钢箱梁跨既有铁路顶推施工分析

刘学成

摘 要：随着我国铁路建设的迅猛发展，客运专线、电气化铁路贯穿于各个城市之间，为确保既有营业线路正常通行，降低线路影响，同时最大限度保障既有营业线路安全，在当前跨线桥施工中，钢箱梁顶推施工工艺被广泛采用，本文主要对跨铁路钢箱梁顶推的几种顶推方式进行分析研究。本次分析内容以在建的沈阳市快速路项目为依托，结合已完成设计的跨铁路钢箱梁顶推进行说明。

关键词：跨既有营业线;钢箱梁顶推;步距式顶推;连续式拖拉顶推;步履式顶推

1 工程的基本情况

1.1工程概况

沈阳市快速路-胜利大街快速路左线匝道桥7#-10#连续钢箱梁（45+36+35）与沈山上行线相交于沈山上行线K3+925，斜交48.1°，距既有铁路高度大于6.8m。连续钢箱梁全宽为8.0m，单箱三室;钢箱梁外形按曲线设计。梁高（中心线处）均为2.095m，底板水平，横坡通过调整腹板高度形成。钢箱梁顶板厚度16～30mm，底板厚度16～30mm，腹板厚度16mm。左线匝道桥纵坡为5.5%，横坡为1.5%。其中8-9#为跨既有线顶推施工，顶推段高架桥下部结构为花瓶式实体桥墩，墩身平均高度12米。作业平台及临时支墩结构形式为扩大基础，φ800*10mm钢管，斜撑采用φ426*6mm钢管，每个临时支墩由4个立柱组成，横向排列，临时支墩最大跨度23米，顶推前导梁长度17米，既有线路中心至顶推前端支墩中心距离13.5米，最大顶推距离15米。

1.2既有营业线情况

既有铁路营业线为沈山线上行线，电气化铁路路基段，运输等级为繁忙线路，桥梁所处区段最长封锁时间180分钟。铁路运输管理单位局为保障行车安全，要求跨线部分顶推作业必须在封锁时间内进行。

2 钢箱梁跨铁路顶推施工工艺以及控制要点

2.1顶推施工原理

顶推施工原理是沿桥梁纵轴方向的后台设置支架平台、安装滑道设施，拼装完成钢梁和前导梁后，采用特殊的动力装置推动梁体沿纵向滑移跨过既有道路的施工方法。

2.2顶推施工工艺流程

支架基础施工→搭设临时支墩→安装动力及纠偏装置等→顶推段钢箱梁吊装、焊接→安装导梁→安装牵引设备→顶推前技术检查→分段顶推→钢箱梁就位→拆除导梁→落梁固定→顶推完成。

2.3钢箱梁跨铁路顶推施工控制要点

（1）顶推过程中梁体、桥墩、作业平台的安全性。

（2）根据结构物特点，要求顶推作业的速度控制。

（3）顶推过程中梁体的精准度控制。

3 钢箱梁顶推施工的三种顶推方式分析介绍

3.1步距式顶推

施工中采用液压千斤顶顶推或用穿心千斤顶作为顶推动力装置。为了使多台千斤顶同步运行，采用主控台控制各个泵站操纵千斤顶，既可集中控制，又可分级调压，也可以限定差值（各墩台设计允许的水平推力与施加给各墩台的不平衡推力之差），属于传统式顶推方式。但使用普通千斤顶设备的步距式顶推是以水平千斤顶的工作行程为一个顶推步距，当水平千斤顶回程时，梁体便停止前移，降低了顶推的速度。对于墩台而言，每一个顶推步距都将经历从静摩擦到动摩擦再到停止的过程，墩台顶部的位移也随之从零→最大→较小→零这样周而复始的变化。同时，每当顶推力克服了静摩擦力时，梁体便突然前移，而由于动摩擦力比静摩擦力小，水平千斤顶的油压随之下降，梁体前移速度也随之减慢，这就是梁体爬行现象。

3.2连续式拖拉顶推

施工中采用连续串联穿心千斤顶装置实现连续式拖拉顶推，在顶推前方墩身设置反力座，通过连续千斤顶的连续工作，使梁体的顶推作业实现连续进行，避免了步距式顶推时梁体的“爬行”现象及对墩台的反复冲击，同时也提高了顶推效率。

根据以上情况分析，连续式千斤顶无回程过程，顶推速度较快，可配合四氟聚乙烯滑板或滚轴滑道，更好的降低梁体与滑道间的摩擦力，提高顶推速度。顶推中只需首此启动时克服静摩擦力，对墩身顶反力座冲击较小，安全性较高。

3.3步履式顶推

采用步履式顶推设备，在计算机液压系统的控制下，顶升液压缸抬起钢箱梁，液压缸平移完成向前運动，顶升液压缸收缩缸，使钢箱梁落在临时支撑墩上，平移液压缸并缩回，以完成一个行程的顶推操作。步履式顶推操作过程是一种自平衡的推压动作过程。在滑动过程中，钢箱梁经常出现侧偏，但可以使用侧移液压缸来校正偏差。顶升液压缸配有压力传感器，可以在滑动过程中监控负载情况防止过载。用于顶升，平移和侧移液压缸配有位移传感器，可以在滑动过程中实现位移监控并便于控制。

4 结合本工程情况确定顶推方案

4.1三种顶推方式特点归纳

根据跨越铁路、公路以及其他建筑物的不同特点，为更好地满足施工要求，可根据情况选择相对适合的顶推方式。步距式顶推，顶推速度相对适中，顶推精度适中，但工艺相对成熟，在墩身高度较低，其他要求比较不是很严格的情况，可以选择采用。连续式拖拉顶推，顶推速度快，顶推精度相对较低，安全性较高，在顶推施工时间要求严格且顶推跨度不大的情况可以采用。步履式顶推，顶推速度慢，精度高，安全性较高，可在顶推时间无严格要求，顶推过程纠偏困难，顶程较大的条件下采用。

根据对比情况分析，本工程顶推施工要求跨线施工需在封锁时间内进行，对顶推速度有严格要求，同时上跨既有营业线，必须确保线路及铁路设备安全。步履式顶推速度较慢，每个封锁点顶推进度有限，需多次封锁线路，并长时间处于悬臂状态，对线路影响较大，不适用于本桥。所以本桥的顶推方式在连续顶推和步距式顶推中选择。

4.2方案对比分析

4.2.1步距式顶推情况分析

步距式顶推每个顶推循环过程需要10-15分钟，每个顶程可顶推0.6米，每小时最多顶推3.6米，所需跨线路推距离15米，导梁搭接支墩至少需要240分钟左右，在沈山上行线本桥施工区段每天封锁时间最大180分钟的条件下，一次封锁无法完成前导梁搭接支墩，在封锁结束后至下一次封锁前，桥梁将处于线路上方悬臂状态，对铁路行车安全存在一定的安全隐患。

4.2.2连续式拖拉顶推情况分析

连续式拖拉顶推每个顶程间无时间间隔，根据本桥重量计算，每小时可顶推6-8米，所需跨线路推距离15米，导梁搭接支墩需要150分钟左右，在一次封锁内可完成前导梁搭接到支墩，并预留一部分时间进行精度调整，对铁路行车安全及运输影响较小。

4.2.3对比选择

连续式拖拉顶推相较步距式顶推速度快，前导梁可以在一次封锁时间内搭接到临时支墩上，避免出现跨线路悬臂状态，对线路安全威胁较低，同时对墩顶位移冲击较步距式顶推低，结合本桥特点，经多次研究讨论，最终选定以连续式顶推搭配滚轴滑轮平台来完成本桥顶推施工。

结语：

钢梁顶推施工技术具有效率较高，并且能够降低交通防护设施费用的优势，目前在跨铁路桥梁工程中也得到了有效的应用。根据不同条件选择合适的顶推方式，即缩短施工工期降低对既有线路影响，又保障线路安全。随着顶推技术的不断创新，顶推设备自动化的不断完善，顶推技术也将在铁路工程、市政交通、公路桥梁建设中广泛使用。

参考文献：

[1]罗文松.浅议钢箱梁顶推施工技术分析[J].黑龙江交通科技，2013，36：09.

[2]魏其东 王攀 夏金龙.钢箱梁顶推施工技术的控制要点探析[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（22）：3965-3966.

（中铁九局集团第七工程有限公司，辽宁 沈阳 110000）