浅谈拖拉法架设钢桁梁的关键技术

林 敏

广东珠三角城际轨道交通有限公司



浅谈拖拉法架设钢桁梁的关键技术

林 敏

广东珠三角城际轨道交通有限公司

摘 要：结合广珠铁路广清高速公路特大桥主跨80m钢桁梁架设安装的实例，介绍拖拉法架设大吨位、大跨度钢结构的施工技术。利用桥台后路基及桥台作为临时支墩进行钢梁拼装作业，人工配合吊机拼装钢梁；拼装完成后通过特殊设计的起顶点起顶钢梁，安装上下滑道设施，利用两台10吨的卷扬机通过两台三门走五的滑轮组，按照平坡拖拉的方式，纵向拖拉钢梁纵移通过至钢梁设计位置，利用墩顶的调整设施，调整钢梁至设计位置，利用墩顶的临时落梁设施，起顶钢梁，拆除上下滑道，落梁就位，然后施工桥面系和拆除临时支墩。

关键词：拖拉法了；大跨度；钢桁梁；架设

一、工程概况

（一）全桥概况

新建铁路广州至珠海段广清高速公路特大桥位于广州市白云区江高镇内，沿江高镇私企区鹤云路横跨广清高速公路，地形平坦，交通条件好。桥起止里程为DK2+168.51～DK2+916.16，中心里程为DK2+539.965，桥全长747.64m，与广清高速公路107度斜交。全桥孔跨布置为：（18+24+18）m连续刚构+（24.98+24.98）m T构+5-32m简支梁+2-24m简支梁+7-32m简支梁+2-20m简支梁+1-80m钢桁梁+1-24m简支梁。桩基础为直径1.0m和1.25m钻孔灌注桩，桥墩采用双线圆端型桥墩，桥台采用矩形空心桥台。

（二）拖拉法架设钢桁梁施工现场照片

结构形式：

广珠铁路跨广清高速公路特大桥为双线铁路桥，道碴槽内宽9.5米，人行道净宽1.15米。主桥为一孔80 米的钢桁梁结构，为无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁结合梁。桥面布置采用两片主桁，主桁中心距为11.8米，桁高11.6米，节间长度为10米，主桁为无竖杆N形桁架，上﹑下弦杆件截面为箱型截面，其它杆件为H形截面，主桁杆件为工地M30高强度螺栓连接。钢梁自重1014吨，最大杆件重量18.5吨。

二、钢梁的拼装施工方法及工艺

钢桁梁的拼装场地主要设在桥台支架和台后路基之上，在桥台钢管桩施工完成后，尽快施工纵横分配梁和下滑道，与路基本体部分的下滑道同时完成（浇筑C30混凝土，采用膨胀螺栓固定下滑道钢轨，钢轨采用P50钢轨），以构成钢桁梁的拼装台座。充分利用支架，减少路基部分的滑道长度。

（一）钢梁拼装顺序

钢梁拼装安装原则：从下至上，先下平面，后立面，尽快形成三角形稳定结构，然后安装上平面。每安装两个节段的纵横梁即安装一节的斜杆，每安装两节的斜杆即安装一节上平联，依次类推拼装完成。

按主桁纵梁→主次横梁→斜杆→上平联→横联的顺序进行拼装。用龙门吊将杆件逐一拼装。拼装前先将节点钣﹑拼装钣﹑填钣﹑高强螺栓配到各节点附近。

（二）钢梁拼装步骤

1.纵梁预拼∶

横向设置四片纵梁，中心距为2.3米，均采用工字形截面，纵梁不穿过横梁，腹板及下翼板均焊于横梁腹板上，上翼板为横梁整体上翼板，上翼板在纵梁中部工地对接焊，腹板及下翼板在纵梁中部采用高强螺栓连接，连接顺序先焊后栓，焊接前采用冲钉定位。

2.横梁预拼

横梁：每隔10米设置一根主横梁，相邻主横梁之间设置两根次横梁，均采用工字形截面，横梁上翼板与焊于节点板上的横梁接头连接，上翼板采用工地对焊，腹板与下翼缘采用高强螺栓连接，连接顺序为先焊后栓，焊接前采用冲钉定位。

3.主桁斜杆预拼∶

上弦﹑下弦弦杆在钢梁拼装前端与大节点处节点板，拼接板﹑填板用冲钉及少量螺栓连结，冲钉按主桁节点拼装要求插打，并上少量螺栓不拧，以便其余杆件安装，中间小节点用少量冲钉，螺栓栓带于弦杆上。

4.上平联预拼

本梁设上平面纵向联结系，交叉式结构，平联杆件与平联节点板对拼相连。纵向平联采用工字形截面杆件，每拼装两节的纵梁和主次横梁后即安装斜杆，尽快形成稳定结构，并拼装上平联以形成稳定结构。

5.桥门架及横联

本梁在端斜杆处设置桥门架，桥门架采用板式结构，其构件焊于上平纵联横撑底板及斜腹杆上，该构件采用工字形截面，同时在A3节点设置中间横联，横联尺寸与桥门架相同。在第一节上平联安装完成后即安装端头的桥门架及横联。

（三）拼装基本工艺

1.捆吊

拴捆前校对由预拼场发来的杆件是否符合拼装顺序，同时检查接头处有无泥垢等杂物，连接板是否已经上好和有无妨碍安装的螺栓，以免返工。拴捆时要注意杆件的重量及重心位置，可以在预拼场进行多次试吊，确定各类杆件的吊装位置，然后在以后的吊装杆件时，直接画出其吊装位置，以便于吊装。杆件宜用专用吊具起吊，使弦杆﹑纵横梁等尽可能保持水平，竖杆保持垂直，斜杆保持40°～50°的倾斜度，拼装用的吊篮应事先挂于节点板或其近旁，随杆件一同起吊。起吊前严格核实杆件重量是否在相应吊距的额定起重量以内，经试吊无意外再提升。为减少吊机转臂，起臂次数，加快拼装进度，对于重量很小的联结系杆件，小立杆等采取长短千斤绳，多根杆件成串起吊，逐个安装。

2.对孔

杆件起吊就位后对孔时应在钉孔基本重合的瞬间微微起落吊钩使杆件转动对合其他孔眼，弦杆先对近端孔眼，竖杆先对下端的孔眼，斜杆宜先成较陡状态，待下端对合后再徐徐降低吊钩对合上端，对合弦杆时可用扁铲式小撬棍引导 用牵引器或导链滑车拉入节点板空间内。冲钉只能用小锤轻敲人钉孔内，禁止用强迫过孔的方法对孔，以免孔边变形。对孔困难时应查明原因，用链滑车或千斤顶牵引或顶移，以至于抬高杆件或钢梁的某一部分使孔眼对合。

3.穿钉栓

对好孔眼后应先在钉栓群四周打入4个定位冲钉，随即安装4 ～6个安装螺栓，确认板缝间未留有任何杂物时，即拧紧螺栓同时安装其余钉孔的冲钉和螺栓。为了保证钢梁的对位准确和预留拱度的要求，预拼和拼装钢梁时，每个节点按其螺栓的数量布置50%的冲钉，并成三角形分布；在大节点全部采用大冲钉，以确保钢梁的预拱度。螺栓的安装必须按螺栓布置图进行安装。

4.紧螺栓

冲钉倒换高强度螺栓，应在其余高强度螺栓终拧完成后进行，以防结构尺寸发生变化。在换冲钉时，为防止冲钉从高空掉落，可加工塑料软管，一头套住冲钉。

（四）高强螺栓的安装工艺

1.扭矩扳手的使用

扭矩扳手在使用前必须进行标定，其扭矩误差不得大于使用扭矩值的±5% ，操作后进行扭矩校正时。若发现其误差超过允许范围，则对该工班用该扳手终拧的高强度螺栓连接副全部用检查扳手进行检查﹑处理。

在使用过程中若发现异常情况应及时报告专业人员，由其进行处理。电动扳手在打开开关后，将高强度螺栓拧到规定扭矩时自动关机，不得中途松手停机，其起动扭矩不应超过标定扭矩的70% 。改变旋转方向时，其延时保护装置起作用，超过5S方能起动；手动扳手拧到规定扭矩时，扳手会出现响声，表示已经到位，在使用时注意平稳加力，不许冲击加力。

2.高强螺栓的安装

安装时，螺栓穿入方向应以施拧方便为准，并力求一致。高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。安装时，严禁强行穿入螺栓（用锤直接打入），不得碰伤螺纹及沾染赃物。

3.高强螺栓的拧紧工艺

施拧前，应按生产厂提供的批号，并按每批不少于8套分批测定高强度螺栓连接副的扭矩系数。高强度螺栓连接副的拧紧采用扭矩法拧紧，拧紧分初拧﹑复拧和终拧3步进行。初拧和复拧扭矩值为终拧扭矩值的50% ，在螺栓上涂上黄漆，以视区分。高强度螺栓连接副的拧紧应在螺母上施拧，拧紧顺序应从节点中央沿杆件向四周进行。高强度螺栓的初拧﹑复拧﹑终拧应在同一天完成。

三、钢桁梁拖拉施工工艺流程及操作要点

（一）钢桁梁起顶和滑道安装

在钢桁梁拼装完成后，检查拼装施工质量满足要求后，利用四个设置在路基段的起顶点，采用4台500吨千斤顶，起顶钢梁，采用方木抄死后，安装上滑道及滚轴。检查一切满足拖拉要求后，落梁至滑道上，准备拖拉施工。

（二）钢桁梁拖拉体系

本桥拖拉采用两台10吨的卷扬机，配合两个三门走五的滑轮组进行拖拉施工。总体所有钢桁梁自重1022吨，按照平坡拖拉的方案组织施工。采用钢滚轴的摩擦系数为0.045，所需的拖拉力为1022*0.045=45.99≈50吨；采用两个五轮的滑轮组进行拖拉，每个卷扬机的动力为25/5/2=2.5吨，因而采用两个10吨的卷扬机进行拖拉是完全可行的，正常拖拉力为定额动力的25%。

1.牵引方式

牵引拖拉方式为推进拖拉，也就是将动滑车组放在钢梁后端，定滑轮组放在前方适当地方，卷扬机牵引下，钢梁将被推着前进，本方式在钢梁前端不设滑车，卷扬机等工具，可以减小前端下挠度，顺利上墩，拖拉准备和前方墩顶托架滑道布置同时进行。提前做好拖拉准备。

采用双头牵引滑车组，配合卷扬机可同时起动，也可以开一台来调节滑轮组的速度，调正牵引偏差，牵引速度控制在60m/h～80m/h。

2.拖拉布置

（1）拖拉总体布置 ①牵引卷扬机固定在23#墩前方2#临时墩膺架上。②牵引固定滑车固定在23#墩后方，钢丝绳固定位置在23#旁膺架上与23#墩紧靠。③动滑车固定在钢桁梁纵梁下翼缘，固定位置设在6﹑7﹑8#节点上，也可根据拖拉实施具体情况而定。

（2）防滑布置 ①防溜滑卷扬机固定在路基平台上，在路基两侧预留安装卷扬机位。②固定滑车固定在路基平台上，可以根据钢丝长度移动固定位置。③动滑车固定钢桁梁横梁上。

3.防滑应急预防措施

考虑减少拖拉摩擦力，又要考虑有冲击载荷引起的溜滑，以防万一，备用2台5T卷扬机防止钢桁梁在移动时产生的溜滑。

防溜滑卷扬机布置台在路基平台上，借用导向滑车，采用2倍钢丝绳固定在钢桁梁后端横梁上，拖住钢桁梁防止溜滑。防滑钢丝绳始终处于拉紧戒备状态。防滑装置依据拖拉方向及时向前移动。

4.动滑车移位

动滑车位移每次最大距离为45cm，到达位置之后，动滑轮组向尾端位移，继续拖拉，当位移到最后梁尾。到固定滑轮为最小极限时，固定滑轮向23#墩前方移动，或者移至23#墩2#膺架前方，导向滑车向22#墩移动。

5.最终位移

当钢桁梁拖拉接近23#墩时，由于卷扬机位置和固定滑轮组位置限位，不能达到最终位置时，或者拖拉偏移较大，无法调正时就要调正拖拉方向，采用拖拉方法，将卷扬机固定在3#墩膺架前方，动滑轮固定在钢桁梁上进行拖拉到位。

6.拖拉纠偏措施

在拖拉过程中，由于滚动阻力摩擦和钢梁安装应力的释放，行走过程中产生偏移，要严密注视。

（1）首先在拖拉前进行试拉，对拖拉过程进行观察。

（2）拖拉过程进行观察横向位移情况。

（3）发现偏移用卷扬机进行纠偏。

（4）成立纠偏小组，制定纠偏方案。

（5）事前控制对拖拉上下滑道进行检查，制定严密的拖拉工艺流程，保证拖拉顺序进行。

（6）事中控制： 建立观测小组，对拖拉运行位移进行监控。出现问题及时反馈。制定纠偏措施。实施纠偏措施。

（7）纠偏方法： 滚面纠偏：正确塞滚筒，水平﹑平行送入。滚筒有偏移及时用锤子调顺。牵引纠偏：当发生偏移时，采用卷扬机单机运转调正，用偏移同方向的卷扬机进行纠偏，此方法是悬空纠偏。横向推移纠偏：发生偏移在桥墩上面，采用千斤顶，利用顶架进行纠偏。

（8）拖拉之前下滑道上刻画前进标尺，观察偏移情况。 强制纠偏，即下滑道固定牢固，使钢桁梁产生横移，下滑道不变形，防止偏移。

（三）钢桁梁拖拉施工

在钢梁下弦杆与拖拉临时支墩之间设有滑道，上滑道与钢梁下弦大节点相连，下滑道设在拖拉临时支墩上，用钢滚轴作为滑动体。钢桁梁在全部拼装完成后一次拖拉到位。

（四）钢桁梁落梁及定位

钢梁拖拉至22#墩顶后，先安装临时支座，再在临时支座上安装千斤顶。解除下滑道﹑分配梁等与支墩之间的联系。

利用千斤顶﹑滑移梁﹑滚杠等进行移梁和落梁。每个墩顶安置2 台500 t千斤顶，在统一指挥下操作千斤顶，一定要使千斤顶同步。首先将梁与支座一同顶起，在支座下安放滑移梁，然后在滑移梁与支座间放置滚杠，用千斤顶和倒链滑车纵横向移梁。移梁时一定要做到匀速﹑同步﹑慢行，严格按照千斤顶操作规程操作。

每个支墩上布置2台500吨千斤顶。钢桁梁只允许一端的两个支点起顶或落梁，不得两端支点同时起顶或落梁。说明：落梁时根据油压顶工作，每100mm进行升降调整垫片，反复多次直至调整在支座上，落梁工作结束。

通过水平千斤顶，进行钢梁纵横向位置调整，使之符合设计要求。完成钢梁纵横向位置调整，继续落梁，4台千斤顶落梁同步率控制在5mm。

落梁施工测量内容：整体轴线偏差﹑底部支撑点十字线与支座上摆中心偏差，桥轴线上每2m分点标高值（与设计值比较），梁长等。

（五）墩面移梁

当钢梁拖拉到位后可能因种种原因不能与设计位置保持一致，必须在墩位处做少量纵横移进行调整。

纵横移由上下滑道﹑辊轴（或滑块）及水平千斤顶等设施组成。1.钢梁横移

（1）横移采用施工加外力法，鉴于横移量不易控制，又有东西日偏照的影响，为了既加快进度又避免钢梁偏移，应将顶力设备对称布置于桥墩左﹑右侧，当一侧横移千斤顶工作时，另一侧的设备起保险作用。

（2）用倒链进行调整。钢垫块置于横梁上，用四氟板和辊轴进行移动调整至理想位置。

2.钢梁纵移

可利用温差法，起落梁法或顶推法纵移。此桥采用起落梁法进行调整。

起落梁法即通过起落顶使钢梁变形﹑支点移动，然后转换体系，进行反向操作使钢梁移动，如此反复进行，直至钢梁纵移到设计位置。为增加固定支点的摩擦约束，固定支点加垫石棉板，使其摩擦力大于所有活动支座的摩擦力之和。

3.特别注意事项：

钢梁顶落梁和纵横移作业不能同时进行，纵移和横移工作也不能同时进行。

四、结语

采取上述关键技术，本桥钢桁梁架设比较顺利，大大提高钢桁梁架设施工的质量，保证了施工进度，达到预期目标。

拖拉法架设钢桁梁施工中积极开展技术攻关和施工方案优化，开创性利用功率相同的两台卷扬机作为拖拉动力系统，结合实际的地质施工条件经检算合格后，严格控制临时支墩桩长施工，避免因拖拉横向力造成临时支墩的倾覆，完善质量保证体系，有效提高了产品质量和生产速度，同时也较好地保护了自然生态环境。

作者简介：

林 敏，男，1982年生，2006年7月进入中铁二十五局集团第一工程有限公司工作，2015年2月进入广东珠三角城际轨道交通有限公司工作。