陸 鋒

(通號(hào)(鄭州)電氣化局鄭州鐵路工程有限公司，河南 鄭州 450000)

1 工程概況

鄭州市農(nóng)業(yè)路快速通道為鄭州市重點(diǎn)工程，在京沙快速路與南陽(yáng)路之間上跨京廣鐵路，其中跨越京廣鐵路段施工場(chǎng)地狹窄且鐵路運(yùn)輸要求安全可靠，綜合安全性、經(jīng)濟(jì)性、高效性等方面，最終選定采用預(yù)應(yīng)力箱梁拖拉法頂推方案進(jìn)行跨越。

農(nóng)業(yè)路高架橋上跨京廣鐵路(38.87+40+32.5)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其中40 m跨越京廣鐵路，橋?qū)?7.5 m，左右分幅設(shè)計(jì)，采用單箱六室斷面，梁高2.4 m，跨中頂板厚28 cm，跨中底板厚28 cm，標(biāo)準(zhǔn)跨中腹板寬50 cm，箱梁(含防撞墻、鋼導(dǎo)梁)單幅(北幅)重量為10 800 t。多滑道、多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，頂推設(shè)備采用計(jì)算機(jī)對(duì)自動(dòng)連續(xù)牽引系統(tǒng)聯(lián)控，可以安全、高效、同步、連續(xù)可控的實(shí)現(xiàn)頂推控制。本工程特殊性表現(xiàn)在該連續(xù)梁平面布置兩聯(lián)非對(duì)稱混凝土連續(xù)箱梁，縱斷面線形位于3.433%的直線段坡道上，頂推箱梁處于上坡方向。橋梁墩型采用門架墩，在P21～P24墩之間搭設(shè)的滿堂支架上完成，然后頂推至P18～P21墩。梁體采用非對(duì)稱混凝土連續(xù)箱梁，頂推距離北幅110 m，南幅106 m，頂推順序?yàn)橄饶戏蟊狈?，?jiàn)圖1。

2 存在的問(wèn)題

頂推施工中影響因素比較多，會(huì)產(chǎn)生很多影響設(shè)計(jì)、施工預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)的偏差，如摩阻力的變化，連續(xù)千斤頂伸縮,受力不同步、不均勻，關(guān)鍵材料性能變化、溫度變化、濕度變化和風(fēng)荷載的影響等因素會(huì)使梁隨時(shí)產(chǎn)生不可預(yù)計(jì)的偏差，都會(huì)對(duì)頂推施工造成嚴(yán)重影響甚至危及人員生命安全；特別是上跨運(yùn)營(yíng)干線鐵路，為了保證頂推橋梁的精準(zhǔn)施工和安全施工，對(duì)頂推施工中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)顯得尤為迫切。

3 預(yù)埋件關(guān)鍵技術(shù)

3.1 預(yù)埋通長(zhǎng)不銹鋼板

針對(duì)以往類似工程中存在的問(wèn)題，在梁底預(yù)埋通長(zhǎng)不銹鋼板，板厚1 cm，中間寬度為1.5 m，兩側(cè)寬度為1.15 m，不銹鋼板表面通過(guò)剪力釘與梁體結(jié)構(gòu)相連，剪力釘順橋向間距為20 cm。預(yù)埋前將外露面進(jìn)行拋光打磨,粗糙度小于Ra5μm。鋼導(dǎo)梁預(yù)埋段底板與預(yù)埋不銹鋼板磨平頂緊。預(yù)制過(guò)程中為保護(hù)梁底不銹鋼板面層清潔度，提前覆蓋1 mm粘結(jié)薄膜于底部，澆筑完成后撕下薄膜落梁。

頂推過(guò)程中最后40 m，在京廣鐵路橋東側(cè)墩頂對(duì)上跨京廣鐵路段表面進(jìn)行涂裝，頂推完成后對(duì)剩余兩側(cè)預(yù)埋鋼板及導(dǎo)梁預(yù)埋段表面進(jìn)行涂裝，顏色接近混凝土。

3.2 頂推千斤頂牽引系統(tǒng)

頂推牽引系統(tǒng)共由6臺(tái)連續(xù)千斤頂、泵站、鋼絞線、后錨點(diǎn)組成，連續(xù)千斤頂均布置門式墩的墩頂外側(cè)，見(jiàn)圖2。

3.3 側(cè)向限位裝置及糾偏裝置安裝

側(cè)向限位裝置設(shè)置在箱梁兩側(cè)，通過(guò)在鋼管柱分配梁或匝道墩墩頂預(yù)埋鋼板焊接牛腿，糾偏導(dǎo)向輪固定在牛腿上，實(shí)現(xiàn)限位作用。頂推過(guò)程中，如出現(xiàn)橫向偏移，在導(dǎo)向裝置(滑輪小車)與箱梁之間塞進(jìn)MGE滑板進(jìn)行橫向限位。當(dāng)水平位移超過(guò)8 mm時(shí)，采用水平糾偏千斤頂進(jìn)行糾偏，見(jiàn)圖3。

3.4 滑道布置

下滑道及控制測(cè)量設(shè)備安裝滑動(dòng)體系由梁體預(yù)埋1 cm不銹鋼板、固定于滑道上方的MGE板、滑道共同組成，不銹鋼板與MGE板通過(guò)涂抹潤(rùn)滑油更能大大的降低摩阻系數(shù)。徹底改變了人為喂送MGE板或喂送不銹鋼板的喂不進(jìn)的情況發(fā)生。

4 頂推施工技術(shù)

4.1 連續(xù)頂推控制系統(tǒng)的選擇

自動(dòng)連續(xù)頂推系統(tǒng)采用某公司研發(fā)生產(chǎn)的自動(dòng)化產(chǎn)品。該系統(tǒng)的主控臺(tái)、泵站控制箱以PLC可編程控制器為核心，通過(guò)增加或修改程序即可達(dá)多種功能?？刂葡到y(tǒng)由主控單元、監(jiān)測(cè)單元、顯示部分及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，見(jiàn)圖4。

4.2 液壓泵站的選擇

液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，電磁換向閥根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)換向或停止，從而驅(qū)動(dòng)千斤頂按規(guī)定步驟動(dòng)作，同時(shí)可通過(guò)對(duì)泵頭流量的調(diào)節(jié)來(lái)控制千斤頂動(dòng)作的快慢以及實(shí)現(xiàn)千斤頂同步運(yùn)動(dòng)。本工程采用配套LSDB105液壓泵站,本系統(tǒng)配置頂推速度約為8 m/h～10 m/h。

4.3 頂推施工控制

4.3.1墩頂水平載荷

檢查臨時(shí)墩、滑道、鋼導(dǎo)梁、限位及糾偏裝置、拉錨器及牽引裝置等全部正常后在計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行試頂推，頂推設(shè)備需調(diào)節(jié)頂推加速度大小，從而使頂推加過(guò)程極其平穩(wěn)，減少慣性載荷。同時(shí)頂推前需對(duì)連續(xù)梁進(jìn)行全面檢查，嚴(yán)禁梁體表面及箱室內(nèi)堆放雜物，導(dǎo)致自重增加或重心偏心。

4.3.2整體施工同步控制技術(shù)

整套頂推設(shè)備采用先進(jìn)的電液比例同步控制系統(tǒng)，能保證箱梁在頂推過(guò)程中實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作。兩側(cè)糾偏千斤頂采用獨(dú)立共油路同步控制系統(tǒng)，能保證糾偏時(shí)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作。

4.3.3頂推連續(xù)操作

正常連續(xù)頂推狀態(tài)：不銹鋼板向下一面均勻涂抹優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油以降低摩阻，保證營(yíng)業(yè)線施工期間的連續(xù)進(jìn)行。

前導(dǎo)梁上墩狀態(tài)：頂推前進(jìn)過(guò)程中前導(dǎo)梁逐漸接近前方頂推墩時(shí)，提前將下滑道標(biāo)高調(diào)整到位，為消除導(dǎo)梁前端下?lián)?，方便?dǎo)梁上墩，導(dǎo)梁前端利用設(shè)于墩頂上的千斤頂施以頂力起頂。

4.3.4中線調(diào)整和糾偏

動(dòng)態(tài)測(cè)量梁體頂推過(guò)程中位置，當(dāng)出現(xiàn)超出限值時(shí)，限位裝置發(fā)揮作用，保證箱梁中線在允許范圍之內(nèi)。

5 監(jiān)控、監(jiān)測(cè)

為保證連續(xù)梁安全、準(zhǔn)確地拖拉到位，在連續(xù)梁拖拉施工中全程進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控由第三方咨詢公司實(shí)施，需進(jìn)行如下監(jiān)測(cè)。

5.1 橫向位移監(jiān)控

在導(dǎo)梁頂面、箱梁頂板中線位置每隔10 m～20 m固定一個(gè)360小棱鏡，分別在頂推前、頂推中、頂推就位后采用測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)追蹤觀測(cè)小棱鏡，根據(jù)布設(shè)的小棱鏡空間坐標(biāo)位置推斷箱梁及導(dǎo)梁的橫向位移偏差。

5.2 箱梁、橋墩應(yīng)力監(jiān)測(cè)

主梁在拖拉過(guò)程中需要不停的變換支點(diǎn)，主梁受力體系不斷轉(zhuǎn)換，需對(duì)主梁頂面、底面關(guān)鍵部位的應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用梁體澆筑前在頂面、底面埋設(shè)鋼筋應(yīng)力傳感器，并引出至連續(xù)梁箱內(nèi)，在箱梁內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程傳輸裝置，在拖拉施工時(shí)不間斷進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，并與設(shè)計(jì)規(guī)定值對(duì)比，確保梁體安全。

5.3 導(dǎo)梁撓度監(jiān)控

采用電子水準(zhǔn)儀法對(duì)導(dǎo)梁撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)點(diǎn)設(shè)在導(dǎo)梁端斷面上，橫向共2個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別在頂推前、推中、上墩前、上墩后進(jìn)行實(shí)測(cè)，并與設(shè)計(jì)提供的撓度值對(duì)比。

5.4 支反力監(jiān)測(cè)

四滑道設(shè)計(jì)中兩滑道為混凝土永久墩，兩滑道為鋼管柱臨時(shí)墩?？紤]溫度變化的不一致性，在滑道埋設(shè)應(yīng)力傳感器，對(duì)四滑道的支反力進(jìn)行監(jiān)測(cè)保證與設(shè)計(jì)值相同，如超過(guò)允許范圍，先停止頂推，對(duì)滑道標(biāo)高重新調(diào)整后再進(jìn)行頂推。

5.5 落梁時(shí)永久支座反力的監(jiān)測(cè)

在橋墩永久支座處設(shè)置應(yīng)力計(jì)，落梁時(shí)對(duì)各永久支座的支反力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果及時(shí)調(diào)整支座高程。

6 效益分析

6.1 施工組織方面

本工程結(jié)構(gòu)安裝完成后頂推施工便捷，可保證長(zhǎng)距離頂推連續(xù)不間斷，施工組織穩(wěn)定。

6.2 投資方面

拖拉法頂推工藝施工中無(wú)需臨時(shí)占地和購(gòu)買球絞；轉(zhuǎn)體法施工至少需要額外增加球絞的費(fèi)用，轉(zhuǎn)體法需要拆除轉(zhuǎn)體半徑高層建筑物，拆遷補(bǔ)償及安置費(fèi)用巨大，見(jiàn)表1。

表1 效益分析對(duì)比表

6.3 安全方面

拖拉法頂推施工在預(yù)制期間均在鄰近營(yíng)業(yè)線以外，拖拉頂推在跨越鐵路期間，鐵路無(wú)需封鎖，不影響鐵路運(yùn)營(yíng)；轉(zhuǎn)體施工預(yù)制期間均為鄰近營(yíng)業(yè)線施工，轉(zhuǎn)體法期間需要鐵路封鎖施工，安全壓力更大。

6.4 工期方面

拖拉法頂推梁體為一次現(xiàn)澆成型，頂推完成即可成橋；而轉(zhuǎn)體法施工梁體需要現(xiàn)澆0號(hào)塊，多數(shù)現(xiàn)澆梁會(huì)采用分段現(xiàn)澆，轉(zhuǎn)體完成后還有濕接段的施工，工期長(zhǎng)。

6.5 環(huán)境保護(hù)方面

拖拉法頂推在紅線內(nèi)橋位預(yù)制，無(wú)需額外占用臨時(shí)用地，減少城市建筑物拆遷，從而減少建筑垃圾和拆遷粉塵對(duì)大氣造成的污染；轉(zhuǎn)體法需要橫向預(yù)制，預(yù)制長(zhǎng)度超出紅線寬度，轉(zhuǎn)體前需要額外征用臨時(shí)用地和建筑物拆遷。

7 結(jié)語(yǔ)

目前鄭州市農(nóng)業(yè)路快速通道已經(jīng)通車運(yùn)行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。