跨越铁路干线混凝土箱梁整体顶推技术

陆 锋

(通号(郑州)电气化局郑州铁路工程有限公司，河南 郑州 450000)

1 工程概况

郑州市农业路快速通道为郑州市重点工程，在京沙快速路与南阳路之间上跨京广铁路，其中跨越京广铁路段施工场地狭窄且铁路运输要求安全可靠，综合安全性、经济性、高效性等方面，最终选定采用预应力箱梁拖拉法顶推方案进行跨越。

农业路高架桥上跨京广铁路(38.87+40+32.5)m预应力混凝土连续箱梁，其中40 m跨越京广铁路，桥宽57.5 m，左右分幅设计，采用单箱六室断面，梁高2.4 m，跨中顶板厚28 cm，跨中底板厚28 cm，标准跨中腹板宽50 cm，箱梁(含防撞墙、钢导梁)单幅(北幅)重量为10 800 t。多滑道、多点联动，顶推设备采用计算机对自动连续牵引系统联控，可以安全、高效、同步、连续可控的实现顶推控制。本工程特殊性表现在该连续梁平面布置两联非对称混凝土连续箱梁，纵断面线形位于3.433%的直线段坡道上，顶推箱梁处于上坡方向。桥梁墩型采用门架墩，在P21～P24墩之间搭设的满堂支架上完成，然后顶推至P18～P21墩。梁体采用非对称混凝土连续箱梁，顶推距离北幅110 m，南幅106 m，顶推顺序为先南幅后北幅，见图1。

2 存在的问题

顶推施工中影响因素比较多，会产生很多影响设计、施工预计数据的偏差，如摩阻力的变化，连续千斤顶伸缩,受力不同步、不均匀，关键材料性能变化、温度变化、湿度变化和风荷载的影响等因素会使梁随时产生不可预计的偏差，都会对顶推施工造成严重影响甚至危及人员生命安全；特别是上跨运营干线铁路，为了保证顶推桥梁的精准施工和安全施工，对顶推施工中关键技术进行改进显得尤为迫切。

3 预埋件关键技术

3.1 预埋通长不锈钢板

针对以往类似工程中存在的问题，在梁底预埋通长不锈钢板，板厚1 cm，中间宽度为1.5 m，两侧宽度为1.15 m，不锈钢板表面通过剪力钉与梁体结构相连，剪力钉顺桥向间距为20 cm。预埋前将外露面进行抛光打磨,粗糙度小于Ra5μm。钢导梁预埋段底板与预埋不锈钢板磨平顶紧。预制过程中为保护梁底不锈钢板面层清洁度，提前覆盖1 mm粘结薄膜于底部，浇筑完成后撕下薄膜落梁。

顶推过程中最后40 m，在京广铁路桥东侧墩顶对上跨京广铁路段表面进行涂装，顶推完成后对剩余两侧预埋钢板及导梁预埋段表面进行涂装，颜色接近混凝土。

3.2 顶推千斤顶牵引系统

顶推牵引系统共由6台连续千斤顶、泵站、钢绞线、后锚点组成，连续千斤顶均布置门式墩的墩顶外侧，见图2。

3.3 侧向限位装置及纠偏装置安装

侧向限位装置设置在箱梁两侧，通过在钢管柱分配梁或匝道墩墩顶预埋钢板焊接牛腿，纠偏导向轮固定在牛腿上，实现限位作用。顶推过程中，如出现横向偏移，在导向装置(滑轮小车)与箱梁之间塞进MGE滑板进行横向限位。当水平位移超过8 mm时，采用水平纠偏千斤顶进行纠偏，见图3。

3.4 滑道布置

下滑道及控制测量设备安装滑动体系由梁体预埋1 cm不锈钢板、固定于滑道上方的MGE板、滑道共同组成，不锈钢板与MGE板通过涂抹润滑油更能大大的降低摩阻系数。彻底改变了人为喂送MGE板或喂送不锈钢板的喂不进的情况发生。

4 顶推施工技术

4.1 连续顶推控制系统的选择

自动连续顶推系统采用某公司研发生产的自动化产品。该系统的主控台、泵站控制箱以PLC可编程控制器为核心，通过增加或修改程序即可达多种功能。控制系统由主控单元、监测单元、显示部分及执行机构等组成，见图4。

4.2 液压泵站的选择

液压泵站是液压系统的动力源，电磁换向阀根据控制系统的指令，实现换向或停止，从而驱动千斤顶按规定步骤动作，同时可通过对泵头流量的调节来控制千斤顶动作的快慢以及实现千斤顶同步运动。本工程采用配套LSDB105液压泵站,本系统配置顶推速度约为8 m/h～10 m/h。

4.3 顶推施工控制

4.3.1墩顶水平载荷

检查临时墩、滑道、钢导梁、限位及纠偏装置、拉锚器及牵引装置等全部正常后在计算机的控制下进行试顶推，顶推设备需调节顶推加速度大小，从而使顶推加过程极其平稳，减少惯性载荷。同时顶推前需对连续梁进行全面检查，严禁梁体表面及箱室内堆放杂物，导致自重增加或重心偏心。

4.3.2整体施工同步控制技术

整套顶推设备采用先进的电液比例同步控制系统，能保证箱梁在顶推过程中实现同步动作。两侧纠偏千斤顶采用独立共油路同步控制系统，能保证纠偏时实现同步动作。

4.3.3顶推连续操作

正常连续顶推状态：不锈钢板向下一面均匀涂抹优质润滑油以降低摩阻，保证营业线施工期间的连续进行。

前导梁上墩状态：顶推前进过程中前导梁逐渐接近前方顶推墩时，提前将下滑道标高调整到位，为消除导梁前端下挠，方便导梁上墩，导梁前端利用设于墩顶上的千斤顶施以顶力起顶。

4.3.4中线调整和纠偏

动态测量梁体顶推过程中位置，当出现超出限值时，限位装置发挥作用，保证箱梁中线在允许范围之内。

5 监控、监测

为保证连续梁安全、准确地拖拉到位，在连续梁拖拉施工中全程进行监控，监控由第三方咨询公司实施，需进行如下监测。

5.1 横向位移监控

在导梁顶面、箱梁顶板中线位置每隔10 m～20 m固定一个360小棱镜，分别在顶推前、顶推中、顶推就位后采用测量机器人自动追踪观测小棱镜，根据布设的小棱镜空间坐标位置推断箱梁及导梁的横向位移偏差。

5.2 箱梁、桥墩应力监测

主梁在拖拉过程中需要不停的变换支点，主梁受力体系不断转换，需对主梁顶面、底面关键部位的应力进行实时监测，采用梁体浇筑前在顶面、底面埋设钢筋应力传感器，并引出至连续梁箱内，在箱梁内安装数据采集、远程传输装置，在拖拉施工时不间断进行应力监测，并与设计规定值对比，确保梁体安全。

5.3 导梁挠度监控

采用电子水准仪法对导梁挠度进行监测。测点设在导梁端断面上，横向共2个测点，分别在顶推前、推中、上墩前、上墩后进行实测，并与设计提供的挠度值对比。

5.4 支反力监测

四滑道设计中两滑道为混凝土永久墩，两滑道为钢管柱临时墩。考虑温度变化的不一致性，在滑道埋设应力传感器，对四滑道的支反力进行监测保证与设计值相同，如超过允许范围，先停止顶推，对滑道标高重新调整后再进行顶推。

5.5 落梁时永久支座反力的监测

在桥墩永久支座处设置应力计，落梁时对各永久支座的支反力进行实时监测，根据测量结果及时调整支座高程。

6 效益分析

6.1 施工组织方面

本工程结构安装完成后顶推施工便捷，可保证长距离顶推连续不间断，施工组织稳定。

6.2 投资方面

拖拉法顶推工艺施工中无需临时占地和购买球绞；转体法施工至少需要额外增加球绞的费用，转体法需要拆除转体半径高层建筑物，拆迁补偿及安置费用巨大，见表1。

表1 效益分析对比表

6.3 安全方面

拖拉法顶推施工在预制期间均在邻近营业线以外，拖拉顶推在跨越铁路期间，铁路无需封锁，不影响铁路运营；转体施工预制期间均为邻近营业线施工，转体法期间需要铁路封锁施工，安全压力更大。

6.4 工期方面

拖拉法顶推梁体为一次现浇成型，顶推完成即可成桥；而转体法施工梁体需要现浇0号块，多数现浇梁会采用分段现浇，转体完成后还有湿接段的施工，工期长。

6.5 环境保护方面

拖拉法顶推在红线内桥位预制，无需额外占用临时用地，减少城市建筑物拆迁，从而减少建筑垃圾和拆迁粉尘对大气造成的污染；转体法需要横向预制，预制长度超出红线宽度，转体前需要额外征用临时用地和建筑物拆迁。

7 结语

目前郑州市农业路快速通道已经通车运行，各项技术指标均满足设计及规范要求。