拖拉法架设钢桁梁施工总结.doc

拖拉法架设钢桁梁施工总结
——中铁集团有限公司

根据广清高速公路特大桥钢桁梁拖拉施工实例，总结如下：
一、工程概况
新建铁路广州至珠海段广清高速特大桥位于广州市白云区江高镇内，沿江高镇私企试验区鹤云路横跨广清高速公路，地形平坦，交通条件好。桥起止里程为DK2+168.51～DK2+916.16，中心里程为DK2+539.965，桥全长747.64m，与广清高速公路107度斜交。全桥孔跨布置为：（18+24+18）m连续刚构+（24.98+24.98）m T构+5-32m简支梁+2-24m简支梁+7-32m简支梁+2-20m简支梁+1-80m钢桁梁+1-24m简支梁。桩基础为直径1.0m和1.25m钻孔灌注桩，桥墩采用双线圆端型桥墩，桥台采用矩形空心桥台。
广珠铁路跨广清高速公路特大桥为双线铁路桥，本桥位于直线平坡道上，双线铁路，线间距5米，道碴槽内宽9.5米，人行道净宽1.15米。主桥为一孔80 米的钢桁梁结构，为无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁结合梁。桥面布置采用两片主桁，主桁中心距为11.8米，桁高11.6米，节间长度为10米，主桁为无竖杆N形桁架，上、下弦杆件截面为箱型截面，其它杆件为H形截面，主桁杆件采用工地M30高强度螺栓连接。钢梁自重1014吨，最大杆件重量18.5吨。
二、总体方案
采用拖拉法架设钢桁梁，即利用桥台后路基进行钢梁拼装作业，人工配合吊机拼装钢梁；拼装完成后通过特殊设计的起顶点起顶钢梁，安装上下滑道设施，利用两台10吨的卷扬机通过两台三门走五的滑轮组，按照平坡拖拉的方式，纵向拖拉钢梁纵移通过至钢梁设计位置，利用墩顶的调整设施，调整钢梁至设计位置，利用墩顶的临时落梁设施，起顶钢梁，拆除上下滑道，落梁就位，然后施工桥面系和拆除临时支墩。
拖拉采用滚轴滑道的方式，上滑道布置在钢桁梁的各个下弦节点，下滑道在支墩及相关路基上通长布置。总体稳定的控制原则为钢桁梁最大悬空不超过3个节间长度，即30m。
三、临时工程及场地布置
（一）高速公路防护棚设计与施工
1、高速公路防护棚设计
由于本桥钢桁梁横跨广清高速公路，故而必须搭设跨越广清高速公路的防护棚，对高速公路进行防护，以确保既有高速公路在施工过程中行车安全。采用在路面上浇注混凝土基座，其上安装直径426mm的钢管作为支架，其上设置I25b工字钢作为横梁，其上设置I20b工字钢作为纵梁，上铺设竹胶板作为防护棚顶面，其下设置安全网进行全断面防护即可。
防护棚设计图见图6-1-1。
2、高速公路防护棚施工
根据测量放样结果，在高速公路两侧硬路肩和中央分隔带上按照设计图示范围，以2米为一段进行C30混凝土基座浇筑施工，预埋钢筒立柱法兰地脚螺栓。在每个基座上设置2个吊装孔，便于工程完工后混凝土基座的顺利吊装拆除。
待基座混凝土达到设计强度后，采用80吨吊车安装ф426mm钢筒立柱，经安装校正后，吊装I25b工字钢作为横梁，在横梁上搁置长12m、间距150cm的I20b型工字钢作为纵梁，形成高速公路行车门洞。工字钢上铺设竹胶板作为防护作业平台。
3、护栏防护及交通疏解
防护棚施工期间需制定详细的交通疏导措施。 在广清高速公路路政管理部门和交警部门的指导下对施工区域规划和设置一定的指示和警示标志。广清高速公路目前车流量较大，棚架施工及梁体施工期间不能中断交通，故在施工期间制定详细的交通疏解措施。施工时为确保交通畅通和安全，每次施工时按《道路交通标志和标线》要求设置“道路施工”标志牌，并在施工区域及前后相应位置设置相关安全设施及警示标志、标牌，在施工路段车道与相邻车道之间全程设置防撞水马进行封闭。施工时按《公路养护安全作业规程》要求设置封闭区域：各单幅车道警告区1600m、封闭上游过渡区90m、缓冲区50m、工作区30m、终止区30m。施工时作业区设置限速标志：主车道60km/h，施工作业区前设置三层减速带。
在防护棚四周挂设密目式安全网，在通道两侧支架上设置照明灯，并设置警示灯。
防护棚施工交通疏导图见图6-1-2。
（二）临时支墩设计与施工
为了便于钢桁梁的拖拉架设施工，依据总体施工方案，在本桥24#台处、广清高速公路两侧设临时支墩，以便于钢桁梁的拖拉架设施工。
24#台的临时支墩1、广清高速公路两侧的临时支墩2和临时支墩3采用Φ630的打入钢管桩进行搭设，钢管桩纵向两排，横向间距2.5米，纵向间距2.2米(1#墩为2.5米)，其上设置纵横分配梁。分配梁的纵梁采用2I40工字钢，横梁采用3I55工字钢，下滑道梁采用钢箱梁组焊而成。
1#临时支墩设计图见图6-2-1。
广清高速公路两侧临时支墩2和临时支墩3的支架设计基本相同，2#临时支墩和3#临时支墩设计图见图6-2-2。
（三）钢桁梁拼装场地平面布置
依据本工程的特点及现场实际情况，结合总体施工方案，在广清高速公路特大桥珠海台即24#台后路基上，设置钢桁梁的存放和拼装场地。
总体拼装场地布置充分考虑钢桁梁的拼装方便，在线路方向左侧设置钢梁存放场，钢桁梁存放按照拼装顺序，由北向南逐步存放布置，以便于拼装过程中吊装方便。中间预留吊机行走和工作通道，线路右侧设置零星材料存放场和螺栓配件库房，以便于相关材料的存放和使用。
钢桁梁拼装场平面布置图见图6-3-1。
（四）关于台后路基填筑
22#、23#墩支承垫石的设计标高为11.494m，支座高度为20cm，考虑落梁高度为30cm，初拟本钢桁梁拼装拖拉下滑道顶部的绝对标高为11.594m，确保在钢梁拖拉就位时，起顶钢桁梁，拆除上滑道后可以一次落梁就位。
设计钢桁梁两个主桁中心距为11.8m，主桁设计宽度为70cm，板厚为32mm，实际宽度为12.564m,每边预留1.5m的工作宽度，需要的施工宽度为15.564m，按照宽度16.0m进行施工控制，路基需加宽。
（五）拖拉滑道设置
1、路基部分滑道设计
路基部分钢桁梁拖拉滑道采用在既有路基顶面浇筑C30混凝土，其上铺设钢轨构成路基地段下滑道，钢轨采用膨胀螺栓锚固于混凝土基础上。滑道采用P50钢轨，标准高度152mm；下滑道顶面标高为11.6m；因此下滑道的混凝土基础顶面高程为11.6-0.152=10.448米。
在钢桁梁的预拼装成型的第三个和第七个节点下部，对于下滑道进行特殊设计，用于在钢桁梁拼装完成后，起顶钢梁，以安装上下滑道以便拖拉施工。对此滑道部分进行特殊设计，采用钢筋混凝土基础，以便安装500吨的液压千斤顶。
路基地段下滑道设计示意见图6-5-1。
2、临时支墩部分下滑道设计
用于钢桁梁拖拉的临时支墩部分的下滑道，采用钢箱梁组焊而成，其顶板焊一块670*400*12mm的钢板，钢板间距为1000mm。
支墩地段下滑道设计图见图6-5-2。
3、钢桁梁上滑道设计
在每个钢桁梁联接的下节点处，均设置间断式上滑道，上滑道的设计示意图见图6-5-3。
四、高强螺栓的安装工艺
（1）螺栓的检验
螺栓发到工地后，应从各批螺栓抽样检验，其项目有：用垂直度检查器检查头部支承面对螺栓中心线及螺母支承面对中心线的不垂直度，用螺栓弯曲度检查器检查栓杆的弯曲度，用螺纹环规检查螺杆螺母的配套情况，并检查螺杆的粗糙度，垫圈的平整和表面光洁度，以及有无裂纹和其他疵病等。
（2）螺栓的保管
螺栓发到工地后应清点和分类造册，经检验合格的螺栓，如沾有油污应用煤油或轻质柴油清洗，然后在螺杆、螺母的螺纹上及螺母与垫圈接触面上涂少许黄油，分规格装箱待用。
（3）扭矩扳手的使用
扭矩扳手在使用前必须进行标定，其扭矩误差不得大于使用扭矩值的±5％ ，操作后进行扭矩校正时。若发现其误差超过允许范围，则对该工班用该扳手终拧的高强度螺栓连接副全部用检查扳手进行检查、处理。
在使用过程中若发现异常情况应及时报告专业人员，由其进行处理。电动扳手在打开开关后，将高强度螺栓拧到规定扭矩时自动关机，不得中途松手停机，其起动扭矩不应超过标定扭矩的70％ 。改变旋转方向时，其延时保护装置起作用，超过5S方能起动；手动扳手拧到规定扭矩时，扳手会出现响声，表示已经到位，在使用时注意平稳加力，不许冲击加力。
（4）高强螺栓的安装
安装时，螺栓穿入方向应以施拧方便为准，并力求一致。高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。安装时，严禁强行穿入螺栓(用锤直接打入)，不得碰伤螺纹及沾染赃物。
（5）高强螺栓的拧紧工艺
施拧前，应按生产厂提供的批号，并按每批不少于8套分批测定高强度螺栓连接副的扭矩系数。高强度螺栓连接副的拧紧采用扭矩法拧紧，拧紧分初拧、复拧和终拧3步进行。初拧和复拧扭矩值为终拧扭矩值的50％ ，在螺栓上涂上黄漆，以视区分。高强度螺栓连接副的拧紧应在螺母上施拧，拧紧顺序应从节点中央沿杆件向四周进行。高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成。
（6）高强度螺栓施拧后的检查验收
高强度螺栓终拧完毕后，须设专人进行检查验收，终拧检查应在终拧后4 h进行，24 h内完成，并做好施工记录。检查记录上应附有节点图注明螺栓位置及实测扭矩，它是钢梁拼装质量的依据之一，以后作为正式技术资料移交。
五、钢桁梁拖拉施工工艺流程及操作要点
（一）钢桁梁起顶和滑道安装
在钢桁梁拼装完成后，检查拼装施工质量满足要求后，利用四个设置在路基段的起顶点，采用4台500吨千斤顶，起顶钢梁，采用方木抄死后，安装上滑道及滚轴。检查一切满足拖拉要求后，落梁至滑道上，准备拖拉施工。
拼装完成准备拖拉

（二）钢梁拖拉体系
本桥拖拉采用两台10吨的卷扬机，配合两个三门走五的滑轮组进行拖拉施工。总体所有钢桁梁自重1022吨，按照平坡拖拉的方案组织施工。采用钢滚轴的摩擦系数为0.045，所需的拖拉力为1022*0.045=45.99≈50吨；采用两个五轮的滑轮组进行拖拉，每个卷扬机的动力为25/5/2=2.5吨，因而采用两个10吨的卷扬机进行拖拉是完全可行的，正常拖拉力为定额动力的25%。
1、牵引方式
牵引拖拉方式为推进拖拉，也就是将动滑车组放在钢梁后端，定滑轮组放在前方适当地方，卷扬机牵引下，钢梁将被推着前进。
采用双头牵引滑车组，配合卷扬机可同时起动，也可以开一台来调节滑轮组的速度，调正牵引偏差，牵引速度控制在60m/h～80m/h。
2、拖拉布置
（1）拖拉总体布置
①牵引卷扬机固定在钢桁梁上。
②牵引固定滑车固定在23#墩后方，钢丝绳固定位置在23#旁膺架上与23#墩紧靠。
③动滑车固定在钢桁梁纵梁下翼缘，固定位置设在3#节点上，也可根据拖拉实施具体情况而定。
（2） 防滑布置
①防溜滑卷扬机固定在路基平台上，在路基两侧预留安装卷扬机位。
②固定滑车固定在路基平台上，可以根据钢丝长度移动固定位置。
③动滑车固定钢桁梁横梁上。
3、滑轮移位
动滑轮位移每次最大距离约为30cm，到达位置之后，动滑轮组向尾端移动，继续拖拉；当位移到最后梁尾，固定滑轮要向23#墩前方移动，或者移至2#临时支墩上。
4、最终位移
当钢桁梁拖拉接近22#墩时，由于卷扬机位置和固定滑轮组位置限位，不能达到最终位置时，须将定滑轮移动至3#临时支墩上固定，进行拖拉至22#墩位置。
5、拖拉纠偏措施
在拖拉过程中，由于滚动阻力摩擦和钢梁安装应力的释放，行走过程中产生偏移，要严密注视。
（1）首先在拖拉前进行试拉，对拖拉过程进行观察。
（2）拖拉过程进行观察横向位移情况。
（3）发现偏移用卷扬机进行纠偏。
（1）成立纠偏小组，制定纠偏方案。
（2）事前控制对拖拉上下滑道进行检查，制定严密的拖拉工艺流程，保证拖拉顺序进行。
（3）事中控制：
① 建立观测小组，对拖拉运行位移进行监控。
② 出现问题及时反馈。
③ 制定纠偏措施。
④ 实施纠偏措施。
（4）纠偏方法：
⑤ 滚面纠偏：正确塞滚筒，水平、平行送入。
⑥ 滚筒有偏移及时用锤子调顺。
⑦ 牵引纠偏：当发生偏移时，采用卷扬机单机运转调正，用偏移同方向的卷扬机进行纠偏，此方法是悬空纠偏。
⑧ 横向推移纠偏：发生偏移在桥墩上面，采用千斤顶，利用顶架进行纠偏。
（5）拖拉之前下滑道上刻画前进标尺，观察偏移情况。
强制纠偏，即下滑道固定牢固，使钢桁梁产生横移，下滑道不变形，防止偏移。
拖拉系统设计见拖拉系统设计图。

（三）钢桁梁拖拉施工
在钢梁下弦杆与拖拉临时支墩之间设有滑道，上滑道与钢梁下弦大节点相连，下滑道设在拖拉临时支墩上，用刚滚轴作为滑动体。钢桁梁在全部拼装完成后一次拖拉到位。
（四）钢桁梁落梁及定位
钢梁拖拉至22#墩顶后，先安装临时支座，再在临时支座上安装千斤顶。解除下滑道、分配梁等与支墩之间的联系。
利用千斤顶、滑移梁、滚杠等进行移梁和落梁。每个墩顶安置2台500 t千斤顶，在统一指挥下操作千斤顶，一定要使千斤顶同步。首先将梁与支座一同顶起，在支座下安放滑移梁，然后在滑移梁与支座间放置滚杠，用千斤顶和倒链滑车纵横向移梁。移梁时一定要做到匀速、同步、慢行，严格按照千斤顶操作规程操作。
每个支墩上布置2台500吨千斤顶。钢桁梁只允许一端的两个支点起顶或落梁，不得两端支点同时起顶或落梁。说明：落梁时根据油压顶工作，每100mm进行升降调整垫片，反复多次直至调整在支座上，落梁工作结束。
落梁设计见落梁设计图。

通过水平千斤顶，进行钢梁纵横向位置调整，使之符合设计要求。
完成钢梁纵横向位置调整，继续落梁，4台千斤顶落梁同步率控制在5mm。
落梁施工测量内容：整体轴线偏差、底部支撑点十字线与支座上摆中心偏差，桥轴线上每2m分点标高值（与设计值比较），梁长等。
（五）墩面移梁
当钢梁拖拉到位后可能因种种原因不能与设计位置保持一致，必须在墩位处做少量纵横移进行调整。
纵横移由上下滑道、辊轴（或滑块）及水平千斤顶等设施组成。
1、钢梁横移：
(1)横移采用施工加外力法，鉴于横移量不易控制，又有东西日偏照的影响，为了既加快进度又避免钢梁偏移，应将顶力设备对称布置于桥墩左、右侧，当一侧横移千斤顶工作时，另一侧的设备起保险作用。
(2)用倒链进行调整。钢垫块置于横梁上，用四氟板和辊轴进行移动调整至理想位置。
2、钢梁纵移：
可利用温差法，起落梁法或顶推法纵移。此桥采用起落梁法进行调整。
起落梁法即通过起落顶使钢梁变形、支点移动，然后转换体系，进行反向操作使钢梁移动，如此反复进行，直至钢梁纵移到设计位置。为增加固定支点的摩擦约束，固定支点加垫石棉板，使其摩擦力大于所有活动支座的摩擦力之和。
3、特别注意事项：
钢梁顶落梁和纵横移作业不能同时进行，纵移和横移工作也不能同时进行。
（六）钢桁梁支座安装
支座材质和制造精度应符合设计要求，应有制造厂的成品合格证，并要求附有供货单位监理签证的铸件探伤记录和缺陷焊补记录，同是应作外观检查和对组装后的轮廓尺寸进行复核。
钢桁梁正式支座安装前应在支座底板范围内铺一层薄细砂抹平，使受力均匀，支座锚栓安装时必须按锚栓装配图进行仔细核查，绝不能漏查。放入下锚杆后，应将锚栓孔用泡沫或棉纱堵严，防止异物掉入锚栓孔内，影响最后支座正式就位。
支座安装应符合《铁路桥涵工程施工质量验收标准》17.2.6的要求。
1、固定支座安装:
固定支座安装应按设计里程首先使固定支座对位。固定支座安装时，上、下摆接触部分应密贴。
2、活动支座安装:
固定支座定位（即钢梁定位）后，活动支座底板安装应根据设计文件并结合实测梁跨进行办理，以施工气温（温度计挂在支座所在弦杆上）为准。
支座下座板中心与墩台纵向错动量允许偏差20mm；支座下座板中心与墩台横向错动量允许偏差15mm；固定支座的上座板与下座板中线的纵横错动量允许偏差3mm；活动支座的横向错动量3mm。
（六）油漆
钢梁油漆在钢梁出厂前涂底漆和一层面漆，在工地待钢梁架设落梁就位后，再涂漆最后一道面漆。
六、质量保证措施
1、安装施工的质量控制关键之一——纵梁中轴线控制
在每段钢梁的中线做好标记点。拖拉时，设置观察点，架设全站仪对梁体中轴线进行观测和精确的纠偏，使钢梁首尾中线偏差控制在允许值范围内，最后就位时钢梁首尾中线偏差控制在允许值以内。
2、安装施工的质量控制关键之二——拖拉控制系统及设备要求
控制系统及设备在使用前应进行效验，确保精度。所有的机具均须按施工规范要求定期标定、保养，以保证始终处于良好状态。水平千斤顶的底座锚固螺栓应有足够的抗剪切和抗拨性能。
3、安装施工的质量控制关键之三——滑道施工要求
应始终保持滑道顶面清洁，使用前做超载试验。严格控制滑道高程，误差应在规定的范围内。施工前，滑道应进行预压试验，其预压力应是设计反力的2倍。
4、安装施工的质量控制关键之四——落梁控制
落梁时，必须通过计算桥墩反力和竖向千斤顶在墩顶所占的位置和最小高度，来确定落梁竖直千斤顶的位置和最小高度。
顶梁时，墩顶用于顶升的各千斤顶应按设计要求统一指挥，均匀施力。确认钢梁已脱离各个滑道时，可拆除所有滑块、滑道和附属物，并安装永久支座。由于落梁时钢梁变形有滞后现象，故应控制千斤顶速度，保证千斤顶匀速下降，不可操之过急。
5、安装施工的质量控制关键之五——拼装质量控制
钢桁梁的拼装质量取决于高强螺栓的质量。高强螺栓进场后应委托有检测资质的单位对扭矩系数、连接板的抗滑移系数进行检测，试验合格后方可使用。
计算扭矩值T计=K.P.d
K为高栓扭矩系数平均值，M24螺栓为0.142，M30螺栓为0.123。
P为高栓计算预拉力，M24螺栓为230，M30螺栓为370。
D为高栓直径，M24螺栓为24，M30螺栓为30。
扭矩取值范围为0.9～1.1 T计 ,即M24螺栓为705Nm～862Nm，M30螺栓为1229Nm～1502Nm。
七、总结
1、利用路基作为拼装场，路基的沉降不容忽视。
2、临时支墩基础及支架采用630钢管桩，整个拖拉过程各种工况下的受力检算尤其重要。钢管桩施工桩长必须保证。
3、广清高速公路车流量非常大，车速很快，安全隐患大。防护棚的净空不宜小于5.2m。防护棚应作施工平台进行检算设计。
4、