞线和自动工具锚作牵引装置。千斤顶置于顶推箱梁两侧的桥台台帽上，钢拉锚器置于箱梁尾部背梁后端，牵拉控制、横向控制、递送滑板要操作分开，配合默契。在施工中应注意以下几点。 ①每根钢绞线承受拉力F=260kN（1860MPa×140mm），所以每台千斤顶内需装4根钢绞线。 ②一台千斤顶内的4根钢绞线应左、右旋向搭配，避免同一旋向钢绞线而使千斤顶活塞旋转，损坏自动工具锚，或者造成千斤顶行程损失。 ③千斤顶与拉锚器的施力点应尽量在一条直线上并与梁轴线平行。拉索要拉紧，使多根钢绞线受力均匀，以免造成拉断和对千斤顶内缸偏心磨损。 

3.6横向限位装置桥台和临时支墩处均要设横向限位导向装置。由螺旋千斤顶与导向轮组成，并安装在反力架上。纠偏时，用正反螺旋千斤顶调整导向轮与主梁侧面的距离，并在一边导向轮与梁侧之间加塞不同厚度的钢垫板使梁向前滑动，以免调整时损坏梁侧表面。顶推时，应做好横向偏差观测，及时进行调整。 

3.7顶推施工箱梁顶推时，在桥台上设置3道滑道和安装2套千斤顶，通过拉索牵拉后导梁，由0号桥台沿设计轴线连续顶推至对面，与1号桥墩通过现浇箱梁连接。为保证铁路运输及施工现场的安全，京秦铁路特别为顶推作业停电停运80rain，所有的顶推及落梁施工必须全部在这段时间内完成，所以施工时必须计算并掌握好顶推速度，保证顶推安全。顶推过程中，所有的工种必须听从顶推总指挥的指令。顶推千斤顶的油泵均由主控台统一控制。 为防止箱梁左右偏移，始终由1人用经纬仪盯准桥轴线，随时检查箱梁中心线是否偏离，如有偏离，立即进行纠偏。为防止施工中发生意外触电、漏电事故，造成对电气化线路的破坏和施工人员的人身伤害，必须保证临时支墩和箱梁梁体的接地线导电良好。另外，在临时支墩靠近铁路一侧，必须要安装耐高压绝缘板。 

3.8落梁步骤：准备工作一千斤顶举梁一拆除滑道一安装支座一梁体降落到支座上一分别焊接支座上部、下部。 落梁前，应先计算桥墩的反力，确定落梁竖直千斤顶的型号和台数，并拟定千斤顶在墩顶需占用的位置和最小高度。选用千斤顶时吨位应留有富余。为避免梁内产生过大弯矩，顶高应控制在5Ctll内，能取出滑板即可。 清理墩上工作面，找平千斤顶安装位置，并垫砂浆。在支座垫石上放样画线。复测墩顶高程点，确认桥墩有无沉降；复测支座垫石顶面梁底高程，并确定调整方案，预备相应加垫钢板。顺桥向每个支座两侧分别安置2个千斤顶，千斤顶底面应垫40～60mm厚的钢板，钢板面积根据应力扩散的要求确定。 

4、结语 

我国的铁路与公路施工中，经常会遇到路线交叉问题，不可避免地相互影响。顶推法施工具有较好的应用效果和经济效益，尤其是很好地解决了对繁忙的铁路运输的干扰问题。本工程施工方案设计完善，在顶推过程中指挥得力、配合熟练，安全顺利地在铁路部门规定的时间内把箱梁一次性顶推到位。 

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