预制混凝土连续箱梁跨铁路多点连续顶推施工技术

李小东

中铁十四局集团西北工程有限公司 陕西省西安市 710086

摘 要 本文以后围寨立交项目工程为实例，采用混凝土箱梁多点连续顶推施工上跨既有线，对施工技术进行了综合的分析，产生了良好的效益，可为类似的工程提供借鉴。

关键词 预应力钢筋混凝土 连续箱梁 上跨既有线 施工技术

1工程概况

后 围寨立交位于三桥新街、尚航路（现状西宝疏导线）与世纪大道的交叉处，为三层苜蓿叶互通式立交。第一层为地面交通，尚航路地面辅道、三桥新街和世纪大道、西宝疏导线辅道以及后围寨环岛均位于该层；第二层为现状西宝高速、西安高架快速干道；第三层为尚航路上跨陇海铁路及现状高架快速干道；上航路两侧地面辅道向北下穿陇海铁路。

本次顶推施工为后围寨立交中的尚航路主线桥梁上跨铁路部分,起于32#墩，止于34#墩（K1+252.126～K1+321.126），上跨陇海铁路2股道、三桥动车走行线1股道、既有西安车辆厂存车厂6股道共计9股道。

上跨铁路的主桥采用（34+35）m预应力钢筋砼连续梁。既有铁路范围为34m跨度，桥下净高为8m，车辆厂范围内为35m跨度，桥下净高7m。下部结构为矩形实体桥墩、承台、钻孔桩基础。

2连续梁顶推过程中对动车可能产生的高危险源及安全隐患

危险源1、连续梁顶推过程中可能会发生倾覆，对高铁产生隐患。

应对措施：确保连续梁顶推过程中每个位置连续梁的倾覆稳定系数均大于2并确保导向纠偏装置工作正常，保证连续梁在顶推的过程中按设计线路行走，一旦监测到连续梁行走出现超过充需偏差的情况，立即停止顶推，并调整连续梁在正确的设计线路后，继续顶推。

危险源2、连续梁顶推过程中钢导梁下挠可能会侵入铁路接触网安全距离。

应对措施：选择合理的钢导梁的长度和刚度，在满足顶推施工的条件下，尽量加大钢导梁的刚度，并设置预拱和抬高梁体，保持足够的高度，使钢导梁的下挠不会侵入接触网安全距离范围内，同时对接触网加设绝缘护套。

危险源3、连续梁顶推过程中可能有坠物对动车高压线既有线产生安全隐患。

应对措施：在连续梁顶推之前，需要清除连续梁或钢导梁上的所有物件，并多次检查，保证连续梁顶推过程中没有坠落物。

危险源4、连续梁顶推过程中连续梁可能会对既有线安全行车有影响。

应对措施：选择合理顶推工作时间，过既有线时连续梁顶推施工必须在点内工作时间进行。

危险源5、连续梁落梁过程可能对既有线产生影响。

应对措施：千斤顶和油泵进场前必须要效验合格，在落梁前需要试起顶2-3次，并在千斤顶处设保险措施，以防在千斤顶失效的情况下，由保险措施支撑钢梁。

危险源6、连续梁顶推至桥墩，进行焊接和切割等待天窗工作时间，连续梁可能会在不可预见的作用下落梁等现象破坏既有线。

应对措施：在墩顶用钢楔块打紧，顶推千斤顶保持稳定状态。

3.施工工艺技术

本次顶推采用多点连续顶推就位，由北向南上坡顶推，在33#、L3#、L4#墩顶各放置4台200t千斤顶，12台千斤顶共同作用牵引梁体就位。（连续梁顶推的速度为每小时10-12m）

主桥顶推施工工艺流程图见图

㈠施工桥墩及临时墩，搭设预制梁支架。

㈡ 在34#、L4#- L9#墩顶安装滑道、滑板。

㈢浇筑69米预应力混凝土连续梁，同时预埋钢导梁预埋段。

㈣安装钢导梁，导梁前段位于L4号墩上,钢导梁长为16.8米。同时施工桥面防撞墙、防抛网等附属。

㈤待混凝土强度达到90%且养护龄期不少于9天后，张拉顶推预应力钢束顶板T1、底板B1。

㈥在33#、L3#、L4#号墩顶安装各4台200t千斤顶。

㈦在32-34号墩，L1#-L9#号墩顶安装滑道及限位装置。

㈧试顶顶推至导梁前端位于L2号，顶推距离18.3米，需用时间120分钟。此过程严格测量并记录顶推过程中各项参数，为上跨铁路作好顶推准备。

㈨封锁点内继续顶推，向南顶推至设计位置，顶推距离45.7m。

㈩拆除导梁，落梁至设计位置后张拉剩余钢束，固定支座。

在34#墩、L5#、L6#、L7#、L8#、L9#临时墩顶及支架上预制，预制完成后利用33#墩、L3#、L4#临时墩顶安装连续式千斤顶逐渐顶推到32#墩。

3.1施工前的准备

3.1.1技术准备

（1）组织专业技术人员熟悉设计图纸，详细了解该工程设计意图、结构特点，连接界面形式、技术要求以及相关规范。

（2）认真做好图纸的会审，熟悉相关标准及规范。

（3）根据有关设计要求及本桥结构特点，分析本工程的预制顺序、部位及需配置的各种设备。

（4）集中技术骨干讨论、修改、完善预制工艺及顶推技术方案。

（5）分批分层的进行技术交底工作，使参与施工的全体人员都了解工程的设计意图、结构特点。清楚预制的步骤和要点，明确预制的质量标准，熟悉现浇工艺文件，掌握预制操作技能。

（6）根据工程现浇的要求，设计和现浇相应的工艺设备。

（7）根据顶推工艺要求及构件组合形状、重量，顶推场地情况，选择合宜的顶推机、工具设备，确定施工现场的平面布置、道路要求、供电配电要求、施工人员配置和施工进度计划，构配件需要量计划等。

（8）根据以上条件进行施工方案的总体设计。

3.1.2物资准备

（1）机具的准备。

根据现浇方案的施工工艺，确定顶推使用的机械设备、顶推工具，并在开工前三天进入施工现场进行组装、调试工作，以保证开工后顶推作业顺利进行。与吊车、机具配套的吊具、吊索也应在开工前配套准备完毕。

（2）施工使用的工具，应根据施工工艺及顺序提前制作完毕并检验。

（3）施工人员使用的安全带、绳、网都应经过检查合格后在投入使用，现场用的警示牌、拉绳应提前准备好。

3.1.3顶推绝缘准备

（1）对桥下既有陇海上下行、动车走形线的接触网，承力索、回流线等加装绝缘护套，每条线绝缘护套长39m，每侧比梁宽出5m。

（2）对钢导梁底部采用“环氧树脂+玻璃丝布”进行绝缘处理。

（3）梁体顶推过程，全程接地，接地电阻小于4Ω。

3.2顶推及预制平台方案

本次预制、顶推利用32#、33#、34#桥墩，并增设L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9临时墩，其中L3、L4为混凝土墩，L1-L2、L5-L9为钢管混凝土墩，且墩与墩之间用刚性连接，梁体在墩顶和支架顶面浇筑。预制完成后，在34#、L4墩顶安装前导梁，然后在33#、L3、L4、墩顶安装连续式千斤顶。顶推及预制平台总体布置图见下图：

顶推立面布置图

3.3钢导梁设置

钢导梁有四个分段组成，总长18.8m，依次预埋段（长2m）第一段（长5.3）米、第二段（长为6m）、第三段（长5.5m）。

导梁立面图

导梁正面图

钢导梁采用变截面形式，根部梁高2.7m,最前端梁高1.6m,上、下翼缘采用变高及变厚过渡，高度由2.7m变为1.6m。钢导梁端部通过精轧螺纹钢加强与箱梁的连接，精轧螺纹钢一端预埋在梁体内，另一端张拉锚固。五片钢导梁间通过横向钢管连接件连接成一个整体。横向连接件总体布置图（附图10）

钢导梁前端设置鹰嘴为导梁上墩时千斤顶支顶处，导梁前端前移到墩顶滑道即可拆除千斤顶，之后逐渐顶推连续梁至32#墩后，节段拆除钢导梁。

3.4墩顶连续梁顶推的布置

在连续梁预制施工时采用预埋件在墩顶安装滑道、滑板、滑块、限位装置、自动式千斤顶，在距离尾端（35m梁端）8米处设置后锚装置，再通过钢绞线把千斤顶和后锚装置串联在一起达到顶推连续梁的目的。

连续梁顶推平面示意图

3.5顶推系统调试

3.5.1顶推系统安装完成后，首先进行试顶，打开主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制千斤顶同时施力试顶。试顶距离2.1m。试顶时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，及应做好三项重要数据的测试工作；

第一、每分钟前进的速度，应将顶推的速度控制在10m/h。

第二、控制采用点动方式操作，测量组应测量每点动一次前进距离的数据，以供顶推初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试顶过程中，应检查桥体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹或检查各个顶推的设备是否完好，如有异常情况，则应停止试顶，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试顶。

3.5.2正式顶推首先选择手动模式。主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员调整溢流阀的工作限压，在30%、50%、70%、80%、90%、95%、100%牵引力状态下，检查各受力结构变形情况，如有异常立即报告。

检查油泵，顶推千斤顶，前后夹持器，压力表，钢绞线是否异常。

手动操作顶推系统牵引主梁滑移启动后，转换至自动运行模式，进行主梁的自动连续顶推。

自动顶推过程中，应注意记录顶推过程中的油压最大、最小值。

3.6顶推牵引力、安全系数计算

本桥顶推重量约为5500t。顶推滑道与四氟滑板的摩擦系数按0.1计算，则水平最大拉力为5500×0.1=550t，则每台顶平均负担的水平拉力为P=550/12=45.8t。顶推设备储备系数为k=200/45.8=4.37

钢绞线安全系数计算：

200t连续千斤顶配12根1860MPa级φ15.2mm钢绞线，钢绞线的标准破断力为26t。12根钢绞线的承载为：12×26×0.75=234t。

牵引索钢绞线的安全系数K=234 /45.8≈5.11。满足要求。

3.7预制梁顶推步骤图

顶推施工步骤一：

㈠待预制梁混凝土强度达到90%且养护龄期不少于9天后，张拉预应力顶板T1,底板B1束。

㈡达到设计强度后，拆除支架，清理滑道,安装前导梁。

㈢在33#、L3、L4号墩顶安装千斤顶，穿顶推钢绞线连接后锚及千斤顶，在32-34#墩、临L1-L9#墩安装限位装置。

顶推施工步骤二：

在车辆厂内，箱梁顶推18.3m，钢导梁到达L2临时墩

顶推施工步骤三：

封锁点内，箱梁顶推9m，钢导梁悬挑L2临时墩往外9m至陇海上行旁。封锁既有线110分钟，接触网停电并接地。

顶推施工步骤四：

封锁点内，箱梁顶推9m，钢导梁悬挑L2临时墩往外18m。封锁既有线110分钟，接触网停电并接地。

顶推施工步骤额五：

封锁点内，箱梁顶推11.7m，钢导梁至32#墩。封锁既有线110分钟，接触网停电并接地。

顶推施工步骤六：

封锁点内，箱梁顶推16m，就位。封锁既有线110分钟，接触网停电并接地。

顶推施工步骤七：

拆除钢导梁，落梁至设计位置，张拉剩余钢束，固定支座。

3.8落梁方案

因梁体顶推过程中高于支座顶面标高83mm（30mm调平钢楔块+33mm滑道板、+20mm滑块）,因此梁体必须下落83mm高度才能按照设计就位。

经计算两跨连续梁边支点和中柱支点反力分别为946.6t、3234.92t、993.48t。综合落梁时的其他因素布置千斤顶，按此要求在32#、34#墩顶各布置5个500t千斤顶，33#墩顶布置10个500t的千斤顶（附图14），在保险支墩配合下分两阶段落梁，起初阶段千斤顶顶起5mm，拆除墩顶的滑道梁，剩余阶段每落20mm停顿并调整一次，完成整个落梁过程。

步骤一、连续梁顶推到位

步骤二：

①在墩顶靠近梁底腹板处，32#、34#墩顶各设置5台500吨，33#墩顶大小里程侧各设置5台500吨（10台）千斤顶，在千斤顶的上下面分别设置钢垫板和垫块。

②在千斤顶的一侧设置保险墩，然后将设置好的千斤顶顶起5mm。

③割除滑道梁。

步骤三：

道梁拆除后，将保险支墩的位置置设在支座顶上。

步骤四：

①按20mm为基数的原则开始落梁。

②将连续梁落至支座合适的位置。

③对连续梁位置进行纵横向精确调整。

④落梁，并安装支座螺栓、固定支座、浇筑防震挡块并塞入橡胶垫。

⑤拆除所有的临时结构，连续梁顶推施工完成。

4结束语

该项目属于预制混凝土连续箱梁跨铁路既有线顶推工程，桥梁体积大、跨径宽，且上跨既有线，技术难度高，施工风险大。采用多点连续顶推施工技术，避免了施工场地受限，施工时对既有线通行影响、通讯、工期不保障等诸多问题，具有施工迅速、影响小、工期可控等优点，节约了成本，产生了良好的经济社会效益，为类似的工程提供了借鉴作用。

参考文献：

蔡享继 特大桥箱梁结构顶推法施工技术探讨[J].中国新技术新产品，2009（2）

田海英 探讨桥梁施工顶推技术[J].广东科技，2009（4）