沈陽快速路工程跨鐵路鋼梁頂推轉體組合施工技術

王振東

（中鐵九局集團第七工程有限公司，遼寧 沈陽 110044）

1 工程概況

沈陽市勝利大街快速路（攬軍路-渾南大道）工程西起沈陽二環(huán)騰飛一街路口，上跨沈山上行線、沈大高速上下行等六條鐵路線路，東至勝利大街，而后沿勝利大街向南700m落地?？傮w設計方案為新建雙幅匝道橋將既有二環(huán)高架與勝利大街連通，實現(xiàn)二環(huán)西向與勝利大街南向互通。上跨沈大高速上下行等五條鐵路轉體鋼梁分為左、右線兩部分，其中左線里程為ZK0+321.1～ZK0+453.1，為2×66m連續(xù)鋼箱梁；右線部分里程為YK1+617.14～YK1+760.14，為2×50+43m連續(xù)鋼箱梁。高架橋左、右線鋼箱梁分別位于既有二環(huán)橋北、南兩側，與沈大高速下行線分別相交于沈大高速下行線K392+692.9、K392+651.1，左線斜交86.4°，右線斜交88.1°。鋼箱梁全寬12m，均采用單箱雙室截面，等高度連續(xù)鋼箱梁梁高（中心處）2.695m，橫坡為單向1.5%。左線鋼梁部分線路變坡點ZK0+381.06縱坡為+5.59%和-3.5%，豎曲線=2500m。右線鋼梁部分線路縱坡+5.5%，豎曲線=1800m。左線鋼箱梁轉體部分主梁長50.1+47.2m，總質量約為2069噸（含下部及附屬），右線鋼箱梁轉體部分主梁長50+52m，總質量約為1855噸（含下部及附屬）。

2 總體施工方案

2.1 拼裝、頂推鋼梁

左線轉體鋼箱梁設計位置位于既有二環(huán)橋北側，轉體主墩（臨時鋼支墩）位于勝利大街西側非機動車道處。鋼箱梁拼裝位置位于勝利大街西側非機動車道處，主梁長50.1+47.2m共計97.3m。拼裝平臺長度64m，利用“平坡”頂推，頂推水平線高程為57.927m。鋼梁分三次拼裝、二次頂進，共計頂進66.8m，跨越沈陽市二環(huán)橋。左線鋼梁頂推支架布置如圖1所示。

圖1 左線鋼梁頂推支架布置圖

右線轉體鋼箱梁設計位置位于二環(huán)橋南側，轉體主墩41#位于沈鐵火車頭佳園內(nèi)沈大高速線西側。右線主梁長50+52m。拼裝平臺長度為64m，利用“平坡”頂推，頂推水平線高程為58.627m，分兩次拼裝、三次頂進。共計頂進105m，跨越沈陽市二環(huán)橋。右線鋼梁頂推支架布置如圖2所示。

圖2 右線鋼梁頂推支架布置圖

2.2 拆除導梁、整體落梁

鋼梁頂推到位后，先用汽車吊拆除導梁，再鋼箱梁多點整體落梁。左線落梁最大高差1.994m，右線落梁最大高差4.028m。

2.3 鋼梁與墩柱、臨時轉體墩進行臨時固結、拆除支架

左線通過精軋螺紋與臨時轉體墩連接牢固，右線通過鋼箱梁內(nèi)部安裝精軋螺紋與41#墩連接。澆筑41#剩余混凝土和箱梁內(nèi)配重混凝土進行固結，待混凝土強度達到設計要求后，拆除頂推臨時支架。

2.4 鋼梁轉體就位、合龍成橋

左、右線兩個T構同時轉體，左線逆時針轉體右線順時針轉體，左線轉體角度為91.6°，右線轉體角度為90°。轉動到位后封固轉盤，再進行主邊跨合龍段施工（跨越沈大高速等5條鐵路線路）。

3 鋼梁拼裝支架、頂推支架、落梁支架搭設

考慮減小支架基礎施工時對既有鐵路路基的影響，鋼梁拼裝平臺左、右線中心對照設計中線分別外轉91.6°、90°。鋼梁頂推施工共需設置10組支架，其中左線布置4組C30擴大混凝土支架基礎（換填1.5m尺寸7×7m），右線布置5組C30擴大混凝土支架基礎（換填1.5m尺寸7×7m）及1組含Ф1.0m鉆孔樁的支墩基礎?；炷林Ъ芑A為C30鋼筋混凝土形式，尺寸為6.0×6.0×1.5m，鉆孔樁基礎為1.6×5m。每個支架設置4根鋼管立柱，每組8根，立柱采用Ф478×10mm鋼管，立柱間采用Ф325×8mm鋼管焊，上部為H400×400×13型鋼為橫梁的支架。立柱與連接系采用在廠組裝后運至現(xiàn)場整體吊裝的方式安裝，最后連接縱聯(lián)桿件。順頂推方向鋼管間距為3.0m，距離基礎外側1.0m；垂直頂推方向鋼管距離為2.0m，距離基礎外側1.5m，拼裝支架位置隨按頂推距離及梁段劃分進行現(xiàn)場實際布設。鋼箱梁頂推支架與鋼箱梁拼裝支架同步施工。頂推支架兼作拼裝支架和落梁支架使用。頂推支架示意見圖3。

圖3 頂推支架示意圖

4 鋼梁拼裝

鋼箱梁從廠內(nèi)運輸至現(xiàn)場后，采用汽車吊進行架設。鋼梁節(jié)段吊裝到位后，及時安裝定位匹配件，匹配件連接應保證箱口截面對角線尺寸、焊縫間隙及板面錯位符合允許偏差要求，及時加焊碼板固定。滿足焊接要求后進行梁段環(huán)形焊縫的焊接。每完成一個梁段的安裝，復測鋼梁橋軸線、標高等數(shù)據(jù)，作為下一梁段的安裝控制依據(jù)。

5 鋼梁頂推

左、右線鋼梁均采用步履式千斤頂?shù)捻斖品绞?。采用步履式頂推的原因如下?） 鋼梁底板在豎曲線上，順橋向梁底高差較大，利用豎向鋼墊塊可調整支點處高差。2） 步履式千斤頂頂推時，對臨時支墩產(chǎn)生的水平推力很小。3） 通過豎向液壓系統(tǒng)的控制，可以自動適應頂推主橋、支架及基礎的變形，使頂推更安全可靠。

為保證鋼梁縱移穩(wěn)定，左右線采取“平坡”頂推方式，即以梁底最高點標高加上步履千斤頂作業(yè)高度確定為頂推水平線，將鋼梁兩端調為水平，鋼梁拼裝時按照此水平線確定安裝標高。左線鋼梁處于豎曲線的圓曲線上，臨時墩轉體墩處梁底最高，其標高為56.046m，加上步履千斤頂作業(yè)高度1.35m，頂推水平線標高為57.396m。右線鋼梁前端梁底標高為53.422m，尾端順橋向頂推時共設置24個頂推點。根據(jù)頂推工況計算，左線臨時支點最大5805kN，右線臨時支點最大5895kN，選取2臺650t步履式液壓千斤頂布設在每個頂推點上（2×650×10/5895=2.2>1.5，滿足規(guī)范要求）。利用“頂”“推”“降”“縮”4個步驟交替進行，即先將鋼箱梁整體頂升托起，然后頂推平移油缸向前推送一個行程，將鋼箱梁整體下降置于豎向支承結構上，頂推平移油缸再縮缸到底，完成一個行程的頂推，繼而進行下一個循環(huán)，通過往復頂推步驟，最終將鋼箱梁頂推到設計位置。

6 鋼梁落梁

落梁采用多點同步落梁的方式，左線小里程落梁高度1.994m，大里程處落梁高度1.666m。右線小里程處落梁3.855m，大里程處須抬高0.14m。鋼箱梁頂推到位后，更換落梁千斤頂并設置落梁墊片。安裝液壓同步頂升系統(tǒng)設備，包括液壓泵源系統(tǒng)、頂升器等。調試液壓頂升系統(tǒng)，確認無異常情況后，開始落梁作業(yè)。每次落梁高度控制在100mm以內(nèi)，直至每點落梁到位。另外為防止梁體在落梁過程中梁體發(fā)生滑移，在轉體主墩處落梁支架與鋼箱梁底板設置限位裝置[3]。

7 鋼梁與轉體墩固結

在鋼箱梁跨二環(huán)完成頂推后須拆除臨時支架，并進行轉體墩與鋼箱梁的體系轉換，形成臨時固結并達到待轉條件。

左線轉體臨時墩，立柱采用支墩立柱采用Ф609×10mm鋼管3×3布置，鋼管柱底部采用法蘭盤與基礎預埋鋼板焊接，鋼管柱連接以及柱頂用法蘭+錨栓形式，總體高度13.19m。立柱間采用Ф325×8mm鋼管焊接，使臨時支墩形成整體。柱頂縱橫向采用三拼I56a工字鋼作為主梁，橫向工字鋼橫梁與梁體采用φ32mm精軋螺紋鋼筋作為臨時固結。

右線41#轉體主墩，臨時固結采用在轉體墩柱中預埋直徑32mm的精軋螺紋鋼筋并澆筑混凝土，將墩柱與鋼箱梁固結成整體的形式。共設置精軋螺紋鋼筋40根，每根長度為3.11m。在施工墩柱時保留2m高墩頂不進行施工，當頂推就位后根據(jù)預埋精軋螺紋鋼筋位置進行墩身剩余段混凝土施工，同時進行鋼箱梁內(nèi)固結混凝土，墩身及鋼梁間固結混凝土澆筑，保證固結的整體精準、穩(wěn)定。右線41#轉體主墩頂錨固如圖4所示。

圖4 右線41#轉體主墩頂錨固立面（單位：cm）

8 鋼梁同步轉體

采用兩個T構同時轉體，左線T構逆時針轉體，右線T構順時針轉體，左線T構長50.1+47.2m，右線T構長50+52m，轉體部分自西向東共跨越5條鐵路，依次為沈大下行線、沈大Ⅲ線、沈大上行線、沈大高速下行線、沈大高速上行線。轉體系統(tǒng)由上盤、下盤、轉體支座、撐腳、滑道、牽引索、牽引反力座、轉體牽引體系、助推系統(tǒng)、限位裝置及微調系統(tǒng)組成。兩套智能連續(xù)轉體千斤頂?shù)攘?、連續(xù)平穩(wěn)施加平衡力，以轉體支座中軸為圓心轉動至設計位置。左線采用平衡轉體，由于轉體T構為不對稱，先經(jīng)過理論計算進行初步配重，再進行精確稱重、配重。右線由于轉體T構要上跨40#、42#墩，為保證梁體上跨42#墩有足夠的安全距離（42#墩未施工墊石高度為15cm，支座高度為22cm，楔形鋼板2.5cm，合計39.5cm。該處梁體下?lián)?7.9cm，41#墩小里程側撐腳下落1cm，42#墩頂處梁底提升22cm。最后42#墩處梁底到墩頂高差33.6cm），因此采取40#墩轉體后澆筑，轉體部分采用小里程側撐腳“落地”的不平衡姿態(tài)轉體。

最后封鎖鐵路線正式轉體，左線轉體角度為91.6°，右線轉體角度為90°，轉體時間按照0.01～0.02rad/min計算，轉體共需時間約80～90分鐘。

9 線形調整、合龍成橋

鋼梁轉體到位后，按照先調整高程，再調整水平軸線的順序，將鋼梁初步調整到位。調整就位后，先在撐腳和滑道打入鋼楔并焊牢，然后進行上、下轉盤封固施工。

左線鋼箱梁轉體前需要搭設合龍臨時支架，用以箱梁轉體就位后的支護穩(wěn)定以及合龍段鋼箱梁拼裝支撐。臨時支架基礎采用鋼筋砼擴大基礎，立柱采用鋼管制作而成。左線小里程設兩處支墩，大里程設置1處，每處設置12根立柱，鋼管支架采用φ478×10mm，支架連接系采用φ325×8mm。上部為HM488×300型鋼為橫梁的支架，擴大基礎為3m×12m×1m。在臨時支架上用千斤頂將轉體部分鋼梁調整到成橋線形高程，再拼裝合龍段。合龍段采用整體吊裝方案，一次焊接成型，左線小里程處27.9m分為4段、大里程處6.8m分為2段，分別進行吊裝焊接，最大節(jié)段質量為75.61噸。合龍段鋼梁安裝成型后，再安裝11#墩支座及澆筑墊石混凝土。待墊石混凝土強度達到100%后，拆除臨時轉體墩，拆除臨時支架，完成體系轉換。左線合龍支架布置如圖5所示。

圖5 左線鋼梁合龍臨時支架布置圖

右線鋼梁，在40#、42#墩旁設置輔助支架。輔助支架形式同左線臨時支架。利用輔助支架，采用千斤頂將鋼梁調整到成橋高程。安裝40#、42#墩支座，澆筑墊石混凝土。待混凝土強度達到100%后，拆除輔助支架。右線輔助支架布置如圖6所示。

圖6 右線鋼梁輔助支架布置圖

10 結語

該工程采用頂推解決了鋼梁跨越既有二環(huán)高架橋拼裝橋梁，利用轉體解決了跨越既有鐵路，使沈陽二環(huán)實現(xiàn)了“南移”。頂推、轉體兩種工法結合，給工程項目施工提供了更多的可行性，總結以下4點收獲，期望能給予類似工程一些借鑒。1） 步履式千斤頂頂推方式適合于對頂推速度要求不高、不受封鎖時間影響情況的施工，大約每小時2～3m。它減小支架水平推力，更適應支架和基礎變形。2）臨時轉體墩應用，解決了因臨近既有鐵路太近無法利用主體橋墩進行轉體的情況。3） 右線41#轉體主墩二次澆筑，解決了臨時固結在轉體墩柱中精軋螺紋鋼筋預埋的問題。4） 通過“主動”不平衡轉體，解決了梁體上跨墩柱高差的問題。