沈阳快速路工程跨铁路钢梁顶推转体组合施工技术

王振东

（中铁九局集团第七工程有限公司，辽宁 沈阳 110044）

1 工程概况

沈阳市胜利大街快速路（揽军路-浑南大道）工程西起沈阳二环腾飞一街路口，上跨沈山上行线、沈大高速上下行等六条铁路线路，东至胜利大街，而后沿胜利大街向南700m落地。总体设计方案为新建双幅匝道桥将既有二环高架与胜利大街连通，实现二环西向与胜利大街南向互通。上跨沈大高速上下行等五条铁路转体钢梁分为左、右线两部分，其中左线里程为ZK0+321.1～ZK0+453.1，为2×66m连续钢箱梁；右线部分里程为YK1+617.14～YK1+760.14，为2×50+43m连续钢箱梁。高架桥左、右线钢箱梁分别位于既有二环桥北、南两侧，与沈大高速下行线分别相交于沈大高速下行线K392+692.9、K392+651.1，左线斜交86.4°，右线斜交88.1°。钢箱梁全宽12m，均采用单箱双室截面，等高度连续钢箱梁梁高（中心处）2.695m，横坡为单向1.5%。左线钢梁部分线路变坡点ZK0+381.06纵坡为+5.59%和-3.5%，竖曲线=2500m。右线钢梁部分线路纵坡+5.5%，竖曲线=1800m。左线钢箱梁转体部分主梁长50.1+47.2m，总质量约为2069吨（含下部及附属），右线钢箱梁转体部分主梁长50+52m，总质量约为1855吨（含下部及附属）。

2 总体施工方案

2.1 拼装、顶推钢梁

左线转体钢箱梁设计位置位于既有二环桥北侧，转体主墩（临时钢支墩）位于胜利大街西侧非机动车道处。钢箱梁拼装位置位于胜利大街西侧非机动车道处，主梁长50.1+47.2m共计97.3m。拼装平台长度64m，利用“平坡”顶推，顶推水平线高程为57.927m。钢梁分三次拼装、二次顶进，共计顶进66.8m，跨越沈阳市二环桥。左线钢梁顶推支架布置如图1所示。

图1 左线钢梁顶推支架布置图

右线转体钢箱梁设计位置位于二环桥南侧，转体主墩41#位于沈铁火车头佳园内沈大高速线西侧。右线主梁长50+52m。拼装平台长度为64m，利用“平坡”顶推，顶推水平线高程为58.627m，分两次拼装、三次顶进。共计顶进105m，跨越沈阳市二环桥。右线钢梁顶推支架布置如图2所示。

图2 右线钢梁顶推支架布置图

2.2 拆除导梁、整体落梁

钢梁顶推到位后，先用汽车吊拆除导梁，再钢箱梁多点整体落梁。左线落梁最大高差1.994m，右线落梁最大高差4.028m。

2.3 钢梁与墩柱、临时转体墩进行临时固结、拆除支架

左线通过精轧螺纹与临时转体墩连接牢固，右线通过钢箱梁内部安装精轧螺纹与41#墩连接。浇筑41#剩余混凝土和箱梁内配重混凝土进行固结，待混凝土强度达到设计要求后，拆除顶推临时支架。

2.4 钢梁转体就位、合龙成桥

左、右线两个T构同时转体，左线逆时针转体右线顺时针转体，左线转体角度为91.6°，右线转体角度为90°。转动到位后封固转盘，再进行主边跨合龙段施工（跨越沈大高速等5条铁路线路）。

3 钢梁拼装支架、顶推支架、落梁支架搭设

考虑减小支架基础施工时对既有铁路路基的影响，钢梁拼装平台左、右线中心对照设计中线分别外转91.6°、90°。钢梁顶推施工共需设置10组支架，其中左线布置4组C30扩大混凝土支架基础（换填1.5m尺寸7×7m），右线布置5组C30扩大混凝土支架基础（换填1.5m尺寸7×7m）及1组含Ф1.0m钻孔桩的支墩基础。混凝土支架基础为C30钢筋混凝土形式，尺寸为6.0×6.0×1.5m，钻孔桩基础为1.6×5m。每个支架设置4根钢管立柱，每组8根，立柱采用Ф478×10mm钢管，立柱间采用Ф325×8mm钢管焊，上部为H400×400×13型钢为横梁的支架。立柱与连接系采用在厂组装后运至现场整体吊装的方式安装，最后连接纵联杆件。顺顶推方向钢管间距为3.0m，距离基础外侧1.0m；垂直顶推方向钢管距离为2.0m，距离基础外侧1.5m，拼装支架位置随按顶推距离及梁段划分进行现场实际布设。钢箱梁顶推支架与钢箱梁拼装支架同步施工。顶推支架兼作拼装支架和落梁支架使用。顶推支架示意见图3。

图3 顶推支架示意图

4 钢梁拼装

钢箱梁从厂内运输至现场后，采用汽车吊进行架设。钢梁节段吊装到位后，及时安装定位匹配件，匹配件连接应保证箱口截面对角线尺寸、焊缝间隙及板面错位符合允许偏差要求，及时加焊码板固定。满足焊接要求后进行梁段环形焊缝的焊接。每完成一个梁段的安装，复测钢梁桥轴线、标高等数据，作为下一梁段的安装控制依据。

5 钢梁顶推

左、右线钢梁均采用步履式千斤顶的顶推方式。采用步履式顶推的原因如下：1） 钢梁底板在竖曲线上，顺桥向梁底高差较大，利用竖向钢垫块可调整支点处高差。2） 步履式千斤顶顶推时，对临时支墩产生的水平推力很小。3） 通过竖向液压系统的控制，可以自动适应顶推主桥、支架及基础的变形，使顶推更安全可靠。

为保证钢梁纵移稳定，左右线采取“平坡”顶推方式，即以梁底最高点标高加上步履千斤顶作业高度确定为顶推水平线，将钢梁两端调为水平，钢梁拼装时按照此水平线确定安装标高。左线钢梁处于竖曲线的圆曲线上，临时墩转体墩处梁底最高，其标高为56.046m，加上步履千斤顶作业高度1.35m，顶推水平线标高为57.396m。右线钢梁前端梁底标高为53.422m，尾端顺桥向顶推时共设置24个顶推点。根据顶推工况计算，左线临时支点最大5805kN，右线临时支点最大5895kN，选取2台650t步履式液压千斤顶布设在每个顶推点上（2×650×10/5895=2.2>1.5，满足规范要求）。利用“顶”“推”“降”“缩”4个步骤交替进行，即先将钢箱梁整体顶升托起，然后顶推平移油缸向前推送一个行程，将钢箱梁整体下降置于竖向支承结构上，顶推平移油缸再缩缸到底，完成一个行程的顶推，继而进行下一个循环，通过往复顶推步骤，最终将钢箱梁顶推到设计位置。

6 钢梁落梁

落梁采用多点同步落梁的方式，左线小里程落梁高度1.994m，大里程处落梁高度1.666m。右线小里程处落梁3.855m，大里程处须抬高0.14m。钢箱梁顶推到位后，更换落梁千斤顶并设置落梁垫片。安装液压同步顶升系统设备，包括液压泵源系统、顶升器等。调试液压顶升系统，确认无异常情况后，开始落梁作业。每次落梁高度控制在100mm以内，直至每点落梁到位。另外为防止梁体在落梁过程中梁体发生滑移，在转体主墩处落梁支架与钢箱梁底板设置限位装置[3]。

7 钢梁与转体墩固结

在钢箱梁跨二环完成顶推后须拆除临时支架，并进行转体墩与钢箱梁的体系转换，形成临时固结并达到待转条件。

左线转体临时墩，立柱采用支墩立柱采用Ф609×10mm钢管3×3布置，钢管柱底部采用法兰盘与基础预埋钢板焊接，钢管柱连接以及柱顶用法兰+锚栓形式，总体高度13.19m。立柱间采用Ф325×8mm钢管焊接，使临时支墩形成整体。柱顶纵横向采用三拼I56a工字钢作为主梁，横向工字钢横梁与梁体采用φ32mm精轧螺纹钢筋作为临时固结。

右线41#转体主墩，临时固结采用在转体墩柱中预埋直径32mm的精轧螺纹钢筋并浇筑混凝土，将墩柱与钢箱梁固结成整体的形式。共设置精轧螺纹钢筋40根，每根长度为3.11m。在施工墩柱时保留2m高墩顶不进行施工，当顶推就位后根据预埋精轧螺纹钢筋位置进行墩身剩余段混凝土施工，同时进行钢箱梁内固结混凝土，墩身及钢梁间固结混凝土浇筑，保证固结的整体精准、稳定。右线41#转体主墩顶锚固如图4所示。

图4 右线41#转体主墩顶锚固立面（单位：cm）

8 钢梁同步转体

采用两个T构同时转体，左线T构逆时针转体，右线T构顺时针转体，左线T构长50.1+47.2m，右线T构长50+52m，转体部分自西向东共跨越5条铁路，依次为沈大下行线、沈大Ⅲ线、沈大上行线、沈大高速下行线、沈大高速上行线。转体系统由上盘、下盘、转体支座、撑脚、滑道、牵引索、牵引反力座、转体牵引体系、助推系统、限位装置及微调系统组成。两套智能连续转体千斤顶等力、连续平稳施加平衡力，以转体支座中轴为圆心转动至设计位置。左线采用平衡转体，由于转体T构为不对称，先经过理论计算进行初步配重，再进行精确称重、配重。右线由于转体T构要上跨40#、42#墩，为保证梁体上跨42#墩有足够的安全距离（42#墩未施工垫石高度为15cm，支座高度为22cm，楔形钢板2.5cm，合计39.5cm。该处梁体下挠27.9cm，41#墩小里程侧撑脚下落1cm，42#墩顶处梁底提升22cm。最后42#墩处梁底到墩顶高差33.6cm），因此采取40#墩转体后浇筑，转体部分采用小里程侧撑脚“落地”的不平衡姿态转体。

最后封锁铁路线正式转体，左线转体角度为91.6°，右线转体角度为90°，转体时间按照0.01～0.02rad/min计算，转体共需时间约80～90分钟。

9 线形调整、合龙成桥

钢梁转体到位后，按照先调整高程，再调整水平轴线的顺序，将钢梁初步调整到位。调整就位后，先在撑脚和滑道打入钢楔并焊牢，然后进行上、下转盘封固施工。

左线钢箱梁转体前需要搭设合龙临时支架，用以箱梁转体就位后的支护稳定以及合龙段钢箱梁拼装支撑。临时支架基础采用钢筋砼扩大基础，立柱采用钢管制作而成。左线小里程设两处支墩，大里程设置1处，每处设置12根立柱，钢管支架采用φ478×10mm，支架连接系采用φ325×8mm。上部为HM488×300型钢为横梁的支架，扩大基础为3m×12m×1m。在临时支架上用千斤顶将转体部分钢梁调整到成桥线形高程，再拼装合龙段。合龙段采用整体吊装方案，一次焊接成型，左线小里程处27.9m分为4段、大里程处6.8m分为2段，分别进行吊装焊接，最大节段质量为75.61吨。合龙段钢梁安装成型后，再安装11#墩支座及浇筑垫石混凝土。待垫石混凝土强度达到100%后，拆除临时转体墩，拆除临时支架，完成体系转换。左线合龙支架布置如图5所示。

图5 左线钢梁合龙临时支架布置图

右线钢梁，在40#、42#墩旁设置辅助支架。辅助支架形式同左线临时支架。利用辅助支架，采用千斤顶将钢梁调整到成桥高程。安装40#、42#墩支座，浇筑垫石混凝土。待混凝土强度达到100%后，拆除辅助支架。右线辅助支架布置如图6所示。

图6 右线钢梁辅助支架布置图

10 结语

该工程采用顶推解决了钢梁跨越既有二环高架桥拼装桥梁，利用转体解决了跨越既有铁路，使沈阳二环实现了“南移”。顶推、转体两种工法结合，给工程项目施工提供了更多的可行性，总结以下4点收获，期望能给予类似工程一些借鉴。1） 步履式千斤顶顶推方式适合于对顶推速度要求不高、不受封锁时间影响情况的施工，大约每小时2～3m。它减小支架水平推力，更适应支架和基础变形。2）临时转体墩应用，解决了因临近既有铁路太近无法利用主体桥墩进行转体的情况。3） 右线41#转体主墩二次浇筑，解决了临时固结在转体墩柱中精轧螺纹钢筋预埋的问题。4） 通过“主动”不平衡转体，解决了梁体上跨墩柱高差的问题。