劉建強 中國鐵路上海局集團有限公司上海鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部

1 項目概況

本工程為新建京滬鐵路常州站改造工程非付費聯(lián)絡(luò)通道，通道一端接既有滬寧城際站房，一端接普速站房，中間不設(shè)下橋樓梯。工程建成滿足常州站城際候車室至客場候車室客流雙向通行需要。整個通道上跨常州站五臺十二線，下穿城際大雨棚和客場新建局部大雨棚。

通道結(jié)構(gòu)外寬6.0 m、高4.25 m，總長度114 m。通道立柱設(shè)在站臺上，柱下基礎(chǔ)設(shè)有獨立基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)兩種形式。站臺基礎(chǔ)采用獨立基礎(chǔ)，旁邊設(shè)置輔助基礎(chǔ)，基礎(chǔ)間以基礎(chǔ)梁連接。通道立柱采用鋼管混凝土立柱，柱內(nèi)灌注微膨脹C40混凝土。通道主體采用鋼桁架結(jié)構(gòu)。焊接箱型梁與無縫鋼管腹桿組合結(jié)構(gòu)，橋面下層鋪帶肋花紋鋼板。

2 施工簡介

第一階段停用京滬線2、IV、6道，在封鎖范圍通道采用吊裝法施工。第二階段停用京滬線I、3、5道，通道采用頂推法施工，由客場封鎖區(qū)域向城際場頂推。通道桁架經(jīng)分4節(jié)預(yù)制，逐段接長，5次頂推，1次落梁完成全橋合龍。如圖1所示。

圖1 頂推通道立面布置圖

3 施工方法

3.1 頂推施工方法簡述

根據(jù)本工程特點結(jié)合現(xiàn)場實際施工條件，采用液壓同步頂推方案。同步液壓頂推系統(tǒng)由電腦控制，頂推行程及速度有效可控精確度高。頂推系統(tǒng)由滑軌、滾輪小車、側(cè)向限位裝置、液壓頂推系統(tǒng)系統(tǒng)組成。液壓頂推滑移系統(tǒng)滑移速度約為12 m/h。加速度極小，可以忽略不計。如圖2所示。

圖2 液壓同步頂推工作示意圖

第一步：液壓頂推器頂緊裝置安裝在滑道上，靠緊側(cè)向擋板；主液壓缸缸筒耳板通過銷軸與被推移結(jié)構(gòu)連接；液壓頂推器主液壓缸伸缸，推動被推移結(jié)構(gòu)向前滑移，由側(cè)向擋板提供頂推反力。如圖3所示。

圖3 油缸加壓頂推

第二步：液壓頂推器主液壓缸連續(xù)伸缸一個行程，頂推被推移結(jié)構(gòu)向前滑移一個步距。如圖4所示。

圖4 油缸加壓頂推

第三步：一個行程伸缸完畢，被推移結(jié)構(gòu)移動了一個步距；液壓頂推器主液壓缸縮缸，頂緊裝置與滑道擋板松開，并跟隨主液壓缸向前移動。如圖5所示。

第四步：主液壓缸一個行程縮缸完畢，拖動頂緊裝置向前移動一個步距，一個行程的頂推滑移完成，從步序1開始執(zhí)行下一行程的步序。

圖5 液壓缸縮缸

3.2 滑移梁和滑移軌道設(shè)計

滑移梁設(shè)置在拼裝胎架上，滑移梁下翼緣與拼裝平臺鋼梁焊接連接，滑移梁截面為 H300×300×10×15，材質(zhì) Q235B。

在滑移過程中，頂推器所施加的推力和所有滑靴和滑軌間的摩擦力F達到平衡。

摩擦力F=滑靴在結(jié)構(gòu)自重作用下豎向反力×1.2×0.15(滑靴與滑軌之間的摩擦系數(shù)為0.13～0.15，偏安全考慮取摩擦系數(shù)為0.15，1.2為摩擦力的不均勻系數(shù)。

滑移過程中總的摩擦力大小為：T=300×1.2×0.15=54 t。

根據(jù)以上計算，總頂推力大小約為54 t。結(jié)構(gòu)滑移施工最多共設(shè)置2個頂推點，每個頂推點布置1臺YS-PJ-50型液壓頂推器，在每條軌道上平均布置。單臺YS-PJ-50型液壓頂推器的額定頂推驅(qū)動力為50 t，則頂推點的總頂推力設(shè)計值2×50=100t>54 t,能夠滿足滑移施工的要求。

滑移軌道中心線與滑移梁中心線重合。軌道由16a槽鋼及側(cè)擋板組成。16a槽鋼與滑移梁上翼緣焊接固定，滑移過程中起到抵抗水平推力及導(dǎo)向作用。側(cè)擋板規(guī)格為20×40×150 mm（材質(zhì)Q235B），焊接在16a槽鋼翼緣兩側(cè)，起到抵抗滑移推力以及水平力作用。

側(cè)擋板與槽鋼軌道及滑移梁連接采用雙面角焊縫焊接連接，單塊側(cè)擋板焊縫所承受的最大頂推反力為500÷4=125 kN。焊縫設(shè)計高度hf=10 mm時，焊縫設(shè)計強度：σ角焊縫抗壓強度，l w焊縫計算長度

N=σ×0.7hf×lw=160×0.7×10×（150-2×10）=146 kN>125 kN

滿足設(shè)計要求?；栖壍廊鐖D6、7所示：

圖6 滑移軌道立面示意圖

圖7 滑移軌道平面示意圖

3.3 限位設(shè)計

結(jié)構(gòu)滑移過程中，為保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生偏移，需設(shè)置必要的側(cè)向限位措施，側(cè)向限位措施由H300×300×10×15型鋼及滾輪組成，側(cè)向限位布置圖如圖8所示。

圖8 側(cè)向限位布置圖

3.4 導(dǎo)梁設(shè)計

滑移過程中，為保證結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)不低于1.5，在結(jié)構(gòu)前端設(shè)置導(dǎo)梁，導(dǎo)梁截面與結(jié)構(gòu)下弦截面一致。導(dǎo)梁總長9 m，平面立面采用180×6鋼管支撐，構(gòu)件平面連接節(jié)點鉸接，立面連接節(jié)點焊接。節(jié)點板采用Q235鋼20 mm厚鋼板，采用M20螺栓連接。

3.5 頂推節(jié)點設(shè)計

頂推器設(shè)置在結(jié)構(gòu)尾部的橫梁上，液壓頂推器前端通過銷軸與被推移構(gòu)件上的耳板進行連接固定，用以傳遞水平滑移頂推力，頂推耳板板厚t=20 mm，材質(zhì)為Q235B。

3.6 落梁

結(jié)構(gòu)滑移到設(shè)計位置后，利用液壓千斤頂將結(jié)構(gòu)頂起，在柱頂安裝結(jié)構(gòu)永久支座，拆除滾輪小車后液壓千斤頂同步下降，將結(jié)構(gòu)落在永久支座上。

4 重大工程技術(shù)問題

4.1 防傾覆措施

措施之一：滑移中為進一步降低鋼結(jié)構(gòu)傾覆風(fēng)險，在設(shè)置頂推耳板的桁架橫梁下翼緣設(shè)置卡板，卡板與軌道梁預(yù)留間隙25 mm。

措施之二：采用前導(dǎo)梁加后配重技術(shù)措施，增加抗傾覆系數(shù)。

4.2 頂推最大懸臂工況下桁架下弦桿應(yīng)力集中處理措施

當(dāng)結(jié)構(gòu)頂推至最大懸臂時，結(jié)構(gòu)中間支點處承受最大豎向力，同時前段撓度達到最大值。中點支座與下弦桿接觸面處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，造成桿件局部破壞，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。經(jīng)計算，下弦桿受力不滿足要求。采取了以下措施保證結(jié)構(gòu)安全。措施之一：中心支點位置選用大號輥軸，增大輥軸與下弦桿接觸面積，分散接觸面應(yīng)力。輥軸滑動面帶自動調(diào)節(jié)功能，可隨著結(jié)構(gòu)受力變形情況上下自由轉(zhuǎn)動，始終保證輥軸與結(jié)構(gòu)面接觸，從而達到減小接觸面應(yīng)力的效果。

措施之二：中心支點處前后范圍內(nèi)增大下弦桿壁厚，增加內(nèi)隔板密度。經(jīng)驗算，受力滿足要求。

措施之三：頂推過程中對中間支點前后結(jié)構(gòu)桿件進行應(yīng)力監(jiān)測，實時動態(tài)監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)力超限，立即停止頂推采取措施，保證結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

4.3 頂推最大懸臂工況下懸臂端撓度控制措施

頂推過程中，如結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大撓度值，會造成結(jié)構(gòu)前端與前方支架垂直距離過小，千斤頂無法安放，結(jié)構(gòu)不能順利就位。

措施之一：局部加強鋼桁架結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度值。采取加密內(nèi)閣板，增厚下弦桿壁厚的方法。

措施之二：提高鋼桁架中心支座高度，增加高度等于理論計算的撓度值。

措施之三：中心支架基礎(chǔ)與橋梁基礎(chǔ)合建，永臨結(jié)合，減少中心支架的沉降量，從而降低了懸臂端的撓度。

措施之四：前端支架設(shè)牛腿，保證橋梁順利上架。

措施之五：頂推過程中進行實時動態(tài)的監(jiān)控量測，反映出懸臂端撓度值和支架的沉降量，根據(jù)監(jiān)控量測的結(jié)果來控制頂進作業(yè)。如產(chǎn)生較大撓度，立即停止作業(yè)，采取相應(yīng)措施。

5 結(jié)束語

通過推行全面質(zhì)量管理與工藝創(chuàng)新，總結(jié)了一套跨越城際鐵路天橋施工的方法和安全技術(shù)措施。在施工過程中未發(fā)生質(zhì)量、安全事故。于2017年11月完成了天橋跨城際鐵路頂推工作，并順利通過了階段驗收。