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上跨既有线桥梁整组拆除与安装综合施工技术研究

来源:汇智旅游网
文章编号:1009—4539(2017)07—0038—05 ・桥梁工程・ 上跨既有线桥梁整组拆除与安装综合 施工技术研究 薛俊峰 (中铁二十局集团第三工程有限公司摘重庆400065) 要:以西临高速公路改扩建项目上跨陇海线旧桥整组拆除与安装施工为例,介绍了跨越繁忙铁路干线的既有 旧桥换梁整组拆除专用吊架安全措施 桥梁整组拆除与换梁安装施工方案以及关键技术、安全措施等,为类似工程提供了借鉴经验。 关键词:既有线中图分类号:U445.6 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1009—4539.2017.07.010 Research on the Construction Technique of Whole Group Demolition and Installation Crossing over the Existing Bridge Xue Junfeng (China Railway 20 Bureau Group 3 Engineering Co.Ltd.,Chongqing 400065,China) Abstract:Based on the old bridge dismantling and installation construction crossing over the Lanzhou—Lianyungang Railway in the reconstruction proiect of Xi’an—Lintong Expressway,this paper introduced the constuctrion scheme of whole group demolition and beam-replacing installation for the existing bridge across the busy tunk rairlway,as well as its key technology and safety measures,which could provide reference orf the similar projects. Key words:existing line;replacing girder of old bridge;whole group demolition;special hanger;safety precautions 工程概况 临潼~西安段高速公路是《国家高速公路网规划》 中横向线连云港一霍尔果斯高速公路(G30)在陕西境 内的重要组成路段,同时也是陕西省交通运输主动脉。 线路于Kl18+712.502(公路桩号)上跨陇海铁路 (K1048+682.5),桥位处路线平曲线半径5 500 in,纵坡 1.266%,路线与铁路的交角为26.45。。原路采用 羹羹 增加13片,右幅增加l4片,并更换老桥承载力不足 的44片17.2 ITI T梁,加宽后整桥向铁路方向延伸总 长为161.6 nl。老桥44片T梁共划分为l0组,最小 组2片,最大组5片,最大组重量达到138 t。 恤-r士宫 ‘ 肥一 术 1—17.2 111 T梁跨越,与铁路垂直布梁,斜桥正做, 桥下净空7.8 m。桥位下方陇海铁路为挖方路基, 最大挖深9.6 m,桥位处为陇海线直线段一级电气 化双线铁路,两股轨道,Ⅲ型混凝土枕木,线间距 4 m,南侧轨道中心距既有西安侧桥台4 m,北侧轨道 收稿日期:2o17一o4—2o 2.1 方案选择 本工程开始准备了3种施工方案:方案一,用大 吨位吊车逐片拆除旧梁及安装新梁;方案二,采用 龙门吊逐片拆除旧梁及安装新梁 ;方案三,采用 架桥机整组拆除旧梁并逐片安装新梁。根据本项 目工期紧、安全风险高、既有线上作业施工干扰大 差全作者简介‘ 旱:主栗镂三  甲 坌’男’高级工程 科垫 主要从事桥梁施工及技  ~(J15…-0…4B)~ 等特点,嘉妥 施工 从施工工期、施工安全性、寸 铁路营业线天窗 了 38 铁道建筑技术RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 201 7 f07J ・桥梁工程・ 选,结果表明,方案三工期最短,安全性最高,天窗 点需要次数最少,利用既有架桥机加装专用吊架成 本最低,所以最终选择方案三为实施方案。 2.2方案介绍 22 m;安装30 m箱梁时,使用跨径35 m。旧桥17.2 m T梁共l0组联,其中最大编组为5片T梁一组联,单组 长度17.2 m,宽度10.9 m,高度I.3 m,单组自重为 138 t;通过对旧梁沥青层与铺装层铣刨,梁体两端 本桥拆除与安装采用局部切割+整组吊运+ 单片安装的方法依次进行施工,即采用架桥机配合 专用吊架对旧桥17.2 m T梁分组整体吊装拆除、同 步依次更新逐片架设17.2 m T梁。具体如下: 第一阶段,采用双导梁架桥机先后完成旧桥两边 27片新增30 m箱梁架设,其中左幅l3片,右幅14 片,为旧桥T梁整组拆除移位提供工作面创造有利条 件 J。第二阶段,根据既有桥梁沉降缝设置情况,沿 沉降缝分组,每组2—5片梁,各组之间切割分离,然 部分翼缘板人孔位进行切除,减轻单组自重,将单 组总荷载控制在130 t以内。新单片17.2 m T梁起 重量25 t,单片30 m箱梁起重量95 t。综上,架桥机 主要性能及技术参数均满足施工要求。 3.1.2专用吊架设计与受力检算 (1)吊架结构设计与工况 采用自行设计钢结构专用吊架,由型钢组拼而 成,共分3层,单件自重3 t,在架桥机导梁前后端各 后申请天窗点l0个,分10次,每次吊装拆除T梁一 组,采用架桥机配合专用吊架对旧桥17.2 m T梁分 组整体吊装拆除。施工中按照既定施工顺序,先将旧 桥T梁整组垂直提升至旧桥面高度50 cm以上,再水 平吊移至未拆除的旧桥面或已完成架设的30 m箱 布置一组。其中每组第一层、二层采用140工字钢 2根,长度分别为l0.6 1TI、5.6 1TI,第三层采用H35 型钢2根,长度2.2 m。工字钢或型钢之间采用缀 板连接,层与层之间采用满焊,再用+25精轧螺纹 钢进行竖向机械连接成整体。专用吊架与架桥机 吊具采用 ̄bl00钢销连接。在旧桥每片T梁两端底 部预设底托小横梁,单个底横梁采用[20B槽钢双背 满焊而成,单件长度50 cm。起吊时,将专用吊架与 梁桥面上,采用2台80 t汽车吊配合吊装移位,再将 旧桥T梁整组就近转移至桥位以外的路基上,采取 机械分割解体,进行破碎外运弃置。拆除旧梁的过 程中,同步采用架桥机逐片架设新梁。 2.3施工工艺流程 每端整组T梁的底横担使用5组精轧螺纹钢竖向连 接成整体,见图2。 2140b… . 旧桥T梁整组拆除及安装施工工艺流程见图1。 施工准备 1l 2H35/ 面 _■ Il l f I I lnlrl1  lI I lI I f I 改装架桥机 l 铣刨T梁范围旧沥青路面 l ● 图2专用吊架结构设计(单位:cm) 架桥机就位f 切割梁端上下人洞 及解除限位挡块 ● ● l 停电封锁线路 (2)专用吊架受力检算 专用吊架按140 t受力计算,采用MIDAS软件 建模进行受力分析。计算三维模型见图3,主梁应 力计算见图4。 l 架桥机调式及过孔H 依次拆除1o联T梁 H T梁机械分割 I 安装l7.2mT梁 I 移除架桥机 IT梁破碎外运 图1 T梁整组拆除安装施工工艺流程 3施工关键技术 图3计算三维模型 图4主梁应力计算 3.1 架桥机及专用吊架结构设计与受力检算 3.1.1 架桥机受力分析 3.2 旧桥T梁整组吊装拆除施工技术 采用双导梁架桥机,额定起重量150 t,最大跨 径40 rll。在旧桥拆除及更新17.2 mT梁时,使用跨径 铁道建筑技术(1)箱梁架设…。铺设双导梁架桥机平行作业 轨道,采用架桥机先后完成27片30 m箱梁架设,其 39 RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2O77f07J ・桥粱工程・ 一中左幅13片,右幅14片,为旧桥T梁整组拆除移位 组,共需开设天窗点1O个。先拆除南侧第一联, 架桥机横移到跨中部位停稳后,天车行走至吊 提供工作面。 (2)旧桥面沥青路面及铺装层的铣刨。在“天 窗点”外,先用道路切割机将沥青层及铺装层全部 铣刨清理,再采用小型液压破碎机及风镐进行拆 除 J,清除废渣料运至桥面外,再用装载机集中装 入自卸汽车外运弃置。 (3)切割梁端上下人洞及解除限位挡块。利用 “V停或垂停天窗点 』,’,在旧桥T梁翼缘板适当位 最后拆除北侧第十联。 梁位置。左右两边各5个人,分别在T梁底部腹板 位置配合梁面工人,将直径32 mm精轧螺纹钢各 1根,从腹板两侧吊装孔穿过,并固定在T梁腹板底 横担(底横担采用E2oB槽钢双背满焊,长度50 em) 与梁面吊架上。天车横梁与吊架采用4根直径32 nlnl 精轧螺纹钢进行对称连接,所有精轧螺纹钢均采用双 置,采用金刚石片锯开设窗口,每组梁两端各5个上 下人洞,洞口尺寸为1.0 m x1.5 m、1.0 m X3.0 m。 完成人洞切割后,采用汽车吊将已切割人洞部分 的翼缘板吊运至场外弃置。通过人洞将已加工好的专 用吊篮安放至预定位置,再由工人操作扁式千斤顶至 支座垫石前端,每片T梁腹板两端各布设2个扁式千 斤顶,共20个。利用梁端扁式千斤顶同步将整组T 梁顶起,并解除T梁两侧的挡块约束。采用取芯机在 T梁翼板处开设吊装孔,钻孔直径100 mm,孔位距梁 端1 m,腹板两侧孔位间距0.5 111.,见图5。 1.5×1 矩形人孑I 一J甲隔 友边梁 ‘中梁 L I 螺帽拧紧,确保受力均匀。 吊装前,经详细检查架桥机与吊架、吊具连接 部位,特别是架桥机支腿部位是否处于悬空状态, 清理干净梁顶杂物,并采用兜底措施,防止吊装过 程中出现坠物。安装就位后先吊紧吊架,检查是否 受力均匀,是否受力,如不均匀松天车吊勾,直至调 平后再起吊。 架桥机两端缓慢匀速提升,先将旧桥T梁整组 垂直提升50 cm,最终底横担底部提升到既有桥面 上20 cn'l左右。架桥机暂停提升l rain,再水平吊移 至未拆除的旧桥面,或已完成架设的30 m箱梁桥面 切棹 腹板 3×1 一, 0 一中粱 中粱 边粱— △I \矩形人孑【 _‘ 厶 10 cm 切掉 』I 中隔j I 、 吊装孔 ・桥梁工程・ 架设顺序号依次排列备架,2台80 t汽车吊已准确 到达预定位置,完成各项准备工作。在“垂停天窗 点”内,采用2台80 t汽车吊逐片安装更新17.2 in T梁,由专职指挥人员统一指挥吊车起吊、移梁、落 梁、就位。与此同时安排26个工人,同步安装湿接 缝模板及焊接隔板连接钢板,并将T梁临时固 结¨¨。共开设天窗点10个,每次完成新T梁架设4 —组梁同时顶升20 om左右,检查并确认本组梁和周 边结构完全分离;二是起吊专用吊架两端用手拉葫 芦和架桥机导梁连接固定,防止起吊后整组梁横滚 或摆动;三是架桥机停止移动后要用专用铁鞋辅助 制动,确保架桥机不滑溜;四是切割人孔过程中,切 割体要全程悬吊牢固,防止坠落。 5片,依次完成旧桥换梁44片。 上跨陇海铁路桥旧梁更换施工工期紧、任务 4效益分析 方案优化后,铁路天窗要点较原计划减少48 3.4机械设备组合配套技术 重,工序交叉多,安全风险高,组织协调与“天窗点” 难度大,有效时间短且无法连续给点。其平行施工 工序包括:人洞切割及吊运、吊装孔钻孔、T梁整组 拆除、T梁架设、湿接缝模板安装、隔板连接及湿接 缝混凝土浇筑及拆模。经多方协调,每个天窗点只 有1 h(凌晨1:30—2:3O),扣除铁路局电务段前后 断电、送电时间,实际有效时间只有45 rain左右,且 个,提前工期3个月,至少降低机械投入费用180万 元。累计降低施工成本339.9万元,经济效益显著。 同时实现了安全、高效、快速、有序地完成任 务,为高速公路全线顺利通车提供了有力保障,得 到了陕西省交通厅及西铁局高度评价,为企业赢得 了荣誉。 5结束语 通过上跨陇海铁路桥IEt桥T梁整组拆除及安 装施工,验证了架桥机配合自行设计加工制作的专 每周一至周四各一次,只有4个垂停天窗点,以最大 限度减少对既有铁路运营的干扰影响。主要施工 机械设备配置见表1。 表1 主要施工机械设备配置 序号 机械名称 型号 单位 数量 用途 备注 用吊架,用于上跨既有线桥梁单组大吨位、大体积 构件整组拆除与安装施工的技术先进性和经济实 用特色,对确保项目安全、质量、进度、效益起到至 关重要的作用,积累了既有铁路桥施工技术新经 验,为今后类似工程提供成熟的技术储备。该项技 术成果在集团公司尚属首次,达到了国内领先水平。 (1)施工前,高度重视各类结构与构件受力分 析及检算,以保证足够的安全度。 (2)在承载能力不足的桥梁整组拆除与安装施 1 双导梁架桥机 150 t △ 口 2 4 5 7 8 1 旧桥整组拆除 4 吊装孔钻孔 直径10 cIr 专用吊架 墙锯机 绳锯机 汽车吊 汽车吊 70 t 组 2 l13桥整组拆除 自重3 t 切割砼 切割砼 3 金刚钻芯机 HZ-15 △ 口 KT 2 套 4 TD-22 套 2 QY8O t △ 口 QY25 t △ 口 6 扁式千斤顶 50 t △ 口 20 解除挡块约束 2 T梁架设及旧 梁移至场外 3 喂梁、人孔 混凝土块吊运 工中,尤其对于上跨既有线施工的灵活应用,需科 学管理,精心组织,合理分组,切勿生搬硬套,保证 施工方案可行。 (3)加强技术交流,不断总结积累既有线桥梁施 工新技术,以科技密集型代替劳动密集型,提升企业 9 臂架汽车泵 37 m 10 液压破碎机 HPT △ 口 台 1 1 湿接缝砼 浇筑入模 原旧桥铺 装层破除 现代化管理和桥梁技术创新能力,实现效益最大化。 3.5安全防护措施 3。5.1安全管理措施 制定安全技术及组织防护、人员安全及施工现场 参考文献 [1] 中交第一公路工程局有限公司.公路桥涵施工技术规 范:JTG/TF 50—2011[s].北京:人民交通出版社, 2011:22—24. 管理防范、大型施工机械安全管理、高空作业与临时 用电、施工过程安全检查与安全防护等具体措施。 3.5.2安全技术措施¨ 一[2] 中华人民共和国交通运输部.公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计规范:JTG D62—2012[S].北京:人 41 是每组旧梁拆除起吊前,先采用千斤顶对整 铁道建筑技术RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2017f07J ・桥梁工程・ 民交通出版社,2012:140—145. [8] 胡江波.上跨既有营业线桥梁拆除技术浅谈[J].工程 技术,2016(12):260—261. [3] 周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北 京:人民交通出版社,2001:178. [9]王维新.铁路既有线桥梁拆、换梁施工技术[J].河北 企业,2008(1):55—56. [4] 陈希茂.预应力混凝土连续梁的切割拖拉移除技术研 究[J].铁道建筑技术,2016(10):14—17. [1O]叶来才.采用汽车吊架设上跨铁路既有线公路桥梁施 工技术[J].城市建设理论研究,2013(9):56—59. [5] 陈建红,伍莲桥.拆除既有公跨铁施工技术[J].城市 建设理论研究,2014(9):42—44. [11]陈飞.上跨铁路既有线架梁施工技术探讨[J].工程技 术,2017(2):125. [6] 朱红良.迎晖路跨成昆铁路既有桥梁拆除施工技术 [J].铁道建筑技术,2012(6):25—27. [12]中华人民共和国交通运输部.公路工程施工安全技术 [7] 任作良.浅析拆除既有上跨铁路桥梁施工技术[J].建 筑工程技术与设计,2016(13):13—15. 规范:JTG Fg0—2015[s].北京:人民交通出版社, 2015:28—30. (上接第25页) 理l生质合格时,通过增加碾压次数可使压实系数K 满足要求;而对于填料的力学性质(压缩性),一般 4.3基床以下路堤填料对比试验 在最优含水率状态下,完成了基床以下路堤填 料的压实系数K与落锤式填料质量检测仪测试结 果Js的对比试验,如表2所示。 表2基床以下路堤填料压实系数K与落锤式 填料质量检测仪测试结果的对比试验数据 1 2 3 而言压缩性小的土易满足地基系数 。要求,压缩性 大的土则不易满足。因此,在填料的可适用性检测 rL 中有必要增加力学特性的室内检测判断方法及标 1J l 准,完善铁路路基填料的选择体系,避免填料选择 Illm 的盲目性。 序号 压实系数 沉陷值1 沉陷值2 沉陷值3 平均值S O.85 O.86 O.87 0.993 0.889 0.786 0.941 0.809 O.8O4 0.901 0.838 0.766 0.945 0.845 0.785 (2)本文提出了采用落锤式动态检测法检测路 基填料的适用性,该试验方法简便快捷,克服了传 统CBR试验方法操作过于繁琐,周期较长的不足。 4 5 6 7 8 9 O.88 O.90 O.92 0.94 0.93 O.95 O.681 0.537 0.596 0.566 0.606 0.467 0.657 0.583 0.573 O.57l 0.598 0.434 0.569 0.545 0.591 0.553 0.583 0.431 0.636 0.555 0.587 0.563 0.596 O.444 并通过对基床底层及基床以下路堤填料的对比试 验,验证了土质均匀状态下,填料的物理指标压实 系数K与落锤式填料质量检测仪的指标测试结果 相关性良好。因此采用该试验方法的测试结果评 价填料的适用性具有可行性。 参考文献 中国人民共和国铁道部.高速铁路路基施工质量验收 10 O.96 0.471 0.455 0.442 0.456 从室内试验结果上看,如图3所示,压实系数K 与落锤式填料质量检测仪测试平均沉陷值.s的相关 关系为0.92,相关性高。 标准:TB 10751—2010[S].北京:中国铁道出版社, 2010:62. :: 0. 0. 懈0. 国家铁路局.高速铁路设计规范:TB 10621—2014 [S].北京:中国铁道出版社,2015:42—43. 邢亮.高速铁路路基边坡压实质量检测技术研究[J]. 毂 0. 铁道建筑技术,2016(1):1—4. 孙嘉良既有线铁路路基密实状态检测方法研究[J]. 铁道建筑技术,2015(1):1—3. 平均沉陷值 0. 中国人民共和国铁道部.铁路工程土工试验规程:TB 10102—2010[S].北京:中国铁道出版社,2010:273 —图3基床以下路堤填料压实系数与平均沉陷值S散点图 5 结论 (1)填料的物理性质(通过粒径、组别控制),物 42 291. 严红.高速铁路路基粉质黏土填料物理力学特性试验 研究[D].成都:西南交通大学,2011:30—32. 铁道建筑技术RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 201 7(o7l 

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