铁路钢箱梁顶推施工讲稿

复杂条件下钢箱梁顶推

施工工艺介绍

——变曲率、小半径、跨多股道铁路、变高度钢箱梁顶推施工目录一、前言 二、总体方案设计三、龙门吊、顶推平台、临时墩拼装四、钢梁段现场组装五、顶推动力设备及限位装置六、钢梁顶推、落梁施工七、施工质量控制八、施工安全控制九、结论一、前言1.1国内外现状及简要说明顶推法已成为桥梁施工中一种广为采用的方法。我国80年代以来，连续梁顶推技术主要应用于以下几个工程：哈尔滨尚志大街架设的立交桥，甘肃榆中的太平沟大桥。在国外顶推法也已广泛用于架设各种结构的桥梁。1.2xx河钢箱梁顶推工程情况介绍1.2.1工程概况本工程位于北京市东二环护城河北岸与xx河北岸之间其中Z3、Z4匝道跨越北京xx机务段，所跨铁路包括京秦线、京山京秦联络线、预留京哈客运专线、客车到发线、车辆整备停留线、检修线及机车走行线等铁路股道，并跨越xx河。每幅匝道单向机动车2车道；时速60km/h，设计荷载为城-A级。1.2.2工程难点依据桥梁架设的实地环境，采用了缓和曲线+圆曲线+直线组合曲线顶推施工。其中一处顶推半径260.25m，组合曲线长度为：缓和曲线(55m)+直线(54m)+缓和曲线(48m)+圆曲线（33m）；采用变高度钢箱梁顶推施工，顶推半径260.25m，梁高变化从2.7m~3.7m，顶推长度为3跨195m；同时顶推钢箱梁跨越了25股道电气化铁路，其中跨越铁路部分共2联6跨，长308m。

二、总体方案设计2.1施工方案的确定该桥有设计线形复杂，曲线半径小，跨越铁路正线和股道多等特点，所以施工难度大，技术要求高，根据设计要求和现场条件，为确保工程质量及进度，经对施工工艺、施工方案进行比较，钢箱梁架设采用顶推（拖拉）法进行施工。本顶推（拖拉）法是在被顶推梁体的后部设置拼装平台，在平台上进行梁段拼装。顶推千斤顶被固定在永久墩上，通过钢绞线，与固定在钢梁后部的拉锚器进行联系。通过千斤顶的拖拉，拼装完成的钢梁段在各墩顶滑道上逐渐向前滑动。继续拼装，重复以上过程，直至全联钢箱梁安装就位。连续千斤顶拖梁示意图1、箱梁顶板2、箱梁底板3、拉锚器立柱4、多孔群锚5、钢绞线拉索6、连续千斤顶7、墩顶盖梁2.2总体方案设计顶推施工分三步进行。第一步：Z3、Z4匝道第三联（跨越通惠河）由北向南顶推，分界点放在10#墩，顶推台座放在12#～13#永久墩之间。第三联为2.7m~3.7m变高梁钢箱梁结构，通过使用定型杆件将梁底进行补齐后进行顶推施工。顶推半径为260.25m，位于4%的纵坡上，梁高变化从2.7m~3.7m，顶推长度为3跨195m。第二步：将第二联处于缓和曲线上的梁段临时连接到第一联上进行顶推。这样处理后，第二联将只有圆曲线，解决了由于场地限制而墩顶无法加宽的难题。临时调整梁段后的第一联顶推由南向北进行，顶推终点放在6#永久墩南侧临时墩上，顶推台座在2#～3#永久墩之间。第二联顶推设置12m长导梁。顶推半径260.25m，位于2.66%的纵坡上，组合曲线长度为：缓和曲线(55m)+直线(54m)+缓和曲线(48m)+圆曲线（33m）；第三步：第二联顶推施工由北向南进行，顶推终点放在6#永久墩南侧临时墩上，顶推台座在8#～9#墩之间。顶推半径260.25m，跨越R=3636m半径的竖曲线，顶推长度180m。在钢箱梁顶推过程中，随着顶推的进行，钢箱梁体本身产生的自重会使前端产生一个下挠，在还未到达下一个墩柱前梁体悬空部分成为悬臂工况。为确保顶推作业的安全，经计算分析，在Z3、Z4匝道位于线路范围内5轴、6轴、7轴、8轴附近均设置临时支墩，使得顶推施工过程中最大悬臂控制在40m以内。同时在Z3、Z4匝道第二联钢梁前端，设12m长前导梁辅助上墩。顶推施工工艺流程图安装顶推装置铺设墩顶滑道装导向纠偏装置拼装钢梁于台座上安装拉锚器、锚具和钢绞线预紧拉索启动泵站、调压顶推节段钢梁顶推到位拼装下一段钢梁下一节段钢梁顶推相应顶推设备倒换安装各梁段顶推到位拼装剩余梁段拆除梁底补齐杆件临时墩台座拼装梁底安装补齐杆件起落梁、安装支座

采用多点连续张拉千斤顶进行顶推，梁布置于拼装平台和临时墩上，拉杆采用钢铰线，并将拉锚器设置于箱梁底板接缝处。在临时墩及永久墩上设置横向限位及导向装置，用以保证曲线箱梁的顶进方向，对于直曲相连的箱梁，首先进行曲线箱梁的顶推作业，临时支墩按直线布置，并适当加宽；临时支墩布置于箱梁节段接头处（以最短节段控制），其余位置仅布置脚手架，供人员行走作业使用。前导梁采用变截面工字形板梁，横向用型钢连接，导梁重量控制在1.5t/m以内，以减少最大悬臂时根部弯距。待前面箱梁顶推就位后，调整临时墩及龙门吊机位置，进行剩余箱梁的吊装，最后进行落梁。顶推钢箱梁共跨越了25股道电气化铁路，其中跨越铁路部分共2联6跨，长308m。三、龙门吊、顶推平台、临时墩拼装

Z3、Z4匝道第一、二、三联龙门吊及顶推平台，均布置于铁路范围以外。其中第一联布置于2轴、3轴之间，第二联布置于8轴、9轴之间，第三联布置于12轴、13轴之间。临时墩共有42个，其中在铁路范围内有12个。钢箱梁采用工厂分段、分片制造，每个梁段横向分成箱梁、两个悬臂三部分制造，悬臂和桥面板与箱体采用工地焊接，施工现场需要有场地进行悬臂与箱体工地焊接施工。由于这部分施工吊装作业频繁，起重重量大，需要设置在龙门吊下。根据焊接工作量和进度，需要有2～3个预拼台座。梁段纵向连接在台座上进行，且吊装作业频繁。根据以上情况，钢箱梁存储、预拼装场、拼装台座放在龙门吊机作业范围内，以保证龙门吊机直接吊取，避免二次倒运。龙门吊为跨越所有存放场地、预拼场地、顶推台座的门式结构。龙门吊按跨越三幅梁宽（考虑一定富余）布置，即跨越Z3、Z4匝道并在Z4一侧予留一幅梁的宽度，便于从工厂运来的梁段用龙门吊起吊和存放、预拼。

3.1龙门吊由设计数据表明，节段钢箱最重135T，故选用两台80T龙门吊进行吊装作业。龙门吊为轨行式，由83式军用轻墩和64式军用梁组拼。每侧立柱下部按2×7，顶部按2×3布置。横梁为4片双层64梁。龙门吊的高度由每联顶推时的拼装高度确定,其轨道按直线水平铺设，钢轨采用43轨，轨距中到中为1.75m。枕木采用旧木枕。轨道的两端设置挡块，以防龙门吊脱轨。轨道基础平整夯实，采用碎石铺设。龙门吊操作人员持证上岗，在正式作业前，龙门吊按专门的安全操作规程进行试吊，并经有关部门做出鉴定。3.2顶推平台

拼装台座平面上按曲线布置，台座顶面标高按直坡控制，台座以3个间隔式临时墩组成，拼装前两节梁段时利用永久墩和3个临时墩进行纵向连接，以后每个梁段放在三个临时支墩上进行纵向连接作业。台座支墩用八三式军用墩搭设，每个支墩立柱按3×4布置，基础采用C20混凝土，基础尺寸为4.5m×6.5m×0.6m。灌注基础混凝土时预埋部分钢筋，临时墩下垫梁用预埋钢筋和角钢进行锚固。台座顶布置滑道和横向限位装置。台座各临时支墩和12#墩纵向采用4根型钢连成整体，以平衡顶推过程中产生的水平力。同时在型钢上铺设钢管和木板作为拼装和顶推的作业平台，型钢采用16号工字钢。型钢临时支墩一端栓接在八三墩杆件上，一端焊接在桥墩钢包箍上。3.3临时墩第三联跨越通惠河顶推施工时，河中需设置临时墩，临时墩基础河中部分在河中打钢管桩基础，临时墩基础承受最大反力时下沉不大于2㎜。临时墩墩顶采用八三式军用墩拼装。临时墩墩顶设钢绞线，向相邻永久墩分别拉6根钢绞线，每根钢绞线拉力控制在8吨，预拉钢绞线时要注意前后拉力平衡，并保持桥墩垂直。其余临时墩基础采用混凝土扩大基础。混凝土扩大基础采用C20砼，平面尺寸一般为8m×5m，厚度为0.6m。墩身采用八三式军用墩拼装，临时墩立柱按3×5布置。为平衡和减小临时墩水平力，临时墩之间和桥墩分别采用钢绞线进行连接，每个墩之间采用4根钢绞线，钢绞线在顶推前预紧，拉力控制在5吨左右。所有临时墩基础要控制好标高，基底要压实，根据现场基底开挖情况可对基础尺寸大小进行调整。临时墩墩顶设置滑道和横向限位装置。经过受力分析检算，临时墩在顶推过程中的，不会发生倾覆现象。四、钢梁段现场组装4.1翼板焊接钢箱梁在工厂内分段进行制造，进行预拼装，验收合格后进行出场。由于钢梁的顶面全宽为9m，为了便于运输，对两侧1.82m宽的边翼板先进行拆卸，拆卸后的箱体宽为5.36m，待运至施工现场后，再进行边翼板的焊接。没有焊接边翼板的箱体边翼板焊接完成后的钢箱梁4.2安装应力片为对顶推全过程进行应力监控监测，需要提前在临时墩、永久墩、钢箱梁体等部位预埋应力片，以对整个过程进行动应变和静应变观测，以保证钢梁在悬臂状态下的安全。

临时墩部位钢梁底部

钢梁顶部4.3安装补齐杆件第3联钢梁为2.7m~3.7m变高度截面连续梁，若按常规顶推方法根本无法实现过墩，为了实施变高度箱梁的顶推架设，在梁底设置了补齐杆件，以在变高度箱梁底面形成平顺的上滑道，使箱梁沿着滑道、滑块向前顶推，待安装就位后再将补齐杆件拆除。4.4梁段连接用龙门吊将边翼板焊接完成后的钢箱梁段吊至拼装台座预定位置，对各梁段进行纵向连接作业，箱梁腹板和底板部位通过高强螺栓进行栓接，顶板部位进行焊接，连接过程注意控制梁体的线形。将钢箱梁段吊至拼装台座腹板、底板栓接4.5安装导梁经过检算，第二联顶推施工时，梁前端设12m长导梁。前导梁采用变截面工字形板梁，横向用型钢连接，导梁重量控制在1.5t/m以内，以减少最大悬臂时根部弯距。五、顶推动力设备及限位装置5.1千斤顶、泵站千斤顶采用ZLD100型自动连续顶推千斤顶，配用ZLDB泵站和ZLDK主控台。

ZLDB泵站ZLD100型自动连续顶推千斤顶连续千斤顶工作流程：启动系统后，所有前置顶夹紧钢绞线，牵着钢梁同时向前行走，当前置顶撞上5X（行程开关5）时，后置顶亦同时往前行走。此时，前置顶与后置顶同时往前运动，后置顶的夹具自动夹紧钢绞线，荷载由前置顶向后置顶转移。当前置顶走到并撞上6X（行程开关6），前置顶立即往回行走。此时，前置顶的夹具自动松开，荷载全部由后置顶承担。当后置顶走到并撞上2X（行程开关2）时，前置顶开始往前行走。如此循环，周而复始，使钢梁保持连续、匀速向前行走。Z3、Z4匝道第一、二、三联顶推共设置12个千斤顶，分别固定于2轴、3轴、7轴、8轴、11轴、12轴墩柱上。顶推时通过油压来控制各墩的千斤顶最大顶推力。顶推千斤顶安装在钢托架上，钢托架用精轧螺纹钢和桥墩锚固。顶推托架为组焊件。接好电动油泵的线路、油管和油表并试运转，工作人员各就各位，准备好顶推作业的指挥与联系用有线电话、对讲机和信号旗。5.2拉锚器和牵引装置拉锚器和拉杆要确保其强度满足要求，拉锚器采用夹片式锚具，锚具是钢绞线束的固定装置，拉锚器采用OVM15-7型锚具，拉杆采用抗拉强度为1860Mpa的6-7φ5钢绞线，一端同顶推千斤顶连接，另一端固定在拉锚器上。拉锚器和钢绞线安装好后，要进行预紧，以保证顶推过程中钢绞线受力均匀。5.3滑道和滑块在永久墩与临时墩上，应设置顶推用的滑动支承装置。永久墩上由钢筋混凝土垫块、下滑道、上滑块等组成。临时墩上由型钢平台、斜形混凝土块、下滑道、上滑块等组成。各墩顶设左右两列滑道，跨河变截面梁顶推滑道中心间距为4.75m。5.4限位纠偏装置在顶推过程中，为防止箱梁在顶推过程中横向出现较大的偏位，在永久墩与各临时墩上均安装限位纠偏装置。本桥导向装置为滚轮式。限位纠偏工作均在箱梁顶进过程中进行。六、钢梁顶推、落梁施工6.1钢梁顶推施工将预拼好的梁段吊装到台座上，拼装两个节段长度后，在钢梁尾部安装拉锚器，穿好钢绞线并预紧。采用连续顶推千斤顶进行顶推拖拉。顶推至预定位置，拼装下一节梁段，在进行下一节钢梁拼装时，拆除拉锚器安装到下一梁段上。在钢梁顶推开始时，仅由一个永久墩上的一个千斤顶进行顶推行走，当钢梁达到一定长度后，由两个永久墩上的两台千斤顶双点顶推。顶推过程中要确保两台顶推千斤顶行程一致。通过事前计算，确定顶推轨迹，平面通过各墩顶横向限位装置，按圆曲线行走，走行轨迹同该联的梁体线形。立面按直坡进行行走，坡度同钢梁坡度。拼装和顶推过程中，通过控制台座、临时墩、桥墩顶部下滑道标高来控制钢梁标高，通过临时墩、桥墩上的横向限位装置控制钢梁的横向偏移，通过顶推千斤顶的行程控制钢梁的纵向位移。6.2过程中进行监控监测顶推施工全过程对钢梁的顶板和底板进行了静应变测试,对临时墩、永久墩等设施进行了动应变的测试。静应变数据采集系统-----实验室调试现场测试钢弦式应力片动应变数据采集系统-----实验室调试现场采集数据顶推过程中，由专业技术人员时时观测梁体的下挠、线形和位移，发现偏移及时进行纠正。

6.3过程进行纠偏顶推过程中，每个墩顶有4人倒换上滑块。如出现横向偏移，在导向装置与钢梁之间塞进钢楔、钢板进行横向限位或者设置侧向千斤顶进行纠偏。6.4落梁落梁前准备：1）拆除临时墩。用千斤顶将钢梁与临时墩脱空，然后将临时墩拆除。2）千斤顶、泵站就位。每个桥墩各2台200吨千斤顶和2台高压泵站，千斤顶放在桥墩预留千斤顶位置，泵站放在脚手平台上。3）拆除桥墩上混凝土垫块、安装支座。在桥墩打顶使钢梁脱空，拆除混凝土垫块，然后安装支座于梁底。4）指挥人员和操作人员准备就绪。对梁体依照设计中线位移情况进行全面检查合格后，开始落梁。按设计要求各支点相对高差不超过2㎝，每个桥墩每次下落按1㎝进行控制。每个桥墩依次循环下落1㎝，直到落到设计标高，支座完全受力。通过控制进油压力来确保每个桥墩2台千斤顶受力均匀。测试并调整梁体线形达到设计和规范要求，锚固支座。严格遵守千斤顶技术规则，起重不超过起重能力，每次起高量不超过活塞高度的四分之三。操作时统一指挥，统一行动。在落梁过程中要使梁的脱空距离保持在1.5cm内，严禁两墩同时落梁，通过控制进油压力来确保每个桥墩2台千斤顶受力均匀，且落梁速度一定不要太快，并要均匀下落。随同千斤顶顶升、回缩和落梁垫块的拆除进行随时测量，确保梁底高差控制在设计范围内。七、施工质量控制7.1顶推箱梁中线精度控制在每段钢箱梁的顶板和底板上各做3个中线标记点，顶推时，观测点上架设全站仪对梁体中线进行观测，当出现较大偏斜时，进行纠偏。阶段顶推箱梁差2m就要就位时，开始不间断地观测和精确地纠偏，使箱梁首尾中线偏差控制在4mm范围内。最后就位时箱梁首尾中线偏差控制在10mm之内。每次顶推结束时，画出箱梁的中线状态图，将箱梁的实际中线与箱梁的设计中线相比较，分析钢箱梁中线的偏差情况，确定下一步施工箱梁中线的控制方案，使箱梁的实际中线绕设计中线左右摆动，避免出现大弧形，以免影响顶推施工的正常进行。7.2箱梁截面位置的控制阶段顶推就位前，在箱梁的顶板上作明显标记，并设专人观察。每拼三段梁，测量一次横向、纵向位置，偏差过大时进行调整，以保证箱梁截面位置正确和梁底支座预埋件位置正确。7.3保证走行顺畅，防局部失稳和控制梁体竖向线形措施为防止梁体在顶推过程中发生局部失稳，采取了如下措施：1、提高滑道的制作精度，严格控制滑道标高，每次顶推施工前，均检查各墩顶滑道标高。2、以高标准严格控制钢箱梁梁段拼装质量，确保提高钢箱梁梁底平整度。新拼装钢箱梁段顶离拼装平台后，设专人负责检查梁底，若发现梁底面不平度大于5mm，应及时采取措施处理修整、打平钢箱梁底面；3、监控测量，严格控制梁体的挠度，每一梁段完工后及时修正拼装台座标高。八、施工安全控制跨线桥顶推施工时要充分保证下部安全运营。施工前，与相关单位签订施工配合协议，明确双方责任，确保施工行车安全。施工中，严格执行、遵守铁道部、北京铁路局印发的关于既有线行车施工安全管理的各项规章制度。加强施工检查，把安全生产贯穿于整个议事日程，安全领导小组组长要组织安全领导小组每半个月对整个施工现场进行一次全面安全大检查；安全小组副组长要时常督促作业队及各班组的安全工作，要善于找出问题、抓住问题、分析问题、解决问题。封闭要点前，安全领导小组的成员要认真检查各个细小环节上的安全问题，查出事故隐患，消灭事故苗子，保证安全施工，确保既有线行车安全。我们委派专门的设备管理维修人员，每天对设备的安全稳定情况进行详细的排查并做好准确的纪录；有专门的千斤顶及油泵的操作人员，时刻观察着运行情况；有3~5名安全巡视人员，不间断的对顶推设备及临时设施进行检查。经过全过程的仿真计算分析，得出了最大悬臂时梁体受力安全的结论。但考虑到实际理论的偏差，我们对梁、墩进行顶推全过程的监控监测，将测试数据与提前设置的三级预警值相比较，及时判断梁、墩的安全情况。主要安全措施由以下十点：1、进场前，对施工人员进行相关安全教育和操作规程指导，特殊工种人员持有上岗证。2、既有线施工时，设专人驻站，使施工现场时刻与车站保持密切联系，必须按《铁路技术管理规程》设置施工安全防护，严禁各种施工用料和机具侵入限界。3、顶推施工临时设施和机械设备仪器，必须经过第三方检算检验标定，定期进行自检校正，并做好记录。4、顶推