張家森
(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司,天津 300350)
鄭州至周口至阜陽鐵路設(shè)計(jì)速度350km/h,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高,對路橋基礎(chǔ)設(shè)施的強(qiáng)度、剛度、耐久性、穩(wěn)定性要求嚴(yán)格;采用CRTSⅢ型板式無砟軌道,涉及專業(yè)多,結(jié)構(gòu)精度高,是控制線下承續(xù)線上各專業(yè)的關(guān)鍵。
鄭阜高鐵淮陽北梁場位于河南省淮陽縣境內(nèi),承擔(dān)4標(biāo)段361孔箱梁預(yù)制及架設(shè)任務(wù)。全段有3聯(lián)連續(xù)梁,最大跨128m,包括跨越縣級公立、省級道路、106國道等。大跨度連續(xù)梁完成合攏工期長,形成運(yùn)梁通道的時間晚,后期架梁作業(yè)時間有限,梁場布置困難、運(yùn)架梁組織難度大。先架段(阜陽方向)架設(shè)臨近跨106國道連續(xù)梁的預(yù)制箱梁(周淮特大橋382#梁),由于此連續(xù)梁不能滿足架梁條件,如按正常工序架設(shè)緊臨跨106國道連續(xù)梁的預(yù)制箱梁,將導(dǎo)致該連續(xù)梁無法進(jìn)行邊跨張拉施工。該孔簡支箱梁架設(shè)時間為2017年3月25日,而連續(xù)梁的合攏時間為2018年1月20日。如果在連續(xù)梁合攏后架設(shè)該孔箱梁,則該段無砟軌道工程只能在2018年10月實(shí)施。
CRTSⅢ型無砟軌道在全面開展施工前,需要進(jìn)行大量的工藝性試驗(yàn),并在線上進(jìn)行先導(dǎo)段施工,積累工藝參數(shù)和鍛練作業(yè)隊(duì)伍,為全面施工創(chuàng)造條件。而在標(biāo)段范圍內(nèi),除該區(qū)段外,其他區(qū)段架梁均在2018年3月結(jié)束,不具備作為先導(dǎo)段的條件。
為確保項(xiàng)目總體工期,加快無砟軌道工程的進(jìn)場、工藝試驗(yàn)和施工,經(jīng)多方面調(diào)查和研究決定采用動態(tài)落梁方案,先落梁,后頂升至高位,進(jìn)行連續(xù)梁縱向預(yù)應(yīng)力束張拉,然后高位落梁、就位,最后進(jìn)行支座砂漿灌注。
TLJ900t架橋機(jī)主要用于時速200~350km高速鐵路20m、24m、32m雙線混凝土預(yù)制箱梁的架設(shè)工程,架橋機(jī)除了能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)架梁作業(yè)外,還能滿足首、末跨箱梁架設(shè),曲線段箱梁架設(shè),變跨架設(shè),以及隧道進(jìn)、出口處的箱梁架設(shè)。額定吊重為900t。TLJ900t架橋機(jī)主要由前后2臺吊梁天車、箱型主梁2根及前后橫聯(lián)、柔性前支腿、剛性后支腿、后支腿臺車及頂升裝置、輔助支腿、懸臂梁、下導(dǎo)梁、下導(dǎo)梁天車、軌道、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和動力系統(tǒng)等組成。
(1)采用架橋機(jī)動態(tài)落梁施工,利用運(yùn)梁車、架橋機(jī)設(shè)備自身穩(wěn)定的特性來完成,縮短了工期,提高了設(shè)備的利用率。
(2)采用千斤頂對梁體進(jìn)行頂升和回落,避免了架橋機(jī)的二次調(diào)頭,為梁體的頂升和回落線位提供了質(zhì)量保障。
(3)通過支撐鋼板的循環(huán)使用解決了千斤頂頂升高度限制,節(jié)約了施工成本,增加了現(xiàn)場操作人員的操作空間。
(4)動態(tài)落梁的頂升和回落演練,增加了操作人員的配合和熟練程度,對現(xiàn)場施工具有指導(dǎo)和參考價值。
(5)頂升時,先頂下坡段后頂上坡段,每2cm一個循環(huán);回落依據(jù)箱梁頂升的逆過程,從而將梁體在頂升和回落過程中的位移量降到最低。
(6)箱梁在頂升過程中出現(xiàn)位移,采用下坡端頂升1次20mm,上坡端頂升2次20mm,交替上升進(jìn)行糾偏;回落糾偏通過箱梁頂升的逆過程來實(shí)現(xiàn)。
(1)高位梁對臨時混凝土墊墩要求高。
(2)現(xiàn)場箱梁頂升和回落施工時可操作空間狹小且處在高墩上,安全卡控難度大。
(3)在整個箱梁頂升和回落過程中,受施工場地狹小的影響,操作人員在傳遞和加墊鋼板時極易出現(xiàn)擠手砸腳的現(xiàn)象。
(4)由于工作面狹小,現(xiàn)場技術(shù)人員對線位和頂升回落高度不易把控。
動態(tài)落梁采取先落梁,后頂升至高位,進(jìn)行連續(xù)梁縱向預(yù)應(yīng)力束張拉,然后高位落梁就位,最后進(jìn)行支座砂漿灌注。由于架橋機(jī)為先導(dǎo)梁式,如果采取直接將箱梁架設(shè)至高位,最后落梁就位,架橋機(jī)將無法后退。
頂升及落梁作業(yè)采用6臺架梁千斤頂(4臺作業(yè),2臺備用),頂升及落梁最大高度42cm。箱梁高位存放、頂升及落梁過程中采取臨時加固措施,防止箱梁縱橫向滑移。
圖1 架橋機(jī)動態(tài)落梁的操作工藝流程
(1)待周淮特大橋382#墩墊石和臨時混凝土墊墩施工完畢,且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,將臨時混凝土墊墩吊裝至指定位置,并連接緊固,如圖2。
圖2 382#墩臨時支墊處理俯視圖
(2)架橋機(jī)進(jìn)行過孔作業(yè),下導(dǎo)梁利用懸臂梁天車處于懸掛狀態(tài),如圖3。
圖3 架橋機(jī)過孔重新就位示意圖
(3)將千斤頂和支撐鋼板放置于預(yù)先設(shè)定好的位置(支撐鋼板尺寸為90cm×90cm×2cm,在四角距邊5cm位置預(yù)留φ24mm螺栓預(yù)留孔。數(shù)量為每個支座底部設(shè)置1塊,即4塊。且在鋼板設(shè)置前,需對鋼板進(jìn)行切割),支撐鋼板下加墊土工布并將支座錨栓預(yù)先放置于錨栓孔內(nèi),如圖4。
圖4 支座底部支墊臨時鋼板及切割尺寸示意圖
(4)架橋機(jī)按正常情況喂梁、走梁和落梁。
(5)待箱梁下落至距離支撐鋼板2cm左右精確對位,平穩(wěn)落梁至支撐鋼板。在該箱梁的兩端懸掛警示標(biāo)志,防止外力作用下產(chǎn)生位移,如圖5。
圖5 架橋機(jī)落梁到位示意圖
(6)架橋機(jī)后退,返回梁場調(diào)頭。
(1)為確保動態(tài)落梁方案的可行性,決定在淮陽北制梁場靜載試驗(yàn)臺座上進(jìn)行演練,預(yù)制千斤頂混凝土臺座(與靜載臺座35cm高差),利用頂升支撐鋼板加墊出382#箱梁6.5‰坡度。
(2)將千斤頂和油泵到位,并連接油泵和千斤頂間的油路(連接方式采用同端串聯(lián)),通電試驗(yàn),確保管路暢通,工作正常。
(3)在正式演練前,反復(fù)頂升和回落,高度不大于1cm,確認(rèn)同端千斤頂?shù)耐叫浴?/p>
(4)依照先下坡端后上坡端的順序,每2cm一個循環(huán),交替進(jìn)行頂升,并在支座位置加墊70cm×80cm×2cm鋼板,測量梁體的位移量。
(5)3個循環(huán)完畢,將千斤頂收回泄壓,使四角支座受力,在千斤頂托盤上加墊相同數(shù)量50cm×50cm×2cm鋼板,如此反復(fù)循環(huán),直至將箱梁頂升至方案要求高度,并測量梁體位移量。
(6)高位落梁依據(jù)箱梁頂升的逆過程進(jìn)行施工。
通過動態(tài)落梁和頂升演練確認(rèn)了本方案的可行性。
(1)待跨G106國道連續(xù)梁施工進(jìn)入張拉作業(yè)期。
(2)將千斤頂油泵、支撐鋼板、設(shè)備和工具運(yùn)至施工現(xiàn)場,并吊裝至梁面作業(yè)區(qū)。
(3)連接千斤頂和油泵的油路,進(jìn)行反復(fù)頂升回落試驗(yàn),確保同端千斤頂?shù)耐叫院驮O(shè)備的完好。
(4)依據(jù)演練過程要求對382#梁進(jìn)行頂升,過程要嚴(yán)格把關(guān),確保加墊鋼板的整齊穩(wěn)固。及時記錄梁體位移數(shù)據(jù),一旦超標(biāo),及時調(diào)整頂升順序進(jìn)行糾偏(下坡端頂1次20mm,上坡端頂升2次20mm,交替上升),如圖6。
(5)待箱梁頂升42cm,確認(rèn)滿足連續(xù)梁張拉空間后,千斤頂泄壓至2~3MPa,關(guān)閉千斤頂油閥。
(6)利用墩臺上預(yù)埋工字鋼錨固梁體,如圖7。
圖6 梁體高位斷面圖
圖7 梁體高位錨固斷面圖
(7)拆卸千斤頂和油泵間的油路,將油泵和施工工具回收。
(8)箱梁的兩端懸掛警示標(biāo)志,派專人定期看護(hù),避免因橋面系或連續(xù)梁施工對梁體的擾動。
(1)待連續(xù)梁張拉封錨完畢后,達(dá)到高位落梁條件。
(2)高位落梁前,將油泵運(yùn)至現(xiàn)場并與千斤頂?shù)挠吐愤B接好。
(3)使用氧焊拆卸梁體的錨固裝置,并對油泵進(jìn)行通電試驗(yàn),確保設(shè)備的完好性。
(4)高位落梁與箱梁頂升是個逆反過程。整個過程嚴(yán)格把控,緩慢回落,及時記錄現(xiàn)場測量數(shù)據(jù),以便及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行糾偏。
(5)待梁體回落至距離墊石面約5cm高度時,拆卸全部支座下的支撐鋼板。
(6)關(guān)閉千斤頂油閥,利用5cm的縫隙安裝支座錨栓并緊固(視現(xiàn)場情況靈活調(diào)整縫隙寬度)。
(7)梁體回落至設(shè)計(jì)高度,對梁面高程和梁體進(jìn)行復(fù)測。
(8)確認(rèn)無誤后,進(jìn)行支座灌漿。
(9)待砂漿強(qiáng)度達(dá)到20MPa后,拆卸橡膠支座的連接鋼板,千斤頂泄壓,將千斤頂、油泵、支撐鋼板和施工工具回收,并將墩帽上遺留的建筑垃圾和油污清理干凈。
至此,架橋機(jī)動態(tài)落梁施工完畢。
(1)千斤頂及油泵送質(zhì)檢單位標(biāo)定。
(2)在動態(tài)落梁施工前,對全體員工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)與交底,確保每一位參與作業(yè)的員工對操作步驟都了然于胸。
(3)對381#墩和382#墩的墊石和臺帽千斤頂位置進(jìn)行精確測量與校核,確保千斤頂支撐點(diǎn)范圍(含支撐墊石頂面)高程及平整度達(dá)到左右支點(diǎn)高差<2mm,并用墨斗彈出箱梁對位控制線位。
(4)千斤頂與支座同端支點(diǎn)的水平高差不得>2mm,且平整度不得>1mm。
(5)頂升流程每個作業(yè)步驟必須按照技術(shù)人員指揮進(jìn)行作業(yè),且頂升與回落行程同端兩側(cè)監(jiān)控人員必須在過程中向指揮進(jìn)行報數(shù),如遇報數(shù)不同步、數(shù)值差異>2mm,應(yīng)停止施工,進(jìn)行調(diào)整。
(6)頂升行程應(yīng)控制在10mm/min,且應(yīng)在實(shí)際頂升前,對此項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行模擬。
(7)各作業(yè)部位人員應(yīng)在頂升第一個20mm環(huán)節(jié),進(jìn)行不少于2次的反復(fù)模擬頂升,確認(rèn)各作業(yè)部位人員熟悉流程且材料機(jī)具滿足要求后,方可繼續(xù)作業(yè)。
(8)在G106國道連續(xù)梁382#墩部位完成張拉壓漿施工前和過程中,每日派專人對頂升完畢梁體進(jìn)行巡視,檢查各部位是否出現(xiàn)異常,以及防護(hù)措施發(fā)生變化的情況。
(1)墩臺作業(yè)人員應(yīng)將鋼絲繩拴好,佩戴好安全帶,扣好保險鉤,預(yù)防高空墜落。
(2)動態(tài)落梁施工前對全體員工進(jìn)行安全技術(shù)的培訓(xùn)與交底,特別是在箱梁頂升和高位落梁現(xiàn)場,應(yīng)派專職安全人員進(jìn)行現(xiàn)場盯控。
(3)對講機(jī)必須電量充足,以保證現(xiàn)場通信暢通。
(4)在箱梁架設(shè)過程中,作業(yè)區(qū)域內(nèi)應(yīng)用圍欄、安全隔離帶或三角旗進(jìn)行圍護(hù),并設(shè)置專人進(jìn)行看護(hù),嚴(yán)禁非作業(yè)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)。必要時在墩臺栓掛安全網(wǎng)。
(5)頂升過程由專業(yè)技術(shù)人員統(tǒng)一調(diào)度,所有操作與監(jiān)護(hù)人員必須服從指揮。
(6)嚴(yán)格執(zhí)行“十不吊”。
(7)墩臺作業(yè)人員進(jìn)入工作崗位后,應(yīng)確認(rèn)作業(yè)平臺是否穩(wěn)固,操作空間是否滿足,尤其墩柱外側(cè)作業(yè)人員,認(rèn)為不能勝任此作業(yè)內(nèi)容,可向指揮申請撤換。
(8)梁體頂升前,墩臺以下50m范圍禁止非作業(yè)人員靠近,對此范圍進(jìn)行封閉管理。
鄭阜高鐵淮陽北制梁場先架段TLJ900t架橋機(jī)動態(tài)落梁方案的成功實(shí)施,在于施工方案的嚴(yán)謹(jǐn)、可行,為特殊條件下高速鐵路箱梁架設(shè)提供了新的思路,取得了良好的成效,為項(xiàng)目縮短施工周期8個月,節(jié)約資金105萬余元;同時,為后續(xù)線下單位橋面系施工和無砟軌道的進(jìn)場、工藝試驗(yàn)、施工提供了工作面;為項(xiàng)目總體工期的兌現(xiàn)奠定了基礎(chǔ),解決了窩工問題,減少了資源的浪費(fèi);也為后續(xù)同工況下高速鐵路箱梁架設(shè)積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn),具有一定的實(shí)用和參考價值。
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