通惠河北路連續(xù)鋼箱梁頂推設計與施工技術

小半徑變曲率連續(xù)鋼箱梁頂推施工技術【摘要】結合北京市政通惠河北路道路工程連續(xù)鋼箱梁，跨鐵路和河道小半徑連續(xù)鋼箱梁的頂推過程，重點闡述了在城市復雜地段，小半徑變曲率鋼梁頂推施工方法，并介紹了頂推平臺、千斤頂、臨時墩、拉錨器等的布置和設計方法，以及在頂推過程中的施工控制?！娟P鍵詞】連續(xù)鋼箱梁曲線小半徑頂推1、工程概況北京市通惠河北路道路工程Z3、Z4匝道鋼箱梁橋,橋址位于北京市護城河北岸與通惠河北岸之間，跨越北京內燃機務段，所跨鐵路包括京秦線、京山京秦聯(lián)絡線、預留京哈客運專線、客車到發(fā)線、車輛整備停留線、檢修線及機車走行線等鐵路股道，并在跨越鐵路后向北跨越通惠河巡河路、通惠河、通惠河北路地面輔道。鋼箱梁孔跨布置如下：Z3匝道從廣渠門到廣和里方向跨度分別為( 35＋37.519＋37.519＋35)m(53.5+65+65+51.5+24)m和(62.5+70+62.5)m。其中第一聯(lián)位于2.66%縱坡和平曲線上(包含R=260.25m的圓曲線、緩和曲線和直線)；第二聯(lián)位于R=3636m半徑的豎曲線、-4%的縱坡，平面上位于R=260.25m的圓曲線和緩和曲線上；第三聯(lián)縱坡為-4%，平面上位于R=260.25m的圓曲線和緩和曲線上。Z4匝道從廣渠門到廣和里方向跨度分別為(35.261+3X35)m、(53.5+65+65+48.5+24)m和(60+65+45)m。其中第一聯(lián)位于3.6%縱坡和平曲線上(包含緩和曲線和直線)；第二聯(lián)位于R=3213m半徑的豎曲線和-4%的縱坡上，平面上位于R=270.25m的圓曲線和緩和曲線上；第三聯(lián)縱坡為-4%，平面上位于R=270.25m的圓曲線和緩和曲線上。鋼箱梁截面形式采用單箱單室直腹板的截面形式。除跨越通惠河處Z3匝道(62.5+70+62.5)m連續(xù)鋼箱梁和Z4匝道(60+65+45)m連續(xù)鋼箱梁采用2.7?3.7m(線路中心線處頂板頂?shù)降装屙敻叨?變高梁外，其余各聯(lián)均采用2.7m等高梁形式。連續(xù)鋼箱梁頂板寬采用9.0m鋼箱梁腹板中心距采用5.0,m。Z3匝道鋼梁頂推立面布置圖2、施工方案設計第一聯(lián)頂推鋼梁線形包含直線和緩和曲線，滑道需要加寬，梁底滑道部分螺栓頂推施工時不安裝，受力不夠，需要在梁底滑道部分補齊鋼板，高度大于螺栓高度；第二聯(lián)圓曲線頂推，滑道部分螺栓不上，鋼梁施工過程中受力滿足要求，采用鋼板補齊梁底拼接板高度；由于該兩聯(lián)鋼梁跨越鐵路，拆除安全隱患大，成本高，擬定補齊鋼板最終不拆除。第三聯(lián)由于是變截面梁，梁底采用補齊桿件，使滑道部分成為等高度，頂推到位后拆除補齊桿件。頂推裝置和橫向限位措施根據(jù)頂推鋼梁布置和頂推力，每聯(lián)設置兩臺100噸頂推千斤頂，分設在兩個橋墩上。拉桿采用鋼鉸線，拉錨器設置于箱梁底側接縫處。在臨時墩及永久墩上設置橫向限位及導向裝置，用以保證曲線箱梁的頂進方向，對于直曲相連的箱梁，首先進行曲線箱梁的頂推作業(yè)，臨時支墩按直線布置，并適當加寬。3、主要施工設施（1）鋼梁施工的拼裝臺座拼裝臺座平面上除第一聯(lián)Z4按直線布置外，其余均按曲線布置，臺座頂面標高除第二聯(lián)按曲線布置外，其余按直坡控制，臺座以3個間隔式臨時墩組成，拼裝前兩節(jié)梁段時利用永久墩和3個臨時墩進行縱向連接，以后每個梁段放在三個臨時支墩上進行縱向連接作業(yè)。臺座支墩用八三式軍用墩搭設，每個支墩立柱按3X4布置，基礎采用C20混凝土，基礎尺寸為4.5mX6.5mX0.6m。由于臨時墩墩身為制式桿件，要嚴格控制基礎頂面標高，確保墩頂標高符合設計要求。灌注基礎混凝土時預埋部分鋼筋，臨時墩下墊梁用預埋鋼筋和角鋼進行錨固。臺座頂布置滑道和橫向限位裝置。臺座各臨時支墩和永久墩縱向采用4根型鋼連成整體，以平衡頂推過程中產生的水平力。同時在型鋼上鋪設鋼管和木板作為拼裝和頂推的作業(yè)平臺，型鋼采用16號工字鋼。型鋼臨時支墩一端栓接在八三墩桿件上，橋墩端焊接在橋墩鋼包箍上。（2）臨時墩布置因最大懸臂控制（暫按27.5m考慮），河中需設臨時墩2個，距離11#墩27.5m處和距離10#墩8?10m處各設置臨時墩一個，臨時墩基礎河中部分擬在河中打鋼管樁基礎，臨時墩基礎承受最大反力時下沉不大于2血。臨時墩墩頂采用八三式軍用墩拼裝。岸上臨時墩基礎采用混凝土擴大基礎?；炷翑U大基礎采用C20砼，平面尺寸一般為8mX5m，厚度為0.6m。墩身采用八三式軍用墩拼裝，臨時墩立柱按3X5布置。為平衡和減小臨時墩水平力，臨時墩之間和橋墩分別采用鋼絞線進行連接，每個墩之間采用4根鋼絞線，鋼絞線在頂推前預緊，拉力控制在5噸左右。臨時墩墩頂設置滑道和橫向限位裝置。臨時墩設計圖（3） 龍門吊布置由設計數(shù)據(jù)表明，節(jié)段鋼箱最重135T，故初步選用兩臺80T龍門吊進行吊裝作業(yè)。龍門吊為軌行式，由83式軍用輕墩和64式軍用梁組拼。每側立柱下部按2X7，頂部按2X3布置。橫梁為4片雙層64梁。龍門吊需要跨越鋼箱梁存儲、預拼裝場、拼裝臺座，以保證龍門吊機直接吊取鋼梁，避免二次倒運。（4） 頂推設備和墩頂滑動系統(tǒng)根據(jù)每聯(lián)頂推鋼梁重量，通過計算，最大頂推力為140噸，每聯(lián)分兩個墩各安裝1臺ZDL100型頂推千斤頂。頂推時通過油壓來控制各墩的千斤頂最大頂推力。頂推千斤頂安裝在鋼托架上，鋼托架用精軋螺紋鋼和橋墩錨固。頂推托架為組焊件。在永久墩與臨時墩上，應設置頂推用的滑動支承裝置。永久墩上由鋼筋混凝土墊塊、下滑道、上滑塊等組成。臨時墩上由型鋼平臺、斜形混凝土塊、下滑道、上滑塊等組成。各墩頂設左右兩列滑道。1）下滑道支承平臺，永久墩為鋼筋混凝土墊塊；鋼筋混凝土墊塊外包鋼板，板厚10血。臨時墩為八三墩平臺，平臺上通過鋼包箍混凝土墊塊調整為4%的坡度。鋼筋混凝土墊塊其厚度應滿足安放滑道、調整墩臺變坡和更換永久支座的凈空要求，其平面要平整。永久墩鋼筋混凝土墊塊寬60cm,縱橋向長170cm。墊塊混凝土強度為C40砼。灌注墊塊混凝土時用塑料薄膜鋪設在橋墩上，鋼梁頂推到位后便于墊塊的拆除。2） 下滑道是由2cm厚鋼板并加1mm厚不銹鋼的貼面構成，滑道寬50cm（與楔形墊塊和滑塊尺寸相配合），其每塊滑道板長度850mm（有效長度800mm）,每個下滑道按2塊長度布置。3） 由于第三聯(lián)為變高粱，上滑道為梁底補齊桿件的八三墩面構成，寬度20m。梁底補齊桿件由楔形墊塊和八三墩構成。楔形墊塊為槽型結構，上下蓋板20cm寬，在隔板處加寬為40cm,用螺栓與梁低連接。底板用螺栓與八三墩相連。4） 滑塊是由氯丁橡膠（其中夾粘2塊厚2mm鋼板）粘結厚為2mm聚四氯乙烯板構成。其平面尺寸一般為400mmX200mm，厚度11mm?；瑝K在頂推過程中前后倒用。5） 拉錨器和牽引裝置拉錨器設置在梁底接縫處，拉錨器采用夾片式錨具，錨具是鋼絞線束的固定裝置，采用OVM15-7型錨具，鋼絞線束一端同頂推千斤頂連接，另一端固定在拉錨器上，采用抗拉強度1860Mpa的6-7爐5鋼絞線。拉錨器和鋼絞線安裝好后，要進行預緊，以保證頂推過程中鋼絞線受力均勻。頂推千斤頂布置示意圖（5） 限位和糾偏裝置和頂推軌跡為防止箱梁在頂推過程中出現(xiàn)過大的偏斜，在橋墩與各臨時墩上均安裝導向裝置，限制箱梁的橫向移動。本橋導向裝置為滾輪式。導向和糾偏工作均在箱梁滑行過程中進行。臨時墩上導向裝置采用螺栓固定在滑道平臺上，橋墩上，導向裝置焊接在滑道墊塊上。通過橫向限位裝置，使鋼箱梁按照直線或圓曲線向前滑移。變曲率部分采用邊頂推邊糾偏的方法進行頂推施工。安裝橫向限位裝置時，預留一定間隙，圓曲線頂推過程中預留10血的間隙，使鋼梁橫向偏移量控制在10mm內。（6） 前導梁由于該聯(lián)鋼梁最大懸臂長度小于孔跨長度，需要在主梁前端設置前導梁。前導梁采用曲線板梁，考慮到Z3、Z4共用，導梁平面曲線按R=265m設置，長度為10m。導梁立面為直線，不考慮豎曲線對其影響。前導梁自重控制在2.5噸/m，前導梁與鋼箱梁采用螺栓連接。4、頂推施工和線形控制頂推過程中，每個墩頂有4人倒換上滑塊，如出現(xiàn)橫向偏移，在導向裝置與鋼梁之間塞進木楔進行橫向導向。節(jié)段鋼梁頂推到位后，停止頂推，經檢驗合格后關閉全部電源和供油閥。用4個5噸手拉葫蘆將鋼梁錨固在橋墩上，另外在滑道的下坡楔進木楔，防止鋼梁向后滑動。梁端上墩時用千斤頂上頂梁端輔助上墩。由于鋼梁自重撓度的影響，鋼梁前端梁底標高低于滑道標高。待鋼梁端頭接近前方橋墩下滑道時，停止行走。用兩臺50噸千斤頂，在梁端下方打頂，千斤頂上設置滑塊，將千斤頂起高至上滑道面高于下滑道面時，鎖定千斤頂。繼續(xù)頂推使梁端滑移到滑道上，停止前進，卸掉千斤頂。然后繼續(xù)頂推。采用光電撓度儀實時監(jiān)控墩頂位移，將位移值控制在允許范圍內。光電撓度可實測頂推過程中墩頂撓度，