李耕文 孙晓满 赖青云 龙彪 杨刚 乔凯
1.徐州市交通运输局,中国·江苏 徐州 221000
2.中建三局集团有限公司,中国·湖北 武汉 430000
钢桁架桥因跨越性强、受力性能好、施工工期短、行车平顺、造型美观等在桥梁工程建设中广泛采用,其中大部分大跨度钢桁架桥多采用“地面拼装、跨内高空原位吊装”以及“搭设水中拼装平台、高空吊装”的方法进行安装。但对于施工场地受限、需要跨越通航河道的钢桁架桥梁,常规安装方法难以实施。滑移施工工艺是近几年大跨度钢桁架桥安装的一种先进的施工方法,能够有效解决因受施工场地、工期等因素限制的钢桁架桥梁施工。
206 国道徐州改线段建设工程于K22+575 处跨越京杭运河,路线与京杭运河右偏角为80°,桥下通航净空为100×7m;本桥主桥采用1-127.6m 简支钢衔架桥一孔跨越通航水域,主桥为变高钢桁架,主梁为三角桁架,横向采用两片主桁结构,主桁中心距27.5m,标准节间距10.5m,主桥采用顶推滑移法施工。京杭运河大桥平面位于直线段内,竖曲线为凸曲线,半径为R=6500m,纵坡为2.5%,变坡点最高点位于京杭运河航道中心线处。京杭运河大桥效果图见图1。
图1 京杭运河大桥效果图
3.1.1 顶推施工原理
在保证通航情况下,拟采用高空累积滑移的施工方法来完成各区域桁架的施工,结合本施工工艺性和创新性,主要采用TLPG-1000 型液压爬行器、TL-HPS-60 型液压泵源系统以及TLC-1.3 型计算机同步控制系统等设备。TLPG-1000 自锁型液压爬行器是一种能自动夹紧轨道形成反力,从而实现推移的设备。此设备可抛弃反力架,省去了反力点的加固问题,便于现场安装,且由于与被移构件刚性连接,同步控制较易实现,就位精度高。液压爬行器的楔形夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时,夹块工作(夹紧),自动锁紧滑移轨道;油缸缩回时,夹块不工作(松开),与油缸同方向移动。TLPG-1000 型液压爬行器见图2。
图2 TLPG-1000 型液压爬行器
3.1.2 钢桁架顶推滑移施工工艺
根据结构特点,结合以往施工经验,在每榀桁架下设置滑移轨道,共两条轨道,在1#~4#桥墩区域拼装E3~E0’桁架桥结构及导向导梁结构,高强度螺栓终拧后,进行第一次滑移顶推施工,临时固定钢桁架;在空余支架区域,拼装E0~E3 桁架桥结构,螺栓终拧后,进行第二次滑移顶推。
第一次顶推滑移施工:启动液压泵站,启动加紧装置,同步顶推一个行程30cm,松开夹紧装置,回缩油缸,循环向前顶推滑移至66m;导向导梁前端支撑于对岸顶推支架平台上。
第二次桁架拼装及滑移:剩余E0~E3 节间桥体拼装,顶推设备安装至E1、E2、E5’、E3’节间下方。第二次向前顶推77m,桥体至设计位置。
3.1.3 滑道设计
钢桁架顶推施工共设两条滑道。拼装区滑道支撑于临时支架上方,顶推滑移区滑移轨道支撑于4#、5#桥墩及顶推支架上方。滑移轨道主要有滑移导梁、滑移导轨、滑移支座三部分组成。滑移支座与滑移导梁之间设置四氟乙烯板,减小滑移过程的摩擦系数,支座底部下设置限位挡板,用来限制滑移过程中结构沿轨道左右方向偏移。滑移导梁设置于4#、5#桥墩支座垫石上方,滑移导梁与垫石之间设置橡胶板,保护混凝土结构。
3.1.4 顶推临时结构体系配套结构设置
根据设计要求,在顶推施工的过程中,桥体桁架最大悬臂状态不超过3 个节段;根据GB 50319—2014《内河通航标准》5.2.2-4 中限制性航道水上过河建筑物通航净空尺度表中二级航道要求,双向通航孔净宽不得小于70m。综合以上强制性条件,拟在主墩临河侧搭设辅助导梁顶推支架,在桥梁前端设置导向导梁结构,减小悬臂顶推跨度,确保大跨度悬臂顶推结构安全及稳定性。
钢桁架梁跨度127.6m,在4#、5#桥墩处向河内侧搭设顶推支架,顶推支架距离主墩中心距离为28.8m,河道通航宽度为127.6m-28.8m×2=70m。南北岸引导段滑移导梁长度分别为2.6m、3.2m,顶推跨度为70m+5.8m=75.8m,考虑导梁长度为60m,75.8m-60m=15.8m,桁架每个节段10.5m,最大悬臂状态时,桁架两个节段处于悬臂状态。京杭运河在河两岸共设置12 组支架,T1~T12 支架均布置在河岸陆地上,基础为混凝土硬化基础。1#~4#顶推支架布置在河道内,基础为Φ1000×12 的钢管桩,与T1~T12 支架主要用于承载滑移导梁,1#~4#栈桥布置河内用于1#~4#顶推支架钢管桩施工及支撑导梁拼装[1-3]。临时措施布置见图3。
图3 临时措施布置三维示意图
3.1.5 滑移过程控制要点
在液压滑移过程中,注意观测设备系统的压力、荷载变化情况等,并认真做好记录工作。在滑移过程中,测量人员应通过钢卷尺配合测量各牵引点位移的准确数值,并与激光测距仪测量数据进行复核,以辅助监控滑移单元滑移过程的同步性。滑移过程中应密切注意滑道、液压顶推器、液压泵源系统、计算机控制系统、传感检测系统等的工作状态。现场无线对讲机在使用前,必须向工程指挥部申报,明确回复后方可作用。
在结构滑移到指定位置后,拆除导梁、爬行器,钢桁梁结构总重量约为2500t,整个钢桁梁结构共设置4 个支撑点,支撑点设置于支座附近端横梁下方的混凝土盖梁上,每个支撑点设置两台500t 液压千斤顶,落梁过程中共采用8台液压千斤顶同步工作。4 个支撑点位置彼此对称,且钢桁梁4 个支座位置设计标高相同,4 个支撑点的布置采用同样的结构形式[4]。
通过对本工程的顶推滑移技术的总结,得出了在不影响通航情况下跨河钢桁架桥梁的施工经验,本工程桁架结构安装高度较高,纵横向跨度较大,结构杆件众多,自重较大。若采用常规的分件高空散装方案,需要搭设大量的高空脚手架,不但高空组装、焊接工作量巨大,且存在较大的质量、安全风险,施工的难度较大,并且对整个工程的施工工期会有很大的影响,方案的技术经济性指标较差。
采用高空累积滑移的施工方法来完成各区域桁架的施工,将大大降低安装施工难度,并对于质量、安全和工期等均有利,对同类相似工程具有借鉴指导意义。