DTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁工法

18/18DTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁法(92—20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0～1.35m/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：用钢板焊一般形板，板上垫1～2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12m×18m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18m×12m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20～25cm。4.安装顶推设备。将事先调好油缸同步的DTS型顶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，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.