寬幅城市橋梁多箱分體頂推施工工法
2017.03.02
寬幅城市橋梁多箱分體頂推施工工法是一種適用于城市架空廣場(chǎng)建設、舊城區基礎設施改造中的鋼箱梁安裝工程,以及跨越交通繁忙路段、河流等復雜工況下的鋼箱梁安裝工程的施工工法。該工法由北京城建道橋建設集團有限公司編制。該工法分別通過(guò)北京市住房和城鄉建設委員會(huì )及住房和城鄉建設部的專(zhuān)家評審,被批準成為“2009~2010年度北京市工法”及“2009~2010年度國家級工法”。
頂推箱梁鋼導梁安裝
工法工藝原理簡(jiǎn)介
寬幅橋梁主體結構由多片單體鋼箱梁組成。單體鋼箱梁施工采用預制梁段現場(chǎng)連接、分節段頂推就位的方式,即在橋梁引道建設鋼箱梁拼裝場(chǎng)地和頂推平臺,平臺上設運梁滑移軌道、運梁小車(chē)和螺栓連接地溝;頂推采用單點(diǎn)拖拉方式,在鋼箱梁位置兩側安裝穿心式千斤頂,千斤頂與橋臺通過(guò)反力座裝置固定,千斤頂通過(guò)鋼絞線(xiàn)與設置在鋼箱梁兩側的固定端夾持器連接,啟動(dòng)千斤頂,牽引鋼絞線(xiàn),帶動(dòng)鋼箱梁整體前進(jìn);為減小梁的懸臂長(cháng)度,預先安裝臨時(shí)支墩和前導梁,并在橋梁墩臺和臨時(shí)支墩上安裝滾排裝置及糾偏裝置;頂推時(shí),啟動(dòng)油泵為千斤頂提供動(dòng)力,鋼箱梁通過(guò)滾排裝置縱向移動(dòng),當完成一個(gè)頂推節段后,停止頂推并安裝下一梁節段,直至將整片梁頂推就位;單體鋼箱梁頂推就位后即拆除前導梁,移至下一頂推梁端再安裝。寬幅橋梁多箱施工按照先安裝橋梁軸線(xiàn)處的鋼箱梁,待首件頂推就位后,再對稱(chēng)首件依次逐片頂推其他鋼箱梁。待全部鋼箱梁就位并完成箱梁間聯(lián)系后統一實(shí)施落梁,調整橋梁豎向線(xiàn)形,進(jìn)行橋面系施工,后拆除臨時(shí)支墩。
鋼導梁設置提梁裝置,通過(guò)臨時(shí)支墩
廣場(chǎng)效果圖
滾排滑道輔助拖拉鋼箱梁
寬幅鋼箱梁分體頂推就位形成橋面系
關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng )新點(diǎn)
寬幅城市橋梁多箱分體頂推施工工法的關(guān)鍵技術(shù)及主要創(chuàng )新成果如下。
1)滾排滑道裝置設計。定型設計滾排滑道,利用滾動(dòng)結構的機械特性,有效降低了凸起部位對頂推的影響,減小了對臨時(shí)支撐的縱向剛度要求。綜合滾排滑道裝置、千斤頂輔助提梁技術(shù)以及梁節段二次栓接技術(shù),共同滿(mǎn)足了頂推過(guò)程中豎曲線(xiàn)爬坡的需要。
2)簡(jiǎn)易快拆式鋼桁架導梁設計。針對工程的特殊地形條件和結構特點(diǎn),自主設計的簡(jiǎn)易快拆式鋼桁架導梁,解決了導梁需要反復拆裝的難題。
3)鋼管桁架輔助拉接技術(shù)。采用簡(jiǎn)易桁架輔助拉接的方式以抵抗頂推過(guò)程中的水平推力,即將鋼箱梁一側設鋼管桁架與臨時(shí)支墩頂部進(jìn)行焊接拉接,另一側與永久墩進(jìn)行固結,解決了頂推過(guò)程中柔性墩的穩定性及側移問(wèn)題。
4)實(shí)現多箱分體頂推施工的裝置和方法。鋼箱梁采用分體組拼、頂推的方式形成橋跨結構。采用軌道式運梁和下沉式地溝拼裝,現場(chǎng)工廠(chǎng)化流水作業(yè),按橋梁縱曲線(xiàn)不等高設置運梁小車(chē)裝置,使構件就位準確。頂推設計采用了單點(diǎn)拖拉式頂推方法。
5)寬幅橋梁多箱分體頂推施工協(xié)同性控制技術(shù)。為確保鋼箱梁成橋豎曲線(xiàn)滿(mǎn)足設計要求,鋼箱梁豎曲線(xiàn)測控分為單體鋼箱梁就位、連系梁安裝及鋼箱梁預壓3個(gè)階段。依據測量結果,箱梁頂推到位并完成落梁后,結合梁混凝土澆注前對河道內臨時(shí)支墩進(jìn)行分次預壓,采取千斤頂頂升等措施及時(shí)調整臨時(shí)支墩墩頂高程至成橋梁底高程。橋面混凝土采用分塊均衡澆注法,分塊之間采用加設鋼板網(wǎng)片施工縫處理方法。
該工法的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng )新成果已成功申報了以下技術(shù)專(zhuān)利:1)頂推滑道采用了特制的“滾排滑道”,專(zhuān)利號為:ZL201020215846.4;2)“應用滾排滑道進(jìn)行橋梁頂推施工的裝置及其施工方法”,專(zhuān)利號為:ZL201010191977.8;3)“簡(jiǎn)易快拆式鋼桁架導梁”,專(zhuān)利申請號為:201120044145.3。
工法工程應用實(shí)例
寬幅城市橋梁多箱分體頂推施工工法成功應用北京永定門(mén)南中軸廣場(chǎng)工程橋梁蓋板結構工程施工。施工中應用該工法,在城市繁華路段連續9次實(shí)施單箱頂推,成功跨越一河兩路。單體鋼箱梁分為6個(gè)節段,3個(gè)節段為一組,分次頂推就位,多箱分體頂推施工采用由中間向兩邊的順序同步進(jìn)行。首片梁頂推歷時(shí)13天,通過(guò)首片梁的頂推試驗,獲得了重要的技術(shù)參數,優(yōu)化了施工工藝,為多箱同時(shí)頂推提供了依據。工程總體投入3套頂推設備,正式頂推階段控制頂推速度為6m/h,單箱施工平均用時(shí)45h,8片鋼箱梁頂推共計12d,頂推總長(cháng)度為1112.04m,總歷時(shí)25d。工程施工優(yōu)質(zhì)、高效、安全、環(huán)保,符合國家規范,達到了設計要求,工法的成熟性、可靠性得到了工程施工實(shí)踐的充分驗證。
經(jīng)濟及社會(huì )效益分析
該工法成功應用于永定門(mén)南中軸廣場(chǎng)工程,通過(guò)優(yōu)化設計頂推平臺、頂推反力裝置、滾排滑道裝置、側向限位裝置、臨時(shí)支墩及鋼導梁設計,在創(chuàng )新施工工藝的基礎上,直接降低工程成本57.6萬(wàn)元。應用該工法施工,具有安全、高效、不占路、占地少、噪音低,對社會(huì )環(huán)境影響小、節能減排等顯著(zhù)優(yōu)勢和特點(diǎn)。廣場(chǎng)交付使用后,與北廣場(chǎng)南北呼應,場(chǎng)地寬闊、環(huán)境優(yōu)美,可為市民提供休憩、娛樂(lè )和集會(huì )。該工法施工方法科學(xué)合理,優(yōu)質(zhì)、高效、安全、環(huán)保,施工成本較低,體現出了良好的經(jīng)濟和社會(huì )綜合效益。
寬幅城市橋梁多箱分體頂推施工工法在頂推滑道技術(shù)、鋼導梁設計、柔性支墩穩定性控制、寬幅橋梁蓋板結構的橋形和多箱協(xié)調性控制方面有所創(chuàng )新,工藝成熟、完整,實(shí)用性強,整體技術(shù)達到國內先進(jìn)水平,適用于城市架空廣場(chǎng)建設、舊城區基礎設施改造中的鋼箱梁安裝工程,以及跨越交通繁忙路段、河流等復雜工況下的鋼箱梁安裝工程,對城市橋梁設計和施工,具有很強的指導和借鑒作用,推廣應用前景廣闊。