如泰运河钢桁梁浮托架设施工方案

中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部1二月23

宁启复线电化工程三标段

如泰运河钢桁梁

浮托顶推架设

施工技术

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部2一、工程概况1、概况

宁启复线电化工程全长约269km，其中如泰运河大桥全长141.51m。如泰运河大桥位于江苏省如皋市，上跨如泰运河，桥跨布置为1-24m预制后张法预应力混凝土T梁+80m有砟钢梁+1-24m预制后张法预应力混凝土T梁。主跨为双线有砟桥面无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁梁，钢桁梁的全长为82m，重1027.5t，桁高为11.6m，节间长度为10m，主桁节间设置人行道栏杆。两片主桁间距11.8m，挡砟墙内宽8.86m；人行道位于主桁内侧，主桁外侧设置横向0.7m宽度的避车台。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部3二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部42、地质、水文条件

（1）地质条件

桥址处85米厚度内均为第四系全新统、上更新统冲积海积粉土、粉砂，地层相对稳定。

（2）水文条件

如泰运河是南通市航道网规划的五级航道，规划通航净宽要求≥60m，通航净高≥5.5m，设计最高通航水位为3.04m，设计最低通航水位为1.24m，桥梁法线与航道中心线夹角为22°，二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部5二、浮托架设方案的确定

1、现场地质条件。根据设计提供的地质报告，本桥址地质主要为粉土、粉砂累土质承载力较弱，并且钢梁重量较大，不宜采用大量桩基础设计等支架拼装架设钢梁施工。2、现场条件。经前期调查，如泰运河通航水位在3.04m-1.24m，在局部清除河道后，可满足浮托设施的条件。如泰大桥南通台后至中山路间约150m，可用于钢桁梁的拼装。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部63、通航要求。根据如皋市航管站关于如泰运河的通航要求，通航宽度必须保证30m以上，若是使用支架法施工则影响通航时间太长，且难以保证通航宽度。根据以上条件考虑，如泰运河1-80m钢桁梁拼装架设采用浮托顶推的方式进行架设的施工方案。三、浮托架设法施工介绍

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部7如泰运河大桥横跨如泰运河，东邻既有宁启铁路，河面宽度45m，为满足如皋航管单位提出的保证通航宽度，以及2#墩西侧地方码头等影响因素，主跨1-80m钢桁梁采用岸上拼装，浮托顶推法进行架设；首先利用南岸拼装场地完成钢桁梁拼装，然后在千斤顶作用下，使钢桁梁顶推前行至浮箱支架上，通过浮托体系向前移动就位。本次浮托顶推法架设钢桁梁的施工设施共分四个系统，即滑道系统、水上浮托系统、顶推动力系统及方向控制系统。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部81、滑道系统

岸上滑道系统分上、下滑道，下滑道设在2#墩与启东台间及启东台前后路基上，混凝土基础和2根P50钢轨组成；上滑道2对，分别安装于钢桁梁下弦杆E3、E0′两个节点位置，采用滚轴和型钢铁件自制而成的滑道小车。

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部92、水上浮托系统

浮托系统下部为36个6m×3m×2m钢浮箱组拼而成的浮体结构，外形尺寸为36m×18m×2m；在浮箱组平台上安装底梁，底梁沿顺桥向布置，采用2I40b的工字钢，共设8根，每根长18m。其上设下垫梁，下垫梁采用I40型钢，每根长12m。每侧支架沿顺桥向布置2排立柱，横桥向2排立柱。立柱为529×12mm钢管。立柱之间利用273×6mm钢管进行连接形成整体桁架。立柱顶部为上垫梁，采用高墩杆件，每根长6m。顶面为4根高墩杆件，宽1.6m，高0.412m。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部10

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部113、顶推动力系统顶推动力系统由两套自锁爬行顶推设备组成。每套自锁爬行顶推设备由1台100t液压千斤顶、2台200t液压自锁器(夹轨器)、油泵及液压控制柜(台)组成。在供油时，夹轨器夹紧下滑道（钢轨）形成顶推反力台座，千斤顶顶推钢梁，使钢梁纵移；在回油时，夹轨器松开下滑道（钢轨），千斤顶回缩，并带动夹轨器向前爬行。循环供油、回油顶推钢梁到位。千斤顶进油、回油的速度大约为2分钟一个行程，一个行程为1m。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部12二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部13二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部144、方向控制系统方向控制系统由设置在浮托平台四角上4台卷扬机、滑道小车及自锁爬行顶推设备组成。卷扬机另一端固定在两岸的四个地锚上，通过电动牵引力控制方向；滑道小车的两条履带左右有导向轮，可以起到限制钢梁前进方向的作用；通过调整自锁爬行设备单侧顶推也可以起到调整钢梁前进方向的作用。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部15二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部16二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部17三、钢桁梁浮托架设计算二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部18检算部位如泰运河钢桁梁采用浮托架设法施工，在施工时首先考虑的是滑道及地基承载力的计算，依次为动力系统顶力检算、浮船检算、浮墩托架受力检算及临时支墩检算1、设计参数Q235钢材容许正应力[σ]=170Mpa，容许剪应力[τ]=100Mpa；中-60浮箱按端面连接，在舷面内挠曲时，浮箱容许弯矩[M]=350t.m，容许剪力[Q]=100t；连接容许承载力大于浮箱容许承载力，不控制。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部192、滑道及地基承载力检算滑道沿钢梁轴向且正对钢梁主桁布置，横向共设置两道，分别由2根横向间距为550mm的P50钢轨、预埋钢板、18cm厚C50混凝土垫层和60cm厚C20混凝土基础组成。钢轨直接焊接到预埋钢板上固定，预埋钢板之间空隙设置槽口，现场用灌浆料填满，保证钢轨底面与下部密贴。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部20二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部21由于混凝土垫层和基础均仅顶面设置有抗裂钢筋网片，因此按荷载局部传力范围内的刚性扩散面积进行基底承载力计算，对基础仅检算局部传力即可。单台小车与钢轨的接触长度约1m，P50钢轨高152mm，轨底宽132mm。

由总体方案可知，钢梁拼装完成后，每片主桁下，前支点通过两台500t小车直接支撑到滑道基础上，两台小车纵向间距约为1.2m。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部22二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部233、动力系统顶推计算二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部244、浮船检算浮运平台由上下两部分组成，下部为36个中-60浮箱按6×6阵列组拼而成的浮船结构，外形尺寸为36m×18m×2m。在浮船上安装浮墩托架，浮墩托架采用焊接钢管结构。装卸梁工作通过水泵对浮船进行注、排水完成。浮船检算主要包括：浮船强度检算、浮船横向稳定性检算、浮船纵向稳定系数计算。其中横向稳定性检算分为，垂直荷载及静矩计算、横向风荷载及力矩计算、横向稳定系数计算。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部254.1浮船强度检算采用有限元程序midas2010建立整体模型，根据浮墩托架的底部分配梁布置情况，偏安全，不考虑单个浮船之间舷板侧的连接作用。模型如下图所示。经midas计算浮船强度满足要求。浮船最大弯矩，最大剪力如下图所示。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部264.2浮船横向稳定性检算二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部27二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部28二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部294.2.3横向稳定系数检验二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部304.3浮船纵向稳定系数检算二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部31二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部325、浮墩托架受力检算

浮墩托架高度约6m，由φ529×12钢管立柱和φ273×6钢管相贯焊接而成。顶部采用高墩杆件分配梁和高墩杆件上垫梁，底部采用双拼I40b型钢作为下垫梁，下垫梁通过底部的双拼I40b型钢分配梁将上部荷载直接传递至浮船上。浮墩托架横桥向布置两个，正对两片主桁。浮墩支架主要检算高墩杆件分配梁、高墩杆件上垫梁、φ529×12钢管立柱、φ273×6钢管、下垫梁、底部分配梁。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部33通过计算高墩杆件翼缘部分受剪力不满足要求，需进行补强。在高墩杆件上垫梁腹板两侧利用高360mm的[20型钢进行加强。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部34二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部35四、钢桁梁浮托架设施工步骤二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部36施工准备：①将顶推小车及100t连续千斤顶安放到设计位置。②施工之前编好施工流程并分好组。浮托架设分为：测量组、顶推组、锚机组、浮箱组，每个组分为一个负责人并配好对讲机。③等海事部门封航之后开始顶推。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部37第一步：首先将小车放置到EO’与E3节点，利用顶推系统进行顶推。

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部38二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部39第二步：浮箱注水后，利用浮箱上的锚机牵引浮箱就位，顶推钢桁梁使浮墩顶部支点中心位于钢梁E0节点下方。然后对浮箱抽水，使浮墩将钢梁托起。

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部40二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部41二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部42钢桁梁被浮托起后，检查其受力情况。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部43二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部44第三步：继续利用顶推系统顶推钢梁前行11m，此时停止顶推，将钢梁E3、E4节点支垫稳固。然后再对浮箱进行注水，使浮墩与E0节点脱离。

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部45二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部46观测临时支架变形情况二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部47第四步：将浮箱牵引至E1节点正下方，对浮箱抽水，使浮墩再次将钢梁托起。

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部48二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部49浮箱抽水，观测整体平衡。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部50E1节点与浮箱进行锚固。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部51第五步：连续顶推钢梁，使浮箱到达对岸1号墩。然后对浮箱注水，使钢梁E0节点落在5号临时支墩和1号墩墩顶设置的滑道小车上。

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部52继续顶推钢桁梁。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部53钢桁梁接近对岸小车。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部54第六步：对浮箱继续注水直到脱空，将其移到岸边。然后继续顶推钢梁，直到E0节点到达支座中心位置。

二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部55继续顶推。二月23中铁十局宁启复线电化工程项目部五分部56第