京杭大运河112米钢桁梁浮运顶推施工技术

摘要：京杭运河大桥跨越京杭大运河设计采用112m钢桁梁一跨过江，根据现场实际施工地形和运河通航流量综合考虑，钢桁梁架设采用浮运顶推施工工艺，本文主要介绍架设部分的内容。

关键词：钢桁梁 架设浮运 顶推

工程简介

京杭运河大桥属于铁路北环线增建二线工程，中心里程GXDK201+077.633,桥全长301.345m，孔跨布置为3-20m混凝土T梁+1-112m钢桁梁+4-20m+2-16m混凝土T梁。

本桥主要跨越京杭大运河（该处河道宽约110m），河流与线路大里程夹角为90°，运河两岸有浆砌片石护坡。根据勘测资料，本桥紧邻既有宣杭铁路京杭运河大桥（孔跨布置为1-20m混凝土T梁+1-56m双线下承式钢桁梁+1-20m混凝土T梁）。新建线路与既有线线间距为14m。京杭大运河通航孔钢桁梁主桁采用焊接整体节点平弦无竖杆三角桁式，钢梁全长113.5m，计算跨径L=112m，主桁高度H=12.6m，H/L=1/8.889，节间长度11.2m，主桁中心距6.6m,钢梁桁架部分重683t，钢梁小件重量（含支座、人行道桥面、检查设备）41.3t,钢梁全重722.9t,上下弦杆件均为箱型断面,最大重量为10t。

京杭大运河桥址处水流较快，航道运输繁忙，浙江段原为国家Ⅳ级航道，施工期间正在进行Ⅳ改Ⅲ运河河道整治工程，整治后该处京杭大运河升级为Ⅲ级航道，双线要求净宽45.0m，净高7.0m，最高通航水位2.37m。

钢桁梁拼装与架设

因京杭大运河桥施工地段处地处杭州城郊，来往船只较多，航道运输繁忙，施工浮运顶推钢梁时封航时间应尽可能最短。本桥宣城台侧从东储运路引入便道，桥梁小里程处地势平摊，拆除部分搅拌桩围墙并平整后刚好可以作为钢梁拼装场地。考虑到既有线和新线的距离较近，为了保证既有线运营安全和确保浮船在顶推时不触碰既有桥在河中的桥墩，采用先在新线右侧15m处搭设支架将钢梁拼装完成，然后封闭航道利用浮船将钢梁顶推到河岸，再利用桥墩上支架将钢梁横移至墩位处（见图1施工平面布置图）。

临时膺架

钢梁拼装场地设置在运河桥台后部分路基和桥梁0#台～3#墩旁，考虑到场地限制，在施工完成路基搅拌桩地基处理和桥梁钻孔桩基础后开始进行膺架施工和钢桁梁拼装。

拼装场地进行部分换填平整压实并设置好排水系统，整个膺架布置14个临时支墩，支墩基础采用素混凝土，长500cm，宽200cm，厚60cm。膺架采用贝雷梁组装，11～13#临时墩用钢管柱加强，14#临时支墩由于位于河里，采用钢管柱打入河床内并用型钢连接成整体而成。

考虑到钢梁浮运顶推时11～14#临时支墩受力逐渐加大，为了拼装效益最大化，根据受力情况合理布置临时支墩。1～10#为第一种形式（见图2临时支墩1～10#布置图），11～13#为第二种形式（见图3临时支墩11～13#布置图），14#由于位于河里，为第三种形式（见图4临时支墩14#布置图），各种形式的受力分别为浮运顶推时的最大受力荷载为基础设置。

钢桁梁拼装顺序

由吊机将预拼好的杆件按拼架顺序的先后吊放到杆件运输的轨道车上，将杆件送到拼梁位置，再由拼梁吊机将杆件吊到拼装台上拼装，钢桁梁采用厚板焊接整体节点拼装前，应计算和标示出整体节点的吊装重心位置以便吊装，并应对其栓(焊)接接头杆件外形、尺寸等进行全面检查，以保证安全有效拼装。

钢梁拼装的顺序为先右端后左端，先底盘后桁架，同时对称拼装，拼装顺序为：下弦杆拼接――横梁安装――下平联――纵梁安装――斜杆安装――上弦杆安装――上平联安装――横联安装――检查设备等小件安装――高强螺栓安装――部分油漆涂装。

浮运顶推动力

顶推前，用千斤顶将整个钢桁梁顶起，在后支点E0节点下两侧各安装两个自行研制的滚轮箱，滚轮箱与顶推装置连接在一起，在千斤顶的顶推下向前滚动，在前支点E2’，E6，节点处设置两个滚轮箱。顶推时钢梁在千斤顶的顶推下移动。

顶推装置布置在钢轨上，用两个千斤顶夹轨器将钢轨夹紧（同时作为钢梁顶推时的刹车），用主推千斤顶顶推连接的滚轮箱使钢梁前进（主推千斤顶顶推力为60t，2个200t千斤顶并联，一个行程为1m），顶推控制器操作台布置在钢桁梁上，随钢桁梁前进。

整个顶推及浮运过程钢梁处于水平，摩擦阻力较小，整个动力系统计算如下。

F=K*ø*Q

F――牵引力（KN）；

K――阻力扩大系数，因采用轮式小车，取1；

φ――滑道阻力系数取0.05

F =7230×0.05×1=362KN

浮船支点

浮船支点由22个小型浮箱拼装而成，每个浮箱的连接在浮箱顶面和底面分别用夹板和螺栓连接，单个浮箱的尺寸为6m×3m×2m，在浮船上布置钢管柱支墩，支墩高度根据架设前运河水位实际计算确定（见图5浮船支墩布置图）。

当钢梁顶推悬臂出3个节间后，浮墩插入第E4节点，将浮船注水加载插入到钢梁底下，使浮墩架顶在钢桁梁33.6m位置，在钢桁梁33.6m节点下搭设4个枕木垛（分别在两侧弦杆和纵梁下），将浮船与钢桁梁之间的空隙用钢板等垫实，然后利用钢丝绳和3t手拉葫芦将浮船托架与钢桁梁固定绑紧，并用钢丝绳将钢桁梁与浮箱垂直拉紧，使钢桁梁与浮船在浮运过程中形成一个整体。浮箱与钢桁梁连成一体后，利用抽水机（10台37m3/h的抽水机）同时抽水，使浮箱卸载后将钢桁梁前端托起，钢梁自重由前支点转移到浮箱上，计算浮船应受力为401t，同时控制钢桁梁的水平，此过程操作前，先在浮箱中灌水500t，实际钢梁在浮墩上压重为401t，浮墩插入后用钢丝绳将钢梁同其捆绑结实，然后抽水直到滑船脱离钢轨滑道，停止抽水。

钢桁梁前端顶起后，拆除前端支点滚轮箱，然后开始浮运顶推施工。

钢桁梁浮运纵向顶推架设

钢桁梁在岸上拼装完成后，选择风力较小（7级以下）、天气良好的时期进行钢梁的浮运顶推施工。由于京杭大运河地处运河末端，前方紧邻钱塘江的出海口，潮汐等各种因素对水流和水位影响较大，所以需事前联系运河管理处和港航局关闭七堡等上下游船闸。当浮船支墩进入预定地点后，立即用浮船上四个和岸上地锚连接的“八”字向的钢索钢丝绳拉紧，同时观测方向，通过微调浮船上的卷扬机牵引钢丝绳使支墩的纵横方向都符合要求后锁定。通过抽出浮箱内部分压舱水，使浮船支点渐渐进入支承状态，并与后支承点标高保持一致。

启动顶推千斤顶体统，钢梁在滑道支架上的移动支点和浮船支架的浮式支点的简支状态下缓慢前移。

由于浮船支点位于运河内，顶推过程中不能保证水位和流速完全保持静止，使得各轴线难免存在一定的偏移。所以在顶推时需要随时观测纵向、横向和水平标高。在钢梁移动过程中，不断收紧和调整浮船上的锚索，调整纵向和横向中心线，通过调整浮船的吃水深度调整浮船的标高，克服水流和风力对船体侧向作用的影响，保持钢梁始终按既定轴线方向前移。

钢桁梁横移与落梁就位

在钢梁纵移就位后，拉紧锁闭浮船支点的四道锚索，使浮船支点保持基本不动。后支点用2台320t的千斤顶顶起，取出顶推体统的滚轮箱和千斤顶，连通事先在墩顶上预铺设的轨道，在轨道上安置横向的前滚轮箱和后滚轮箱并顶推系统，完成顶推系统的方向转换，确认无误后开始钢梁的横移。浮船支点的横移通过卷扬机牵引钢索移动，后支点用顶推千斤顶顶推移动，需保持两支点移动的基本同步进行。

钢梁落梁采用千斤顶下落，设备选用320t扁型液压千斤顶，每个主墩上两个千斤顶共用一个油泵并联供油，以确保支点处的钢梁稳步下落。落梁在两个主墩间交替进行，非落梁支点用钢垫块等垫实。油顶落梁时，每端都应设置保护支垫，在落梁时边落梁边降低保护支垫高度。钢梁一次下落高度应不大于20cm。

在竖向顶下安置聚四氟乙烯板，钢梁下落后微调通过横移支架和落梁油顶间设置的水平千金顶，利用水平千斤顶调整钢梁支座中心。

结束语

本桥钢梁属大跨度钢梁，此架设方法经济实用、安全可控，比较适合在需通航的主河道，且风力、水流速度和浮运时水位相对可控的条件下实行。

在计算浮船支墩高度时应注意统计封航前航道船只通行时的涌浪高度，在封航后由于水平平静和船只在通行时有高差。

本桥由于前方4#主墩处现场地形设置，无法设置临时支墩，在钢梁横移过程中由于千斤顶和卷扬机的不同步加上风力、水流对浮船的影响，对横移的方向控制增加了一定的难度。如环境许可钢梁必需横移才能就位时，应在4#墩处设置临时支墩安置滑道，使前后两支点均采用千斤顶同步横移顶推。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。