铁路桥梁建设中顶推施工法的应用

[摘要]本文主要是阐述了横向四滑道、纵向多点滑动、同步顶推控制技术的应用，对同类桥梁的顶推施工具有很好的借鉴作用。

【关键词】铁路桥梁；顶推法；施工技术

1.顶推法施工的技术原理及方法

1.1顶推法施工原理

施工原理是沿桥纵轴方向的台后设置预制场，分阶段预制梁体，纵向预应力筋张拉后，通过水平千斤顶施力，借助滑道、滑块，将梁逐段向前顶推，就位后落梁，更换正式支座。

1.2顶推施工方法

施工的关键是在一定的顶推动力作用下，梁体能在滑道装置上以较小的摩擦系数向前移动。施工实测资料表明，聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的摩擦系数一般为0.04～0.06，静摩擦系数比动摩擦系数大些。

2.工程概况

某工程大桥，其主桥两幅并置，系梁为单箱三室预应力混凝土箱梁，全宽48.8m。左右两幅宽24.3m，梁长102m，高2.63～3.014m，单幅梁达8030t。拱肋采用钢管混凝土结构，每幅拱为两组平行的哑铃型钢管混凝土结构，拱轴线为二次抛物线。吊杆间距为5m。

2.1技术方案

该大桥主桥位于6000m，竖曲线上，设计为顶推施工跨越国道和既有线运营铁路，顶推距离长，重量大，施工难度大，安全风险高。结合传统工艺和现场实际经验，经过综合技术比较，确定采用四滑道多支点顶推技术方案，主桥系梁采用分幅施工，分幅顶推。

主要施工方案为：系梁在引桥l2#～l5#墩之间利用设计墩柱和临时墩搭设制梁平台预制成型；在主桥位15#～l6#墩之间的铁路股道间设置4排临时墩；利用主梁预制支架作为顶推作业平台，在临时墩和永久墩墩顶上布置顶推滑道和顶推千斤顶；顶推滑道布设在9排支撑墩上，总长204m，每个墩上有四个滑点，顶推进行中支撑系梁滑点20～24个；在预制好的系梁底部安装拉锚器，采用钢绞线连接拉锚器和千斤顶，通过主控制台集中控制8～10台千斤顶，将制梁台座上制好的梁体，在滑道上整体不断顶推系梁前行；顶推过程中，横向位置纠偏由设在墩顶外侧的限位器实现；顶推分七次完成，单次顶推距离10～24m。主梁顶推到位即为成桥状态，然后安装支座，拆除滑道。

2.2主要施工技术

2.2.1制梁台座和临时墩布置。在主桥与引桥线路位置施做9排永久墩、临时墩作为箱梁支撑预制和顶推平台。临时墩以刚性墩为主，主要受力杆件采用Φ1100m钢管柱，基础采用钻孔桩及钢筋混凝土承台。承台上布置预埋件，受力钢管通过纵向联结钢管、横向通过型钢形成整体框架，其上在依次安装砂筒、垫梁、滑道板，聚四氟乙烯滑块补齐滑道高度。钢管上下端与预埋件和垫梁联结处浇筑部分C30混凝土以增大此局部的刚度。

2.2.2滑道布设。滑道由临时墩上的垫梁、滑道和滑板组成。滑道垫梁是用钢板焊接而成的箱形简支梁，其两端支撑到钢管临时墩上，承受滑道传递的荷载。滑道采用3cm厚钢板，两端30cm范围内设圆弧，滑道上面铺3mm厚不锈钢板。根据箱梁四腹板结构的特点及顶推跨度的布置，滑道设置于箱梁纵向腹板位置处，共四道。采用国产聚四氟乙烯滑块，其抗压强度不低于30MPa，厚度采用12mm，长度按40cm分段。为减小顶推摩擦系数，在滑块表面涂上耐久、耐摩擦的硅脂油。

2.2.3前后导梁的设置。根据顶推跨度布置形式，在顶推过程中前后悬臂最大长度均比较大，所以采用前后双导梁结构进行顶推。

钢导梁设计为四片工字梁，为了保证其自身稳定性，两两一组形成空间稳定结构。前导梁全长21.705m，外伸部分19.905m，埋入混凝土箱梁内1.8m，后导梁全长29.685m，外伸部分27.555m，埋入混凝土箱梁内2.130m。为减小导梁根部最大正弯距，在每个导梁下部设置4～6根32mm精轧螺纹钢，一端预埋在第一段箱梁内，另一端与导梁上设置的牛腿张拉连接。为了有利于导梁上滑道，在导梁前端专门设有一500mm×800mm缺口，当钢导梁即将到达前方桥墩时，则在聚四氟乙烯滑块上放置50t液压千斤顶来接引钢导梁上滑道。

2.2.4安装顶推设施。（1）顶推机具的布置安装。全桥布置8台100t连续顶推千斤顶。每个顶推点5～6m的范围内放置ZLDB油泵及ZLDK主控台，布置在桥面上。初期分别在14#墩布置2台ZLD-100型连续千斤顶，15#墩布置4台ZLD-100型连续千斤顶，1#临时墩处布置2台ZLD-100型连续千斤顶顶推。后期将14#墩布置的2台ZLD-100型连续千斤顶倒换到16#墩上，备用的2台ZLD-100型连续千斤顶安装在l3#墩两中间滑道下垫梁上；（2）安装拉锚器。根据顶推要求，拉锚器分插入式和锚固式两种。插入式用于箱梁无腹板处，顶底板同时受力。锚固式直接锚固在箱梁的横隔板、腹板处，用精轧螺纹钢锚固。拉锚器和千斤顶间采用8根Φ15.24的钢绞线连接，拉锚器上采用OVM15-9配套锚垫板锚固钢绞线。千斤顶处采用夹持器锚固钢绞线。所用的钢绞线采用左、右旋两种搭配使用，以免使用同一旋向钢绞线而引起千斤顶活塞旋转，造成设备损坏；（3）侧向限位与纠偏装置为防止箱梁在顶推过程中出现过大的偏斜，在每个临时墩左右侧安装侧向限位装置，箱梁的横向移动。侧向限位装置的作用是引导、箱梁梁体沿中线方向滑动，当发生横向偏移时，通过它来纠偏。本桥外侧采用的是丝杆式侧向限位装置，内侧由于空间，直接安装导向轮，限位装置在箱梁两侧对称安装。顶推过程中，发现梁体有少量偏移时，可随时通过两侧限位器进行纠偏；（4）安装牵引索穿索前先用油泵打开ZLD-100顶前后夹持器的夹片，再将钢绞线逐根从顶的尾部向顶部穿入，而在钢绞线的另一端对称地穿入拉锚器的锥孔。钢绞线束在拉锚器及ZLD-100顶端面外露长度不小于50cm。左右捻向的钢绞线间隔排布，为便于穿索，可用引线杆导向。每台千斤顶穿完钢绞线后，松开ZLD-100顶前后夹持器，压紧夹持器及拉锚器的夹片。

2.2.5系梁顶推。（1）顶推实施。本桥系梁采用分幅施工，分幅顶推。采用多点自动连续顶推方案，即对全桥的顶推千斤顶进行集中控制，再通过各墩油泵分级调压，确保同步运行。顶推时，所有人员必须分工明确，定人定岗、各就各位，服从统一指挥，确保顶推的顺利进行。根据临时墩间距及拉锚器位置，系梁顶推过程中需多次倒换拉锚器及千斤顶。整个系梁需分七次要点进行顶推，顶推距离分别为11m，12m，10m，24m，23m，10m，12m，合计顶推距离102m；（2）顶推作业注意事项。Ⅰ.接通总电源，采用集中控制、分级调压、差值限定的方式同步顶推，按主控制台工作按钮，各液压站同时起动，按主控台顶推按钮，各液压站按五级调压的最低一级向千斤顶供油，按从小到大的顺序依次按主控台控制各液压站等级的按钮，各液压站向各千斤顶的供油压力逐级增大，最后达到设计值。Ⅱ.在梁体前进的同时，各墩顶喂接滑块人员不断地将滑块从滑道后端喂入，并将随梁体前移从滑道前端滑出的滑块接住备用。Ⅲ.在顶推的过程中，不断观测梁体中线，如偏差大于2cm时，利用安装在两侧的限位和纠偏装置对箱梁施加侧向力来纠偏。

2.2.6安装支座。系梁顶推到位后，采用4台500t的扁平千斤顶将梁端顶起，顶起高度不超过10mm，拆除滑道、滑板，安装永久支座。

3.结语

本桥系梁顶推主要是应用四滑道多支点顶推施工技术，达到了预期效果。系统操作方便，工艺先进，工期短，机具设备能重复使用，可节省费用，降低造价，经济效益和社会效益显著，为类似桥梁工程施工提供了参考。