DTS型液壓頂推設(shè)備頂推架設(shè)大跨度鋼桁梁工法

DTS型液壓頂推設(shè)備頂推架設(shè)大跨度鋼桁梁法(92—20工字02號)鐵道部第二十工程局鄧紅法胡平原鐵道建筑研究設(shè)計院李書正尤明倫中國鐵道建筑總公司張德相一、前言頂推架設(shè)鋼桁梁，就是將在橋頭路基中線(或在路基外側(cè)拼好后移到線路中線)上拼好的鋼桁梁，利用滑移裝置和軌道，以頂推設(shè)備縱向頂推至預(yù)定橋孔，落梁就位。這是一種新的行之有效的鋼桁梁架設(shè)方式。DTS型液壓頂推設(shè)備，是鐵道建筑研究設(shè)計院為頂推架設(shè)鋼桁梁研制的專用設(shè)備，由頂推油缸、液壓鉗臂式錨固器和泵站三部分組成。1991年，此設(shè)備在滬杭復(fù)線46號和37號橋進(jìn)行了試用，結(jié)果表明此設(shè)備操作簡便，架設(shè)速度快，方向控制準(zhǔn)確，安全省力。DTS型液壓頂推設(shè)備頂推大跨度鋼桁梁技術(shù)已通過了技術(shù)鑒定，被認(rèn)為是對我國傳統(tǒng)鋼桁梁架設(shè)工藝的突破，屬國內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到了國際水平。本技術(shù)獲得鐵道部1992年科技進(jìn)步二等獎。二、特點1.DTS型鋼桁梁架設(shè)液壓頂推設(shè)備(以下簡稱DTS型頂推設(shè)備)設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)新穎，操作方便，安全可靠，速度快，工效高。2.頂梁和錨固由液壓站集中控制，雙缸同步，也能單缸操作，故頂梁平穩(wěn)，梁位、方向控制準(zhǔn)確。3.采用普通鋼軌和聚四氟乙烯滑塊組成的滑移裝置，摩阻力小，故能加快頂進(jìn)速度，平均達(dá)到0.8m/mim。4.本工法占地少，封航時間短。5.本工法同浮運法相比，能節(jié)約投資49%，比拖拉法少投資39%，經(jīng)濟效益顯著。三、適應(yīng)范圍在風(fēng)力不超過5級、水流速度小于2m/s(指浮頂時)的條件下，本工法能架設(shè)80m及以下跨度的鋼桁梁和96m及以下跨度的八七型鐵路應(yīng)急搶修鋼梁?？绾涌刹捎酶《眨部捎脤?dǎo)梁，滬杭復(fù)線兩座大橋均采用半浮頂推法，故本工法按半浮頂推法介紹。四、工藝原理1.頂推油缸一端連在鋼桁梁下弦尾端，另一端連在錨固器上，每桁1套。錨固油缸工作使錨固器緊卡在下滑道中間鋼軌上后，頂推油缸則開始頂推，鋼梁穩(wěn)速前進(jìn)。當(dāng)頂推油缸到達(dá)預(yù)位置時，頂推停止，錨固器隨即松開，頂推油缸回程并帶動錨固器及泵站小車一同前移，頂推油缸活塞回收后，錨固器再度卡緊鋼軌，開始頂推。如此循環(huán)，將鋼桁梁頂推前進(jìn)。2.當(dāng)鋼梁的懸臂長達(dá)到32m時(此時梁尾需加適當(dāng)配重)，用浮墩頂住距梁前端16m處的大節(jié)點，然后拆除除梁尾之外的全部上滑道支點，鋼梁成簡支狀態(tài)(見圖1)，再繼續(xù)頂推，直至到位。圖1半浮頂推原理3.浮墩隨著梁的頂進(jìn)而前移，其方向用纜繩控制。4.整個頂推分成橋頭移動、懸臂頂推和半浮頂推三個階段，在懸臂頂推階段要注意及時拆除懸出的上滑道裝置。五、主要設(shè)備(一)DTS型頂推設(shè)備1.頂推油缸：兩缸，最大行程1600mm，技術(shù)速度0～1.35m/mim(見圖2)。2.錨固器：兩套，采用液壓鉗臂式(見圖3)，最大錨固力為240kN。圖2頂推油缸圖3液壓鉗臂式錨固器

3.泵站：1人操作，頂推、錨固集中控制。泵站放在特制的小車上，隨梁前稱。(二)滑道裝置滑道可以布置在縱梁下，也可布置在主桁下弦節(jié)點下面。一般多采用前者，這是因為其穩(wěn)定性已足夠，無需加寬路基，也不必加長墩、臺頂上的滑道。采用后者時，要求墩頂滑道至少要加長至桁梁節(jié)間長的1.25倍，這就要求中間通過的橋墩前后設(shè)置龐大的托架，費時費料，故很少選用。滑道形式有上滑道連續(xù)和下滑道連續(xù)兩種，前者工程量大，耗用材料多，費工費時，成本也較高，故用的較少。1.下滑道：鋪設(shè)6根P50或P43鋼軌作為連續(xù)滑道，每桁下3根，中間1根兼作頂推設(shè)備錨固軌，此軌上每12.5m安設(shè)5個楔形防爬器，以承受錨固器的頂推反力。整個滑道與桁等寬。2.上滑道：著重介紹斷續(xù)式，它設(shè)在鋼桁梁下弦的大節(jié)點處，做法是：用鋼板焊一般形板，板上墊1～2層方木，方木頂面再墊一層鋼板，然后將其放在下弦節(jié)點下，用螺栓固定在大節(jié)點上(見圖4)，般形板下焊3根小槽鋼，使用時扣在下滑道軌頭上，在槽鋼和軌頭之間安放聚四氟乙烯滑塊，以減少摩阻力。圖4滑移裝置(三)浮墩浮墩系由中-60浮箱和六五式軍用墩組成。根據(jù)計算，采用12個浮箱組成12m×18m工作平臺，于其上拼組六五式軍用墩(見圖5)，臺上設(shè)6臺4英寸潛水泵，用之抽、灌水以控制浮墩的水平和標(biāo)高，浮墩定位用4臺1t卷揚機和2條人拉纜繩來實施。

圖5浮墩結(jié)構(gòu)示意(四)其它配套設(shè)備其它配套設(shè)備見表1。表1配套設(shè)備

(五)主要材料(見表2)表2主要材料六、施工工藝(一)工藝流程(見圖6)圖6施工工藝流程

(二)施工準(zhǔn)備1.進(jìn)行現(xiàn)場勘測，調(diào)查河床水深、水位變化及流速，據(jù)之確定浮墩高度，完成架梁設(shè)計，平整場地。2.拼組浮墩。首先在岸邊適當(dāng)位置造一臺座，在臺座上將12個中-60浮箱拼組成18m×12m的平臺(見圖7)，再順滑道送入水中，設(shè)置錨纜將平臺固定(也可以在水中直接拼組平臺，但有水中作業(yè)，不太方便)，然后在平臺上拼組支撐墩身，按設(shè)計加水待用。

圖7浮箱平臺結(jié)構(gòu)示意

3.按設(shè)計圖鋪設(shè)下滑道，然后在其上拼組鋼梁。要注意，下滑道的地基一定要堅實、平整，滑床板與梁節(jié)點間的墊木高度需按梁拱度調(diào)整均勻，總高度保持在20～25cm。4.安裝頂推設(shè)備。將事先調(diào)好油缸同步的DTS型頂推設(shè)備頂推油缸的一端連在鋼梁下弦尾端的連接件上，另一端連在錨固器上，每桁一套。將泵站裝到特制小車上，并用鐵線將小車掛在錨固器座上。上述完成后連接管路并接通電源，加油進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，一切正常后待用。(三)頂進(jìn)工藝(四)操作要點1.準(zhǔn)備工作完成后頂起鋼梁，在各大節(jié)點下安裝上滑道和滑塊，同時整理下滑道并涂油，然后落梁，安裝頂推設(shè)備。2.人員就位，開始頂推。當(dāng)梁體前端出現(xiàn)懸臂時尾端要相應(yīng)壓重，并逐個取掉懸空梁段的上滑道，同時牽引浮墩至墩前保護(hù)位置(此時不設(shè)頂部支撐)。頂推至梁懸出32m時停止頂推，將頂推設(shè)備錨固，第一、二階段即告完成。3.開始半浮頂推前，浮墩要準(zhǔn)確定位，然后搭好墩頂支撐木垛并保證兩側(cè)高差不大于5mm，檢查無誤，則浮箱對稱排水頂起E2節(jié)點，使E4節(jié)點懸空，取掉中間上滑道，再次檢查各系統(tǒng)，無誤后便可開始半浮頂推。4.梁體到位后，鎖閉DTS設(shè)備，浮箱加水，落梁就位后拆除浮墩及頂推系統(tǒng)。5.方向出現(xiàn)偏差時要停止頂推，糾編方法為：在橋頭頂推和懸臂頂推階段由單側(cè)油缸糾偏，半浮頂推階段用浮墩方向纜繩糾偏(兩側(cè)纜繩要對應(yīng)收、放)。6.頂推時浮墩纜繩收、放要對稱。水位變化超過4cm時，浮箱要對稱排水或注水。(五)注意事項1.各系統(tǒng)必須在統(tǒng)一指揮下操作。2.在半浮頂推過程中，設(shè)專人觀察方向和水位變化，并把觀察結(jié)果及時報告總指揮。3.在半浮頂推過程中，無異常情況不得停止頂推。七、質(zhì)量控制施工中除必須嚴(yán)格執(zhí)行《鐵路橋涵施工規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定外，還必須滿足以下技術(shù)要求：1.加強對工作人員的崗位培訓(xùn)。2.2臺頂推油缸的同步誤差不大于10mm。3.頂推前下滑道裝置的滑動面必須涂油，鋼軌接頭高低差不得大于2mm，滑道中組偏差不得大于20mm，兩側(cè)滑道高差小于10mm。4.頂推過程中，梁前端設(shè)中線觀測標(biāo)志，偏差超過50mm時須通知糾偏。5.頂推速度一般不大于1m/min。6.浮墩到達(dá)處的河床水深不得小于2m，必要時要疏浚河道，以防擱淺。7.在架設(shè)過程中，要保證鋼梁傾覆穩(wěn)定系數(shù)大于1.3，浮體傾覆安全系數(shù)大于2，傾角小于5°，浮體的承載能力為荷重的1.1倍以上。八、勞動組織本工法勞力組織見表3。表3施工人員安排

九、安全措施在架設(shè)過程中，工作人員必須堅守崗位，集中精力，聽從指揮，不得違反操作規(guī)則及有關(guān)的安全章程。工法安全措施如下：1.頂推系統(tǒng)的安裝必須密貼，頂推行程控制在1.5m范圍內(nèi)，以利制動及縮短循環(huán)周期，控制臺司機對此必須嚴(yán)格掌握。2.在頂推的全過程，安全員必須仔細(xì)觀察滑道的變形情況，以保證頂推順利進(jìn)行。

3.浮箱組拼前必須試壓，下水后立即安好方向控制纜(見圖9)。4.為增加浮墩穩(wěn)定性，在墩頂增設(shè)2個保護(hù)支撐(見圖5)。5.浮墩在懸臂頂推階段只作為保護(hù)支墩，到半浮頂推階段，才作為承載浮體。在頂推過程中，由于載重和水位的變化，需要對水箱注水和排水以保持浮墩墩頂標(biāo)高，但此舉也增加了不安全因素，因此，在半浮頂推開始時，宜調(diào)整浮箱一次頂起梁體，使其前端高于后端約10cm，并盡量減少抽排水次數(shù)。6.河水水位受潮水影響時，半浮頂推最好在潮前后半小時之內(nèi)實施，以減少浮墩調(diào)整次數(shù)和便于落梁就位。7.頂推施工宜在風(fēng)力小于五級的情況下進(jìn)行。十、效益分析根據(jù)統(tǒng)計分析，采用本工法架設(shè)1孔鋼梁比用全浮運法、拖拉法的工效能提高1倍，綜合節(jié)約投資達(dá)39%，若就近工點連續(xù)架設(shè)，經(jīng)濟效益會更加顯著。本工法工作面小，占地少，封航時間短，故帶來良好的社會效益。本工法架梁速度快，設(shè)備安裝和操作均較簡單，能夠滿足搶修要求。十一、工程實例(一)滬杭復(fù)線46號大橋該橋主跨為1跨2孔(雙線)64m栓焊梁，兩邊孔均為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，拼梁場地設(shè)在上海端上行線路基上。1991年4月末開始用本工法架梁，過程為：上海端16m跨先用六四式軍用梁架通，橋臺支承墊石以上部分暫不施工(目的是降低落梁高度)，鋼梁從滬端頂推架設(shè)，第1孔梁到位后橫移到下行線落梁就位，然后頂架第2孔。據(jù)統(tǒng)計，1孔梁的頂推距離為91.3m