武金料
杭黄铁路有限公司 浙江 杭州 340322
[摘要]：近年来，由于国内经济发展迅速，全国各地对于高速铁路的建设持续上升，大量既有高铁线路扩建侧式站房和高架站房及新建跨线天桥。由于既有高铁线路施工条件和场地原因，大型起重机械设备无法进场，在保证高铁线路正常运行条件下，实现既有线上新建天桥质量、安全和进度目标。通过对杭绍台铁路临海站空间桁架结构体系跨甬台温线天桥施工研究，采用步履式顶推施工技术，对营业线施工具有现实推广意义。
[关键词]：高速铁路 既有线 跨线天桥 顶推 技术 研究
1、工程概况
杭绍台铁路临海站为甬台温和杭绍台铁路并线设置的共用车站。车站建设需拆除既有甬台温站房，原址新建一座侧式站房（19458.58㎡），在对向杭绍台场新建高架候车室（7481.62㎡）及两座站台雨棚（6378.88㎡），两座站房跨甬台温线通过三座钢结构天桥联通，三座天桥建筑面积1876.3㎡，中部12米宽天桥（470t）用于联通两座站房，两侧两座9米宽天桥（430t）用于检票进站，三座天桥总长度均为50.15+9.1 m（两跨）m。
2.总体方案
2.1施工方案确认。一般天桥等大型钢结构工程多采用 汽车吊等起重设备逐个吊起单个构件（或少数构件组成的单元部品）至设计位置进行空中拼装，或者搭设临时支撑系统进行拼装，这些工艺已经十分成熟，操作简单，进度较快，同时安全可靠。但本工程涉及运营中的高铁线路，场地十分有限，若长期停运，造成铁路运输损失，影响老百姓出行，对当地社会、经济等也将造成极大损害。通过对经济效益、社会效益、营业线施工质量安全等方面多次论证，最终确认采用高架站房一层顶板+临时钢结构尾端平台作为拼装平台，站台面设置临时支撑，采用步履机以顶推的方式完成天桥跨线施工。
2.2分段拼装技术。通过分析构件尺寸和结构数据，对其进行合理分段。第一节段拼装完成后向前顶推，空出场地以进行第二节段的拼接，如此反复。通过4次拼装5次顶推，实现在较小区域内完成大型构件的拼装。
2.3端部引导技术。通过在构件端部加设大幅缩减截面且下弦杆略作上扬的导梁，确保顶推阶段悬挑长度的同时大幅减少其荷载，同时保证了及时将悬挑状态转化为简支状态，有效减少构件端部悬挑长度和时间。
2.4动态定位技术。每顶推完成5个行程，对构件的挠度、水平位置及方向进行观测定位，发现问题及时采取措施进行纠偏，确保顶推安全，位置准确。
2.5步履式顶推技术。竖向千斤顶顶起承重构件，水平千斤顶完成向前顶推，竖向千斤顶收缸回程后将构件放置在搁墩上端，千斤顶回油完成一个行程的顶推工作，重复这一过程最终将整个构件拼装并顶推到位。
2.6交替落梁技术。通过交替拆除组合成构件和步履机的支座垫块，将构件整体标高下落至设计位置。
3.施工工艺及要点
步骤1：安装步履机与平台。在步履机安装平台前，先根据构件尺寸、重量等参数计算、选择适宜的步履机型号和数量以及布设位置，然后根据设计图纸放出顶推方向线和平面位置线。步履机的安装平台采用搁放平台支架方式。该方式主要由一个搁墩、一台步履机、分配梁及垫块若干以及一个搁放平台组成，分配梁及搁放平台一般采用钢箱梁或由多块H型钢拼接而成。
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搁放平台支架方式
步骤2：拼装结构主体第一节段。将构件第一节段的下弦杆放置于布设完毕的步履机上，然后进行其余斜杆、上弦杆等部位的拼装。导梁可与主体同步拼装，也可待第一阶段拼装完成后再行拼装。
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步骤3：顶升构件。通过控制系统伸缸到设定活塞行程，顶升竖向千斤顶将钢箱梁顶起，离开搁墩距离（控制在20mm左右）。每次顶升升距离为30mm左右，需要用时20秒左右。如下图所示：
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顶升千斤顶升梁
步骤4：前移构件。构件顶升完成后略作静置，迅速检查各部位状态，确保构件无形变、倾覆等隐患，确认各步履机工作正常后，通过控制系统同步控制所有处于顶升状态步履机的水平千斤顶伸缸，通过位移传感器将设定好的距离反馈给控制系统，推动水平千斤顶将钢箱梁前移。水平顶推600mm需要用时40秒左右。如下图所示：
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水平千斤顶前移
步骤5：水平千斤顶收缸回程。完成一个顶推行程后，再次迅速开展检查，确认无误后控制各步履机水平千斤顶收缸回程600mm，需要用时40秒左右。水平千斤顶收缸回程原始状态，完成一个行程顶推，循环施工，顶推第一节段至预订位置。如下图所示：
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水平千斤顶收缸回程
步骤6：竖向千斤顶收缸回程。当水平千斤顶达到设定距离后停止工作，顶升千斤顶活塞缩缸回程，使得构件主体落到搁墩上去，进行力系转换。回程30mm需要用时20秒左右。如下图所示：
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竖向千斤顶收缸回程
步骤7：拼装结构主体第二节段。调整步履机布置，然后参照“步骤2”-“步骤6”进行第二节段、第三节段、第四节段、第五节段的拼装，就可以实现其整体拼装以及顶推平移。完全顶推到位后拆除端部导梁。如下图所示：
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顶推就位并拆除导梁
4.整体落梁
4.1根据高差数据制作垫块若干，每片垫块高度不超过100mm（竖向千斤顶最大行程150mm），用垫块叠加组合成支座支垫于步履机及钢梁下方。
4.2在下弦杆上焊接吊耳，将步履机与吊耳用手链葫芦吊起固定，然后抽离步履机下方一层垫块。此时步履机（回程状态）顶面离钢梁底面120mm-130mm，此值应在方案设计阶段固定，用以反推临时支撑及步履机、支墩等设施的标高设计。
4.3步履机起顶150mm，此时支座垫块顶端离钢桁梁底部约30mm。拿掉支座上方1层100mm高垫块。此时支座垫块顶端离钢桁梁底部130mm。
4.4步履机顶升顶回程150mm，此时步履机顶面离钢梁底面20mm。再按步骤（2）抽离步履机下方1层100mm高垫块，此时步履机顶面离钢梁底面120mm。
4.5依次循环落梁步骤（2）至步骤（4），直至钢梁落至设计标高为止。
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5.空间桁架结构体系顶进前工作
5.1分节施工的天桥达到设计及规范要求，具备顶推条件，即天桥空间桁架结构体系完成（除地面混凝土、饰面板及墙面装饰和吊顶未施工）、钢结构防腐涂料、防火涂料完成，所有焊缝表面均作了外观检查，焊波均匀，焊缝饱满，不得夹渣，有裂纹，未融合气孔，施工单位一级焊缝100%进行超声波检测，二级焊缝对每条焊缝长度的20%，且不小于200mm进行超声波探伤检测。建设单位按规范对焊缝进行第三方检测并合格。经施工单位自验，监理验收合格后方能进行顶推。
5.2.营业线施工，施工方案经过上海局集团公司相关部门审查，与设备管理单位签订安全协议，上海局集团公司下发了天窗点施工计划（Ⅱ、Ⅲ加强、）。根据天窗点等级施工协调小组到位，负责组织相关部门和单位协调解决营业线施工、运输、安全等问题。负责组织施工现场预备会、点名会、总结会。现场把关人员开展全过程监督，及时发现处置各类突发情况。
5.3天桥顶推作业开始前，组织有关人员，检查施工前的准备工作，检查各项安全措施的落实，施工单位检查顶推设备，现场照明，施工用电、危险品使用管理、施工防护等工作，各设备管理单位依据规定进行履行监管职责。各项工作按照伤上海局集团公司营业线施工安全管理实施细则《上铁运（2019）129号》要求到位后可以顶推。
6.天桥顶进质量安全控制要点
6.1钢屋（托）架、桁架、梁及受压杆件的垂直度和侧向弯曲矢高的允许偏差应符合规定；钢柱、檩条、墙架安装的允许偏差符合规定。
6.2当钢桁架（或梁）安装在混凝土柱上时，其支座中心对定位轴线的偏差不应大于10㎜；当采用大型混凝土屋面板时，钢桁架（或梁）间距的偏差不应大于10㎜。
6.3天桥拼装及顶推施工过程预防物体打击、机械伤害、起重伤害、触电、火灾、高处坠落、倾覆和坍塌事故等。
6.4现场管理及带班人员须经进营业线施工培训并取证后方可进线作业。
6.5对所用进场人员进行三级安全教育，凡从事电器、起重等特殊技术工种的工人，必须接受特种作业安全培训，通过考试取得“特种作业安全操作证”者才能上岗操作。
6.6各类机械操作人员必须取得操作上岗证，不准操作与证件不相符的机械，不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作。
6.7防护人员必须经过营业线电气化铁路施工安全培训，准确掌握相应作业的安全风险和安全措施，并经考试合格后方可上岗。
6.8在大风（超过六级）、大雨、大雾等恶劣天气下严禁作业。
6.9大型机械作业水平投影距离距接触网立柱外缘必须大于2m。
6.10施工作业过程中，人材机须与接触网保持2米以上的安全距离；
6.11停电封锁施工过程，确保施工材料等不触碰道接触网以及相关设备，避免触碰引起的设备损伤。封锁施工过程中，应对施工区域内可能影响的接触网设备周边设置醒目的标准，警示作业人员，接触网承力索按照要求设置预绞丝。
6.12确保天桥主体与接触网的垂直距离。顶推过程中，天桥主体下沿距AF线2.16米；落梁完成后，天桥主体下沿距接触网承力索距离为2.56米。
7 .效益分析
7.1经济效益。由于采用了分段拼装技术，拼装平台仅需满足部分节段长度即可，大幅缩减了搭建平台的费用，临海站天桥长约58m，现场采用部分高架站房一层平台作为其拼装和顶推平台，宽约34m，节约平台建设费用如下：
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7.1.1由于采用本技术，施工期间无需高铁线路停运。根据施组计划，临海站三座天桥全部安装完成约需100天工期，若此期间线路停运，将直接造成约4500万元经济损失，同时将对地方经济发展造成不可估量的损害。
7.2社会效益。分度拼装及步履式顶推施工技术对现场场地要求较小，构筑物可在设计位置以外逐段完成拼装，然后用此技术将构筑物推移就位。对于跨高铁线路相关工程，此特性可极大地减少对既有线线路的影响，仅需少量天窗封锁即可，无需长期停运。
7.2.1采用步履式顶推无需在线路上设置起重设备或支撑设施，对线路质量无影响，确保行车和旅客安全。
8.推广应用效果
杭绍台铁路临海站跨线天桥应用本技术，目前已完成3座天桥的顶推作业，施工过程安全可控，全部顶推就位仅需5次天窗封锁，对临海站及天桥下方甬台温线线的持续运营影响极小，在确保施工质量、安全和工期的前提下，保证了当地群众的出行方便，同时避免了起重设备、支撑设施的安拆、维护费用以及线路长期停运带来的巨大经济损失，社会效益和经济效益十分显著，得到了上海局集团公司及相关设备管理单位一致认可，具有推广意义。
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1#、2#、3#天桥顶推完成
[结束语]本文通过了对高铁建设过程的分析，展现出了钢箱梁顶推施工技术的流程和所面临的技术问题等，当前高铁建设也主要面临着技术的缺失，要加强对于高速铁路施工过程中步骤的控制，同时也要加强管理，通过所有施工人员的努力，来使高速铁路的建设质量更上一层楼。
[参考文献]
[1]李述慧.基于顶推法施工的连续钢箱梁桥结构设计分析[J].中国市政工程,2018(04):60-63+110-111.