1、70建筑科技2023 年 第 3 期钢箱梁跨铁路顶推施工技术探讨Discussion on Jacking Construction Technology of Steel Box Girder Crossing Railroad李培源（中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司,上海 200071）摘要：随着城市人口的不断增加,城市规模在不断扩大,既有桥梁已不能满足城市道路的拓宽需求,新建的道路桥梁不可避免地与既有的铁路线形成交叉。以某项目实例为依托,采用顶推法将钢箱梁纵移至铁路上方,顺利解决跨铁路钢箱梁施工难题。顶推法施工效率高、施工过程安全稳定,能有效减少施工对铁路线运行的影响,可为复杂工况下
2、跨铁路钢箱梁施工提供参考。关键词：钢箱梁;顶推;跨铁路;重物移运器;纠偏中图分类号：TU997 文献标识码：A 文章编号：2096-3815（2023）03-0070-050引言跨铁路钢箱梁施工无法采用原位拼装的方法,现阶段多数是采用起重设备吊装或者拖拉的方法纵移。起重设备吊装只能安装小吨位的钢箱梁,拖拉法安装精度差,而顶推法安装钢箱梁能够有效克服上述2种施工方法的缺点。本文主要探讨采用顶推法快捷高效地跨越铁路上方纵移钢箱梁。1工程概况本工程路线总体呈南北走向,南端与既有桥梁预留桥墩相接,向北依次上跨京沪铁路、沪宁高铁路后,与已建成道路相接。铁路跨上部结构为两跨一联65 m连续钢箱梁。钢箱梁在
3、钢箱梁厂内分段焊接加工后运输至现场,在27#墩北侧（铁路跨外侧）现场吊装焊接。以重型钢管支架平台作为拼装钢箱梁操作平台,钢箱梁拼装完成后进行首次落梁,钢箱梁下落8 cm至重物移运器上,再通过150 t顶推器等设备跨铁路顶推安装就位。钢箱梁拼装顶推支架设置在沪宁高铁北侧27#-30#跨间,在拼装钢支架上安装好顶推系统后再拼装钢箱梁1。顶推段钢箱梁采用65 m主梁+26 m导梁的直线设计。箱梁拼装总平图及与铁路位置关系如图1所示。图1箱梁拼装总平图及与铁路位置关系图71建筑科技2023 年 第 3 期2工程重难点（1）钢箱梁总重约1 400 t,顶推难度大。（2）需采用2台顶推设备同步顶推,对系统
4、同步控制精度要求高;需严格控制顶推钢支架所承受的水平载荷;跨京沪铁路封锁时间短,要求顶推器可靠性好、顶推速度快。（3）本工程施工与京沪铁路、沪宁高铁并行,与线路中心线较近,大型机械施工（履带吊、汽车吊等）、吊装作业风险大。（4）施工过程要确保营业线行车安全,对施工进度和施工安全性要求高。3施工工艺钢箱梁在铁路外侧临时支架上拼装2,采用重物移运器作为支撑以及滑动的载体,2台150 t同步液压千斤顶作为顶推动力,液压夹板器作为反力支撑点,在铁路封锁点内进行顶推施工。总体施工工艺流程图如2所示。图2总体施工工艺流程图3.1滑道支架设计纵桥向设置21排5列钢管立柱,除设置在承台上的立柱高度为6.5 m
5、外,其余立柱为7 m;中间3列钢管立柱规格为609 mm12 mm,最外侧2列规格为609 mm16 mm;立柱间用20b#槽钢斜撑纵、横向相连,以加强支架结构稳定性;支架顶端横桥向布置双拼45#工钢,中间3列纵桥向沿双拼工钢顶端布置双拼45#工钢,最外侧2列纵向布置900 mm900 mm滑道梁3。下滑道梁设置在拼装支架上。设置左右2根下滑道梁如图3所示,横向间距为22.4 m,总长度99.5 m。采用3根HN700 mm300 mm24 mm13 mm H型钢,并在上下两面焊接900 mm20 mm的钢板,增强横移滑道的整体强度。在滑道梁两侧焊接高宽为200 mm40 mm的钢板,作为顶推
6、器夹紧作用点来提供钢箱梁顶推反作用力。滑道梁上采用重物移运器来带动钢箱梁前行,以减小滚动摩阻力（摩阻系数小于0.05,所用顶推力较小）。图3滑道梁横向布置图72建筑科技2023 年 第 3 期3.2横移动力机构设置与选型3.2.1千斤顶的选型箱梁的横移采用2组液压同步千斤顶顶推施工4。箱梁重约1 400 t,两侧分布2条滑道,考虑不均匀系数取1.2;箱梁有4台600 t和4台800 t的重物移运器支撑,重物移运器在滑道梁上走行。根据项目团队施工经验,重物移运器启动时静阻摩擦系数为0.08,走行时滚动摩擦系数为0.05。根据摩擦力计算公式：f=Fn（为摩擦系数,Fn为正压力）,得出该工程所需的单
7、个千斤顶最大推力约为N=f=1 400 t1.20.08/2=67.2 t。为便于施工,选用千斤顶 YCW150 t-110 cm,最大推力为150 t,150 t/67.2 t=2.23,满足施工需要。反力支撑装置为2台150 t夹紧力的液压夹板器,分别安装在2台150 t液压千斤顶后部,千斤顶回缩时跟随千斤顶在滑道上滑动。顶推动力系统安装图如图4所示。图4顶推动力系统安装图3.2.2重物移运器的选型因箱梁重约1400 t,两侧分布2条滑道,考虑不均匀系数取1.2;箱梁有8台重物移运器支撑,重物移运器在滑道梁上走行。根据受力计算公式：N=G/n（为不均匀系数,G为箱梁重量,n为重物移运器数量
8、）,得出每台重物移运器承载重量为N=1 400 t1.2/8=210 t。考虑滑道梁的受力和箱梁横移时的稳定性,选用4台600 t和4台400 t共8台重物移运器。3.3导梁结构导梁由2片不等高度工字形实腹板钢板主梁组成,横向中心距11.2 m,纵向长26 m。钢箱梁连接处导梁高度与钢箱梁两侧腹板对应一致。导梁根部第一节长度为9 m,高度为2.0 m;第二节长度为8.0 m,高度为1.55 m;第三节长度为9 m,高度为1.15 m;前端2 000 mm底板逐渐抬高438 mm,便于导梁上墩。工字形钢板主梁腹板、顶板、底板厚度分别为16 mm、20 mm、20 mm,翼板宽度为1 000 mm
9、,腹板两侧底部设置12 mm厚的横向加劲肋和纵向加劲肋,宽度330 mm。2片主梁之间设有型钢组成的横向联系和上下平面联系,将整个导梁形成整体,其中弦杆采用H180 mm180 mm6 mm6 mm,斜撑采用H127 mm127 mm6 mm6 mm。3.4纠偏系统本工程钢箱梁顶推距离比较长,因此顶推过程中确保钢梁的横向稳定性尤为重要。拟设置主被动2套纠偏系统加以控制。（1）被动纠偏系统。在重物移运器结构前后端左右两侧分别设置导向滚轮,以此来控制重物移运器方向。当钢箱横向偏移较大时,导向滚轮与限位板间挤紧,阻力较大,顶推时发出异响或后端顶推力明显增大,此时需立即停止顶推,通过调整后端顶推千斤顶
10、的速度进行纠偏。（2）主动纠偏系统。主动纠偏系统装置由主支架、伸缩架、100 t横向顶推千斤顶、4只滚轮和插销组成,100 t横向顶推千斤顶行程距离为15 cm,纠偏滚轮与钢箱梁底板翼缘边保留2 cm间距。顶推过程中,主动纠偏系统利用纠偏滚轮对钢箱梁进行纠偏,纠偏距离为7.5 cm。钢箱梁在顶推过程中可能出现左右之间的摩擦系数不一致而造成钢箱梁行进轴线偏移的现象,所以必须在25#、26#、27#盖梁上设置钢箱梁拖拉可调节的导向装置,共设置6套。3.5新型夹板器本工程的新型夹板器通过设置小车车架、车轮与牵引架形成行走小车。在小车车架内设置有2组锁轨装置,每组锁轨装置均包括2个夹臂,分别与小车车架
11、转动连接,2个夹臂顶端之间设置液压油缸以驱动夹臂在小车车架上转动。摩擦钳设置在夹臂底端,通过转动摩擦钳固定座,调整摩擦钳的位置,使摩擦钳上的锁轨平面在抵紧轨道侧面时能够与轨道侧面平行且完全接触,即通过增大锁轨平面与轨道侧面的接触面积,提高液压锁轨器锁紧轨道时的效果。3.6顶推施工3.6.1试顶推钢箱梁在正式顶推前需进行试顶推调试,以检验实际顶推器性能与理论计算是否一致,同时检验拼装支架和重物移运器的安装稳定性以及承载能力是否满足要求,为正式铁路封锁顶推做好准备工作。钢箱梁试顶推14 m距离,导梁超出27#盖梁6 m,导梁前端到达沪宁高铁栅栏网位置。试顶推后检查项目：顶推器夹紧装置的可靠性,主要
12、包括夹紧力、顶推速度、同步性;液压泵站控制器的可靠性;钢支架的基础沉降,钢管支撑的可靠性;钢箱梁顶推过程中偏差情况,采取措施调整偏差花费的时间。3.6.2钢箱梁顶推步骤（1）步骤1。第一次顶推在沪宁高铁天窗点内,接触网需停电配合,京沪铁路不封锁。在铁路封锁前先试顶推0.1 m,查看部位同试顶推后检查项目相同,以确保钢箱梁在铁路封锁时正常顶推。73建筑科技2023 年 第 3 期启动顶推液压泵站,钢箱梁顶推33 m。先顶推22 m,主梁前端位置的600 t重物移运器走行至27#盖梁时,将重物移运器上的千斤顶下落5 cm,使最前端的重物移运器脱离钢箱梁底板。27#盖梁上的重物移运器组受力,继续向前
13、顶推,导梁超出26#盖梁6 m,导梁前端到达京沪铁路栅栏网位置如图5所示。图5钢箱梁顶推步骤1经计算,理论钢箱梁顶推行进33 m需耗时66 min。考虑到顶推时钢箱梁行进轴线可能出现偏移,需要对钢箱梁进行纠偏,纠偏耗时30 min,千斤顶下落5 cm耗时14 min,实际顶推总共耗时110 min。（2）步骤2。钢箱梁第二次顶推在沪宁高铁天窗点与京沪铁路封锁点重叠时间段内,电化停电配合。在铁路封锁前先试顶推0.1 m,查看部位同步骤1顶推检查项目相同,以确保钢箱梁在铁路封锁时正常顶推。启动顶推液压泵站,钢箱梁继续向前顶推26 m。主梁中间位置的400 t重物移运器走行至27#盖梁时,将重物移运
14、器上的千斤顶下落5 cm,使重物移运器脱离钢箱梁底板,导梁前端到达25#盖梁位置,如图6所示。经计算,理论钢箱梁顶推行进26 m需耗时52 min。考虑到顶推时钢箱梁行进轴线可能出现偏移,需要对钢箱梁进行纠偏,纠偏耗时30 min,千斤顶下落5 cm耗时8 min,实际顶推总共耗时90 min。图6钢箱梁顶推步骤2（3）步骤3。钢箱梁第三次顶推在沪宁高铁天窗点与京沪铁路封锁点重叠时间段内,电化停电配合。在铁路封锁前先试顶推0.1 m,查看部位同步骤1、2顶推检查项目相同,以确保钢箱梁在铁路封锁时正常顶推。启动顶推液压泵站,钢箱梁继续向前顶推26 m,钢箱梁到达设计位置。主梁尾部位置的600 t
15、重物移运器走行至27#盖梁时,将重物移运器上的千斤顶下落5 cm,使重物移运器脱离钢箱梁底板,如图7所示。经计算,理论钢箱梁顶推行进26 m需耗时52 min。考虑到顶推时钢箱梁行进轴线可能出现偏移,需要对钢箱梁进行纠偏,纠偏耗时30 min,千斤顶下落5 cm耗时8 min,实际顶推总共耗时90 min。图7钢箱梁顶推步骤374建筑科技2023 年 第 3 期（4）步骤4。钢箱梁顶推到位后拆除导梁,导梁拆除在天窗点内。导梁拆除后在铁路封锁点内分多次进行落梁施工。4结语本工程按照既定方案,顺利完成施工,验证了顶推器夹紧装置的良好可靠性、液压泵站控制器的良好可靠性、顶推液压千斤顶的良好同步性、钢
16、支架基础和钢管支撑的可靠性以及纠偏装置的适用性。本工程将新型夹板器应用于顶推施工中,采用自动控制顶推及自动纠偏系统,较常规顶推工艺提速约40%,大幅缩短施工对既有铁路的时长影响。采用此种改进型的顶推施工工艺,很好地解决了跨铁路钢箱梁安装的难题,对以后类似工况项目施工具有一定的参考意义。参考文献：1 赵天成.新建高速公路钢箱梁上跨既有高速公路吊装施工技术J.交通世界,2020,27(8):162-164.2 张彪.高速公路建设中的钢箱梁安装施工技术J.四川建材,2021,47(1):113-114.3王希岗.钢桁梁顶推施工中滑道梁设计与安装J.铁道建筑技术,2017(3):37-40.4 刘长超.钢箱梁顶推方案设计与施工技术J.智能城市,2021,7 (12):121-122.收稿日期：2023-03-24作者简介：李培源,工程师,主要研究方向为桥梁工程,现供职于中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司。通信地址：上海市静安区会文路2号。但是10 mm/min的推进速度导致盾构施工效率较低,施工进度受到极大影响。因此采取土体改良措施,通过在刀盘前方注入聚合物溶液进行土体改良。在后续的施工过程
