DTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁工法doc 9页.docx
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DTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁工法doc9页
DTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁工法(doc9页)
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DTS型液压顶推设备
顶推架设大跨度钢桁梁法
(92—20工字02号)
铁道部第二十工程局邓红法胡平原
铁道建筑研究设计院李书正尤明伦
中国铁道建筑总公司张德相
一、前言
顶推架设钢桁梁,就是将在桥头路基中线(或在路基外侧拼好后移到线路中线)上拼好的钢桁梁,利用滑移装置和轨道,以顶推设备纵向顶推至预定桥孔,落梁就位。
这是一种新的行之有效的钢桁梁架设方式。
DTS型液压顶推设备,是铁道建筑研究设计院为顶推架设钢桁梁研制的专用设备,由顶推油缸、液压钳臂式锚固器和泵站三部分组成。
1991年,此设备在沪杭复线46号和37号桥进行了试用,结果表明此设备操作简便,架设速度快,方向控制准确,安全省力。
DTS型液压顶推设备顶推大跨度钢桁梁技术已通过了技术鉴定,被认为是对我国传统钢桁梁架设工艺的突破,属国内首创,达到了国际水平。
本技术获得铁道部1992年科技进步二等奖。
二、特点
1.DTS型钢桁梁架设液压顶推设备(以下简称DTS型顶推设备)设计合理,结构新颖,操作方便,安全可靠,速度快,工效高。
2.顶梁和锚固由液压站集中控制,双缸同步,也能单缸操作,故顶梁平稳,梁位、方向控制准确。
3.采用普通钢轨和聚四氟乙烯滑块组成的滑移装置,摩阻力小,故能加快顶进速度,平均达到0.8m/mim。
4.本工法占地少,封航时间短。
5.本工法同浮运法相比,能节约投资49%,比拖拉法少投资39%,经济效益显著。
三、适应范围
在风力不超过5级、水流速度小于2m/s(指浮顶时)的条件下,本工法能架设80m及以下跨度的钢桁梁和96m及以下跨度的八七型铁路应急抢修钢梁。
跨河可采用浮墩,也可用导梁,沪杭复线两座大桥均采用半浮顶推法,故本工法按半浮顶推法介绍。
四、工艺原理
1.顶推油缸一端连在钢桁梁下弦尾端,另一端连在锚固器上,每桁1套。
锚固油缸工作使锚固器紧卡在下滑道中间钢轨上后,顶推油缸则开始顶推,钢梁稳速前进。
当顶推油缸到达预位置时,顶推停止,锚固器随即松开,顶推油缸回程并带动锚固器及泵站小车一同前移,顶推油缸活塞回收后,锚固器再度卡紧钢轨,开始顶推。
如此循环,将钢桁梁顶推前进。
2.当钢梁的悬臂长达到32m时(此时梁尾需加适当配重),用浮墩顶住距梁前端16m处的大节点,然后拆除除梁尾之外的全部上滑道支点,钢梁成简支状态(见图1),再继续顶推,直至到位。
图1半浮顶推原理
3.浮墩随着梁的顶进而前移,其方向用缆绳控制。
4.整个顶推分成桥头移动、悬臂顶推和半浮顶推三个阶段,在悬臂顶推阶段要注意及时拆除悬出的上滑道装置。
五、主要设备
(一)DTS型顶推设备
1.顶推油缸:
两缸,最大行程1600mm,技术速度0~1.35m/mim(见图2)。
2.锚固器:
两套,采用液压钳臂式(见图3),最大锚固力为240kN。
图2顶推油缸
图3液压钳臂式锚固器
3.泵站:
1人操作,顶推、锚固集中控制。
泵站放在特制的小车上,随梁前称。
(二)滑道装置
滑道可以布置在纵梁下,也可布置在主桁下弦节点下面。
一般多采用前者,这是因为其稳定性已足够,无需加宽路基,也不必加长墩、台顶上的滑道。
采用后者时,要求墩顶滑道至少要加长至桁梁节间长的1.25倍,这就要求中间通过的桥墩前后设置庞大的托架,费时费料,故很少选用。
滑道形式有上滑道连续和下滑道连续两种,前者工程量大,耗用材料多,费工费时,成本也较高,故用的较少。
1.下滑道:
铺设6根P50或P43钢轨作为连续滑道,每桁下3根,中间1根兼作顶推设备锚固轨,此轨上每12.5m安设5个楔形防爬器,以承受锚固器的顶推反力。
整个滑道与桁等宽。
2.上滑道:
着重介绍断续式,它设在钢桁梁下弦的大节点处,做法是:
用钢板焊一般形板,板上垫1~2层方木,方木顶面再垫一层钢板,然后将其放在下弦节点下,用螺栓固定在大节点上(见图4),般形板下焊3根小槽钢,使用时扣在下滑道轨头上,在槽钢和轨头之间安放聚四氟乙烯滑块,以减少摩阻力。
图4滑移装置
(三)浮墩
浮墩系由中-60浮箱和六五式军用墩组成。
根据计算,采用12个浮箱组成12m×18m工作平台,于其上拼组六五式军用墩(见图5),台上设6台4英寸潜水泵,用之抽、灌水以控制浮墩的水平和标高,浮墩定位用4台1t卷扬机和2条人拉缆绳来实施。
图5浮墩结构示意
(四)其它配套设备
其它配套设备见表1。
表1配套设备
(五)主要材料(见表2)
表2主要材料
六、施工工艺
(一)工艺流程(见图6)
图6施工工艺流程
(二)施工准备
1.进行现场勘测,调查河床水深、水位变化及流速,据之确定浮墩高度,完成架梁设计,平整场地。
2.拼组浮墩。
首先在岸边适当位置造一台座,在台座上将12个中-60浮箱拼组成18m×12m的平台(见图7),再顺滑道送入水中,设置锚缆将平台固定(也可以在水中直接拼组平台,但有水中作业,不太方便),然后在平台上拼组支撑墩身,按设计加水待用。
图7浮箱平台结构示意
3.按设计图铺设下滑道,然后在其上拼组钢梁。
要注意,下滑道的地基一定要坚实、平整,滑床板与梁节点间的垫木高度需按梁拱度调整均匀,总高度保持在20~25cm。
4.安装顶推设备。
将事先调好油缸同步的DTS型顶推设备顶推油缸的一端连在钢梁下弦尾端的连接件上,另一端连在锚固器上,每桁一套。
将泵站装到特制小车上,并用铁线将小车挂在锚固器座上。
上述完成后连接管路并接通电源,加油进行试运转,一切正常后待用。
(三)顶进工艺
(四)操作要点
1.准备工作完成后顶起钢梁,在各大节点下安装上滑道和滑块,同时整理下滑道并涂油,然后落梁,安装顶推设备。
2.人员就位,开始顶推。
当梁体前端出现悬臂时尾端要相应压重,并逐个取掉悬空梁段的上滑道,同时牵引浮墩至墩前保护位置(此时不设顶部支撑)。
顶推至梁悬出32m时停止顶推,将顶推设备锚固,第一、二阶段即告完成。
3.开始半浮顶推前,浮墩要准确定位,然后搭好墩顶支撑木垛并保证两侧高差不大于5mm,检查无误,则浮箱对称排水顶起E2节点,使E4节点悬空,取掉中间上滑道,再次检查各系统,无误后便可开始半浮顶推。
4.梁体到位后,锁闭DTS设备,浮箱加水,落梁就位后拆除浮墩及顶推系统。
5.方向出现偏差时要停止顶推,纠编方法为:
在桥头顶推和悬臂顶推阶段由单侧油缸纠偏,半浮顶推阶段用浮墩方向缆绳纠偏(两侧缆绳要对应收、放)。
6.顶推时浮墩缆绳收、放要对称。
水位变化超过4cm时,浮箱要对称排水或注水。
(五)注意事项
1.各系统必须在统一指挥下操作。
2.在半浮顶推过程中,设专人观察方向和水位变化,并把观察结果及时报告总指挥。
3.在半浮顶推过程中,无异常情况不得停止顶推。
七、质量控制
施工中除必须严格执行《铁路桥涵施工规范》的有关规定外,还必须满足以下技术要求:
1.加强对工作人员的岗位培训。
2.2台顶推油缸的同步误差不大于10mm。
3.顶推前下滑道装置的滑动面必须涂油,钢轨接头高低差不得大于2mm,滑道中组偏差不得大于20mm,两侧滑道高差小于10mm。
4.顶推过程中,梁前端设中线观测标志,偏差超过50mm时须通知纠偏。
5.顶推速度一般不大于1m/min。
6.浮墩到达处的河床水深不得小于2m,必要时要疏浚河道,以防搁浅。
7.在架设过程中,要保证钢梁倾覆稳定系数大于1.3,浮体倾覆安全系数大于2,倾角小于5°,浮体的承载能力为荷重的1.1倍以上。
八、劳动组织
本工法劳力组织见表3。
表3施工人员安排
九、安全措施
在架设过程中,工作人员必须坚守岗位,集中精力,听从指挥,不得违反操作规则及有关的安全章程。
工法安全措施如下:
1.顶推系统的安装必须密贴,顶推行程控制在1.5m范围内,以利制动及缩短循环周期,控制台司机对此必须严格掌握。
2.在顶推的全过程,安全员必须仔细观察滑道的变形情况,以保证顶推顺利进行。
3.浮箱组拼前必须试压,下水后立即安好方向控制缆(见图9)。
4.为增加浮墩稳定性,在墩顶增设2个保护支撑(见图5)。
5.浮墩在悬臂顶推阶段只作为保护支墩,到半浮顶推阶段,才作为承载浮体。
在顶推过程中,由于载重和水位的变化,需要对水箱注水和排水以保持浮墩墩顶标高,但此举也增加了不安全因素,因此,在半浮顶推开始时,宜调整浮箱一次顶起梁体,使其前端高于后端约10cm,并尽量减少抽排水次数。
6.河水水位受潮水影响时,半浮顶推最好在潮前后半小时之内实施,以减少浮墩调整次数和便于落梁就位。
7.顶推施工宜在风力小于五级的情况下进行。
十、效益分析
根据统计分析,采用本工法架设1孔钢梁比用全浮运法、拖拉法的工效能提高1倍,综合节约投资达39%,若就近工点连续架设,经济效益会更加显著。
本工法工作面小,占地少,封航时间短,故带来良好的社会效益。
本工法架梁速度快,设备安装和操作均较简单,能够满足抢修要求。
十一、工程实例
(一)沪杭复线46号大桥
该桥主跨为1跨2孔(双线)64m栓焊梁,两边孔均为16m低高度PC梁,河流水深大于2m。
施工安排先架栓焊梁,后架PC梁,拼梁场地设在上海端上行线路基上。
1991年4月末开始用本工法架梁,过程为:
上海端16m跨先用六四式军用梁架通,桥台支承垫石以上部分暂不施工(目的是降低落梁高度),钢梁从沪端顶推架设,第1孔梁到位后横移到下行线落梁就位,然后顶架第2孔。
据统计,1孔梁的顶推距离为91.3m,用时114.5min,平均速度为0.8m/min,实测摩擦因数为0.069~0.077,梁就位后纵向偏差6mm,横向偏差8mm,均符合要求。
第1孔架设总费用2.8万元,第2孔仅用了1.1万元。
(二)沪杭复线37号大桥
1991年7月,在此桥用本工法成功地架设了2跨4孔64m栓焊梁,顶推从沪端和杭端两个方向开始,各顶2孔。
据统计,平均每孔梁架设总费用为1.1万元,架梁时半封航,仅封航费就节约了8万元。
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