如泰運河鋼桁梁浮托架設施工方案

中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部1二月23

寧啟復線電化工程三標段

如泰運河鋼桁梁

浮托頂推架設

施工技術(shù)

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部2一、工程概況1、概況

寧啟復線電化工程全長約269km，其中如泰運河大橋全長141.51m。如泰運河大橋位于江蘇省如皋市，上跨如泰運河，橋跨布置為1-24m預制后張法預應力混凝土T梁+80m有砟鋼梁+1-24m預制后張法預應力混凝土T梁。主跨為雙線有砟橋面無豎桿整體節(jié)點平行弦三角桁架下承式鋼桁梁，鋼桁梁的全長為82m，重1027.5t，桁高為11.6m，節(jié)間長度為10m，主桁節(jié)間設置人行道欄桿。兩片主桁間距11.8m，擋砟墻內(nèi)寬8.86m；人行道位于主桁內(nèi)側(cè)，主桁外側(cè)設置橫向0.7m寬度的避車臺。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部3二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部42、地質(zhì)、水文條件

（1）地質(zhì)條件

橋址處85米厚度內(nèi)均為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖積海積粉土、粉砂，地層相對穩(wěn)定。

（2）水文條件

如泰運河是南通市航道網(wǎng)規(guī)劃的五級航道，規(guī)劃通航凈寬要求≥60m，通航凈高≥5.5m，設計最高通航水位為3.04m，設計最低通航水位為1.24m，橋梁法線與航道中心線夾角為22°，二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部5二、浮托架設方案的確定

1、現(xiàn)場地質(zhì)條件。根據(jù)設計提供的地質(zhì)報告，本橋址地質(zhì)主要為粉土、粉砂累土質(zhì)承載力較弱，并且鋼梁重量較大，不宜采用大量樁基礎設計等支架拼裝架設鋼梁施工。2、現(xiàn)場條件。經(jīng)前期調(diào)查，如泰運河通航水位在3.04m-1.24m，在局部清除河道后，可滿足浮托設施的條件。如泰大橋南通臺后至中山路間約150m，可用于鋼桁梁的拼裝。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部63、通航要求。根據(jù)如皋市航管站關于如泰運河的通航要求，通航寬度必須保證30m以上，若是使用支架法施工則影響通航時間太長，且難以保證通航寬度。根據(jù)以上條件考慮，如泰運河1-80m鋼桁梁拼裝架設采用浮托頂推的方式進行架設的施工方案。三、浮托架設法施工介紹

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部7如泰運河大橋橫跨如泰運河，東鄰既有寧啟鐵路，河面寬度45m，為滿足如皋航管單位提出的保證通航寬度，以及2#墩西側(cè)地方碼頭等影響因素，主跨1-80m鋼桁梁采用岸上拼裝，浮托頂推法進行架設；首先利用南岸拼裝場地完成鋼桁梁拼裝，然后在千斤頂作用下，使鋼桁梁頂推前行至浮箱支架上，通過浮托體系向前移動就位。本次浮托頂推法架設鋼桁梁的施工設施共分四個系統(tǒng)，即滑道系統(tǒng)、水上浮托系統(tǒng)、頂推動力系統(tǒng)及方向控制系統(tǒng)。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部81、滑道系統(tǒng)

岸上滑道系統(tǒng)分上、下滑道，下滑道設在2#墩與啟東臺間及啟東臺前后路基上，混凝土基礎和2根P50鋼軌組成；上滑道2對，分別安裝于鋼桁梁下弦桿E3、E0′兩個節(jié)點位置，采用滾軸和型鋼鐵件自制而成的滑道小車。

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部92、水上浮托系統(tǒng)

浮托系統(tǒng)下部為36個6m×3m×2m鋼浮箱組拼而成的浮體結(jié)構(gòu)，外形尺寸為36m×18m×2m；在浮箱組平臺上安裝底梁，底梁沿順橋向布置，采用2I40b的工字鋼，共設8根，每根長18m。其上設下墊梁，下墊梁采用I40型鋼，每根長12m。每側(cè)支架沿順橋向布置2排立柱，橫橋向2排立柱。立柱為529×12mm鋼管。立柱之間利用273×6mm鋼管進行連接形成整體桁架。立柱頂部為上墊梁，采用高墩桿件，每根長6m。頂面為4根高墩桿件，寬1.6m，高0.412m。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部10

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部113、頂推動力系統(tǒng)頂推動力系統(tǒng)由兩套自鎖爬行頂推設備組成。每套自鎖爬行頂推設備由1臺100t液壓千斤頂、2臺200t液壓自鎖器(夾軌器)、油泵及液壓控制柜(臺)組成。在供油時，夾軌器夾緊下滑道（鋼軌）形成頂推反力臺座，千斤頂頂推鋼梁，使鋼梁縱移；在回油時，夾軌器松開下滑道（鋼軌），千斤頂回縮，并帶動夾軌器向前爬行。循環(huán)供油、回油頂推鋼梁到位。千斤頂進油、回油的速度大約為2分鐘一個行程，一個行程為1m。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部12二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部13二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部144、方向控制系統(tǒng)方向控制系統(tǒng)由設置在浮托平臺四角上4臺卷揚機、滑道小車及自鎖爬行頂推設備組成。卷揚機另一端固定在兩岸的四個地錨上，通過電動牽引力控制方向；滑道小車的兩條履帶左右有導向輪，可以起到限制鋼梁前進方向的作用；通過調(diào)整自鎖爬行設備單側(cè)頂推也可以起到調(diào)整鋼梁前進方向的作用。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部15二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部16二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部17三、鋼桁梁浮托架設計算二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部18檢算部位如泰運河鋼桁梁采用浮托架設法施工，在施工時首先考慮的是滑道及地基承載力的計算，依次為動力系統(tǒng)頂力檢算、浮船檢算、浮墩托架受力檢算及臨時支墩檢算1、設計參數(shù)Q235鋼材容許正應力[σ]=170Mpa，容許剪應力[τ]=100Mpa；中-60浮箱按端面連接，在舷面內(nèi)撓曲時，浮箱容許彎矩[M]=350t.m，容許剪力[Q]=100t；連接容許承載力大于浮箱容許承載力，不控制。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部192、滑道及地基承載力檢算滑道沿鋼梁軸向且正對鋼梁主桁布置，橫向共設置兩道，分別由2根橫向間距為550mm的P50鋼軌、預埋鋼板、18cm厚C50混凝土墊層和60cm厚C20混凝土基礎組成。鋼軌直接焊接到預埋鋼板上固定，預埋鋼板之間空隙設置槽口，現(xiàn)場用灌漿料填滿，保證鋼軌底面與下部密貼。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部20二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部21由于混凝土墊層和基礎均僅頂面設置有抗裂鋼筋網(wǎng)片，因此按荷載局部傳力范圍內(nèi)的剛性擴散面積進行基底承載力計算，對基礎僅檢算局部傳力即可。單臺小車與鋼軌的接觸長度約1m，P50鋼軌高152mm，軌底寬132mm。

由總體方案可知，鋼梁拼裝完成后，每片主桁下，前支點通過兩臺500t小車直接支撐到滑道基礎上，兩臺小車縱向間距約為1.2m。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部22二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部233、動力系統(tǒng)頂推計算二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部244、浮船檢算浮運平臺由上下兩部分組成，下部為36個中-60浮箱按6×6陣列組拼而成的浮船結(jié)構(gòu)，外形尺寸為36m×18m×2m。在浮船上安裝浮墩托架，浮墩托架采用焊接鋼管結(jié)構(gòu)。裝卸梁工作通過水泵對浮船進行注、排水完成。浮船檢算主要包括：浮船強度檢算、浮船橫向穩(wěn)定性檢算、浮船縱向穩(wěn)定系數(shù)計算。其中橫向穩(wěn)定性檢算分為，垂直荷載及靜矩計算、橫向風荷載及力矩計算、橫向穩(wěn)定系數(shù)計算。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部254.1浮船強度檢算采用有限元程序midas2010建立整體模型，根據(jù)浮墩托架的底部分配梁布置情況，偏安全，不考慮單個浮船之間舷板側(cè)的連接作用。模型如下圖所示。經(jīng)midas計算浮船強度滿足要求。浮船最大彎矩，最大剪力如下圖所示。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部264.2浮船橫向穩(wěn)定性檢算二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部27二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部28二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部294.2.3橫向穩(wěn)定系數(shù)檢驗二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部304.3浮船縱向穩(wěn)定系數(shù)檢算二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部31二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部325、浮墩托架受力檢算

浮墩托架高度約6m，由φ529×12鋼管立柱和φ273×6鋼管相貫焊接而成。頂部采用高墩桿件分配梁和高墩桿件上墊梁，底部采用雙拼I40b型鋼作為下墊梁，下墊梁通過底部的雙拼I40b型鋼分配梁將上部荷載直接傳遞至浮船上。浮墩托架橫橋向布置兩個，正對兩片主桁。浮墩支架主要檢算高墩桿件分配梁、高墩桿件上墊梁、φ529×12鋼管立柱、φ273×6鋼管、下墊梁、底部分配梁。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部33通過計算高墩桿件翼緣部分受剪力不滿足要求，需進行補強。在高墩桿件上墊梁腹板兩側(cè)利用高360mm的[20型鋼進行加強。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部34二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部35四、鋼桁梁浮托架設施工步驟二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部36施工準備：①將頂推小車及100t連續(xù)千斤頂安放到設計位置。②施工之前編好施工流程并分好組。浮托架設分為：測量組、頂推組、錨機組、浮箱組，每個組分為一個負責人并配好對講機。③等海事部門封航之后開始頂推。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部37第一步：首先將小車放置到EO’與E3節(jié)點，利用頂推系統(tǒng)進行頂推。

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部38二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部39第二步：浮箱注水后，利用浮箱上的錨機牽引浮箱就位，頂推鋼桁梁使浮墩頂部支點中心位于鋼梁E0節(jié)點下方。然后對浮箱抽水，使浮墩將鋼梁托起。

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部40二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部41二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部42鋼桁梁被浮托起后，檢查其受力情況。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部43二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部44第三步：繼續(xù)利用頂推系統(tǒng)頂推鋼梁前行11m，此時停止頂推，將鋼梁E3、E4節(jié)點支墊穩(wěn)固。然后再對浮箱進行注水，使浮墩與E0節(jié)點脫離。

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部45二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部46觀測臨時支架變形情況二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部47第四步：將浮箱牽引至E1節(jié)點正下方，對浮箱抽水，使浮墩再次將鋼梁托起。

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部48二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部49浮箱抽水，觀測整體平衡。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部50E1節(jié)點與浮箱進行錨固。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部51第五步：連續(xù)頂推鋼梁，使浮箱到達對岸1號墩。然后對浮箱注水，使鋼梁E0節(jié)點落在5號臨時支墩和1號墩墩頂設置的滑道小車上。

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部52繼續(xù)頂推鋼桁梁。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部53鋼桁梁接近對岸小車。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部54第六步：對浮箱繼續(xù)注水直到脫空，將其移到岸邊。然后繼續(xù)頂推鋼梁，直到E0節(jié)點到達支座中心位置。

二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部55繼續(xù)頂推。二月23中鐵十局寧啟復線電化工程項目部五分部56第