中铁十局第四工程有限公司项目部工程部 江苏省徐州市 221000
摘要：本桥采用膺架上拼装和浮拖法架设钢桁梁的施工，施工难度大，临近营业线施工安全压力大，主要进行解决了设置预拱度的问题，取得了在膺架上拼组钢桁梁的经验，施工安全、优质、高效地完成了钢桁梁浮拖架设任务。
关键词：钢桁梁；浮拖；技术
1-64m单线有砟钢桁梁施工总体方法：在岸边搭设钢管支墩并在支墩上沿主桁中心线设两道通长下滑道，钢梁在下滑道上拼装，上下滑道间设置四氟乙烯板和不锈钢板的滑动摩擦面。2台100t顶推油缸顶推钢梁在下滑道上行走，直至钢梁前端悬出下滑道2个节间。在浮箱上搭设临时支墩，浮箱排水，钢梁落在浮箱支墩上并通过钢丝绳及导链葫芦捆扎固定，然后钢梁在水中浮拖行到达对岸主墩时，解开钢梁与浮箱支墩的连结，浮箱压水退出，钢梁两端同时落梁就位。
一、编制依据
1.L2通榆运河特大桥施工图（共二册）、单线有砟桥面64m简支下承式钢桁梁、球形钢支座安装图（钢梁）宁启复电施桥参-ⅤⅡ-02；
2.《L2通榆运河特大桥1-64m单线有砟钢桁梁安装施工方案》；
3.《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008）；
4.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
二、工程概况
钢桁梁设计跨度64m，采用整体节点三角型腹杆体系，全长65.5m，桁高11.6m（全高12.94），节间长度8.0 m，主桁中心距7.2m。钢桁梁由主桁上弦杆、下弦杆、腹杆，桥面系纵梁、横梁，上平纵联，下平纵联、桥门架、横联、员工走道支架等组成。钢桁梁为栓焊结构。
钢梁总重约为436.5t，其中高强度螺栓重量为15.9t，最大杆件重量约为7.7t。
主桁截面示意图
三、总体施工方法
在岸边搭设钢管支墩并在支墩上沿主桁中心线设两道通长下滑道，钢梁在下滑道上拼装，拼装时在每个下弦节点附近设置钢垫块，垫块高度按钢梁预拱度设置，钢梁8个节间全部拼完毕后，利用千斤顶顶起钢梁，撤除所有钢垫块，在钢梁下弦底面E2、E0’节点安装上滑道，并将上滑道固定在下弦上，上下滑道间设置四氟乙烯板和不锈钢板的滑动摩擦面。2台100t顶推油缸顶推钢梁在下滑道上行走，直至钢梁前端悬出下滑道2个节间。
在浮箱上搭设临时支墩，浮箱排水，钢梁落在浮箱支墩上并通过钢丝绳及导链葫芦捆扎固定，然后钢梁在水中浮拖行进。到达对岸主墩时，解开钢梁与浮箱支墩的连结，浮箱压水退出，钢梁两端同时落梁就位。
钢梁浮托施工步骤如下：
步骤一：
（一）向浮箱平台内均匀压水下沉，使浮墩顶部低于梁底20～30cm，并满足浮墩支架处于水平状态；
（二）浮墩移至钢梁下部，对准E1节点，在浮墩支架顶部中间横向分配梁上垫钢板，使中间横向分配梁顶标高比两侧横向分配梁高1cm，；
（三）抽水泵同步均匀抽出各个浮箱舱内压水，托起钢梁前端；
（四）浮箱抽水的同时，在浮墩支架顶部横向分配梁上焊接纵、横向限位挡块，拉起浮墩与钢梁之间的安全缆绳；
（五）拆除E2节点的上滑道支点，仅剩钢梁尾部支点和浮墩支点支承钢梁（二点支承）。
四、浮箱压舱水量的确定
浮墩支架采用20个浮箱，要考虑各种因素来计算浮拖施工所需的压舱水量，这些因素包括：
（1）确定浮拖当天水位，这个水位可以根据往年当月水位情况、钢梁拼装期间水位观察及浮拖施工前两天气象部门短期天气预报来定；
（2）浮箱支墩反力，即浮箱承托的钢梁部分重量，这个反力可通过计算确定，经计算为250t，相当于压舱水量250m³；
（3）浮箱托架弹性压缩及浮箱自由进出钢梁的间隙所需压舱水，各按5cm考虑，相当于压舱水量36m³；
（4）浮拖施工中浮箱支墩遇到紧急情况的备用压舱水（比如运河水位在浮拖当天突然下降），按10cm考虑，相当于压舱水量36m³；
（5）浮箱中总会有排不干的压舱水，按10cm考虑，相当于压舱水量36m³。
这样浮箱内的压舱水为按上述因素所计算的压舱水量总和，即358m³。浮墩支架重量约为70t，浮箱实际载重量为428t，浮箱吃水深度约为1.49m，浮箱底至河床最小距离应大于0.6m，故河道疏浚后水深应大于2.1m，实际对浮拖影响范围河道清淤，深度不小于2.3m，满足浮拖规范要求。
五、实施方案
1.浮墩支架
本桥浮拖施工采用中-60浮箱组成的浮箱平台，共由20个浮箱组成，最大外形尺寸为24m×18m×2m，单个浮箱自重5.07t，浮箱平台总重101.4t，浮箱平台空载吃水0.3m，平台露出水面0.5m时的载重量为432t。
浮箱上的支架由顶部横向分配梁、顶部纵向分配梁、立柱、立柱横联、底梁及钢梁固定装置构成。支架所受的荷载经过顶部横纵向分配梁的两次分配后由立柱传到底梁，再由梁传到浮箱。
横向分配梁由两层三排H型钢600×200×11×17拼焊而成，纵向分配梁由两层三排H型钢400×200×8×13拼焊而成。立柱主承压面为4根Φ377×10mm的螺旋钢管，中间用[20a的槽钢连接。立柱结构有边侧支撑和中间支撑，均由[20a的槽钢及钢板拼焊而成。在支架底部设底梁，中间16个浮箱的底梁沿横桥向布置，底梁采用390×300×10×16的H型钢，共设4根，每根长24m。底梁与浮箱连接采用间断焊，焊10cm间隔20cm；所有的底梁均与船体连接。
横向分配梁共设置三道，中间一道横梁仍作为主受力结构，两侧横梁用于限制浮墩支架在浮拖过程中的旋转和位移，避免浮墩支架倾斜。同时，中间横向分配梁上设置纵、横向限位挡块，限制钢梁与浮墩支架之间的纵、横向相对位移。纵、横向限位挡块均采用I20工钢及钢板组成。
浮墩支架立柱根部与钢梁下弦E0、E1节点之间设置安全缆绳，立柱根部与钢梁节点均设置一台40t滑车组，安全缆绳采用φ28钢丝绳，钢丝绳倍率为4。
限位挡块横桥向示意图 限位挡块顺桥向示意图
2.浮箱牵引设备及地锚设置
为了调整浮拖过程中钢梁中线偏差，浮箱上的四角设置4台5t慢速卷扬机（卷扬机出绳速度相同，出绳速度为9.6m/min），分别用缆绳与岸边地锚相连，地锚和浮箱四角均设置10t滑车组，钢丝绳从卷扬机出发，经过两端滑车组，最后回到浮箱固定，钢丝绳缠绕倍率为2。浮墩支架载梁后向17#墩移动时，完全依靠2台100t液压千斤顶顶推前移，浮箱缆绳主要控制移动方向。
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浮箱牵引设备及地锚设置布置图
3.安全措施
（1）钢桁梁浮拖前，对浮拖经过的航道进行详细探测，充分掌握不同水位时的河床深浅、流速流向，使浮箱平台在最大吃水量及最低水位时，浮箱底应高出河床0.6m，对不满足钢梁浮运水位要求的河床位置进行清淤；
（2）在河中易于观测位置，设立水位标尺，随时监控水位变化；
（3）浮运钢梁时尽量将浮箱内的水抽出，增大浮箱底面与河床的间距；
（4）浮运钢梁时将浮箱的人孔盖全部密封；
（5）在18#墩顶设置临时支撑座，作为钢梁顶推过程中的保险支撑，支撑座顶面与钢梁底面预留100mm间隙，以免顶推时阻碍钢梁移动，当出现紧急情况时，支撑座与钢梁之间用钢板抄实；
（6）在滑道上准备好千斤顶、垫板等随时准备抄垫，以应对现场出现的紧急情况；
（7）浮拖过程中设专人进行监测，增加垂直、水平测量设备。
①水平监测：水平监测采用经纬仪，设置在对岸16#墩，同时在钢梁前端中线位置固定横向标尺。顶推过程中设专人随时监控钢梁横向偏移，监控人员应及时将数据反馈至指挥人员。
②浮墩垂直监测：浮墩垂直监测采用挂线锤的方法，在浮墩支架中间横向分配梁上挂线锤，线锤下端距离浮箱甲板面约1.5m，线锤应保持自由悬挂不受约束状态，线锤附近可固定横向标尺，通过标尺反映出浮墩是否倾斜。顶推过程中设专人随时观测浮墩是否倾斜，监控人员应及时将数据反馈至指挥人员。
六、浮拖人员安排
浮拖过程应合理分工，明确人员岗位职责及工作内容，各操作岗位应保持通信畅通，距离较远时应配备对讲机。顶推人员安排见下表，顶推人员位置见附件《顶推人员安排示意图》。
浮拖人员安排表
七、相关计算资料
1.计算依据
（1）《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
（2）《起重机设计规范》（GB/T 3811-2008）
（3）《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ 203-2008）
（4）《浮墩支架设计图》
2.计算内容
针对本变更方案，主要对浮墩支架安全缆绳、地锚及新增浮箱与原浮箱平台的连接进行了检算。
3.现场条件
（1）工作风力：≤5级，q=150N/m2
（2）牵引卷扬机拉力：5t
（3）牵引钢丝绳倍率：2
（4）牵引卷扬机出绳速度：9.6m/min
4.荷载计算
（1）浮墩风荷载计算
顺桥向支架迎风面积：
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钢丝绳倍率选4，则单绳拉力需要5.7t，选用φ28钢丝绳，破断拉力为40.6t，安全系数为7.1，大于规范规定的3.5，满足要求；滑车组选用40t滑车组。
6.地锚计算
地锚为长2m、宽2m、深2m的混凝土块，地锚顶面标高与地面平齐，预埋件主结构为1组2[16a槽钢，埋入混凝土深度为1.3m，详见附图：
（1）地锚计算
钢丝绳拉力T=10t
外力与地面夹角α=0°
地锚长度L=2m
地锚高度H=2m
地锚宽度W=2m
地锚重力G=20t
土的容重γ=1.7
土壤内摩擦角φ=30°
7.新增浮箱连接计算
浮箱平台进入钢梁底部时吃水最深，吃水深度1.7m，此时浮箱浮力最大，需通过连接件传递到原有浮箱平台。浮力产生的弯矩由浮箱上、下表面的连接螺栓克服，无需计算，剪力由浮箱之间连接角钢克服，需进行计算。
单个浮箱尺寸为6m×3m×2m，自重5.07t，吃水1.7m时浮力为30.6t
综上所述，采用膺架上拼装和浮拖法架设钢桁梁的施工方案经济合理，方法简便，安全可靠，投入机具设备少，施工容易操作，使我们安全、优质、高效地完成了钢桁梁拼装和架设任务。我们总结出了一套较完整的施工工艺，从技术上锻炼了一批技术人员和工人，为今后这一方面施工积累了经验。
参考文献：
[1]张云昭.浮拖顶推法架设64m钢桁梁技术[J].铁道工程学报.2011（03）
[2]郭建雄.半浮半拖架设单孔64m钢桁梁【J】。铁道标准设计，2007（12）
作者简介：
张伟胜（1985年1月），男，汉族，江苏徐州，工程师。