可移动仰拱栈桥在京沪高速铁路隧道施工中的应用

1、可移动仰拱栈桥在京沪高速铁路隧道施工中的应用 周伟（中国中铁二十局）摘 要：本文以隧道施工进一步向机械化发展为出发点，提出了采用可移动仰拱栈桥解决隧道施工中掌子面、仰拱、二次衬砌施工之间相互干扰的办法，提高了隧道施工工效，降低了施工成本，因此，该方法在隧道施工中具有推广意义。关键词：可移动仰拱栈桥；长大隧道；施工干扰；施工工效1引言隧道施工受空间限制，各道工序间相互影响，其中仰拱施工与掌子面开挖出渣进料间的干扰使得隧道施工施工效率和安全受到很大的影响，特别是当隧道施工工期紧张的情况下，干扰问题更加突出。中国水利水电第七工程局有限公司京沪高速铁路项目部为京沪高铁三标段隧道分布比较集中的项目部，包

2、括金牛山隧道（1905m）、凤凰台隧道（1168m）等长大隧道，工期紧张。中国水利水电集团第七工程局有限公司在京沪高速铁路隧道施工中，开发研制了可移动式仰拱栈桥，从2008年3月上旬开始到2008年6月中旬经多次现场使用和改进后，于金牛山、凤凰台隧道得到成功应用，实现了减少工序间施工干扰、加快施工进度、降低成本、确保施工安全的目标。该科研项目还被京沪高速铁路公司评为2008年度科技进步一等奖，并于2009年3月获得国家专利。现将移动栈桥在京沪高速铁路长大隧道施工中的应用进行总结。2可移动仰拱栈桥的优点1）减少施工干扰：仰拱栈桥的成功使用，减少了掌子面开挖施工运输和仰拱施工之间的干扰，掌子面所施

3、工的工装料具可以从栈桥上通过，不影响栈桥下部仰拱施工；同时，栈桥跨度大，为仰拱施工提供了流水作业工作面，提高了施工效率。2）该仰拱栈桥易于拼装，施工中行走灵活，移动就位方便，提高了工效。3）由于该仰拱栈桥长度达32m，为仰拱下仰拱作业提供了足够的空间，可以有效地组织起流水施工。4）施工安全性高。采用型钢加工制作的仰拱栈桥，结构稳定，安全可靠；在栈桥一侧设置一条可以自动折叠人行通道，采用人员和设备分开通过的方式；桥下设置防护网，保证栈桥下施工作业人员安全。3适用范围主要适用于工期紧张、受到施工空间限制、各道工序间相互影响，采用全断面法、台阶法开挖方法的长大隧道工程的施工，可实现仰拱与隧道开挖等工

4、序平行作业的目的。4可移动仰拱栈桥施工原理通过在长大隧道施工中采用带有行走装置的仰拱栈桥跨越仰拱作业区段，来解决仰拱作业与隧道开挖出渣进料工序间的相互干扰，各种车辆设备和人员在栈桥上正常通行，栈桥下同时进行隧道的仰拱初期支护、衬砌、回填等工序的施工，从而实现隧道施工快速安全的推进。栈桥结构参考国内外贝雷桥、钢桥成熟的设计技术，采用标准化的结构形式，将整个栈桥分成若干段，每段9米长、桥面3.5米宽；为满足移动要求，在栈桥两端设置移动行走机构，并设置限位预警装置；行走时，栈桥抬起、放下由液压系统执行机构完成。本移动栈桥主要由钢桥、行走装置、液压系统、电气系统、限位装置和告警系统等组成。其结构组成见

5、图4.1.1，实物见图4.1.2。图4.1.1仰拱栈桥结构组成图4.1.2仰拱栈桥实物图片5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程与工序总体安排5.1.1施工工艺流程图施工第一段仰拱栈桥移动就位掌子面施工仰拱钢筋绑扎、立模仰拱栈桥拼装栈桥检查合格掌子面开挖一段距离仰拱浇筑下段仰拱钢筋绑扎、立模图5.1.1 施工工艺流程图5.1.2施工总体工序安排1）隧道开始开挖到一定长度可安排进行仰拱施工，先完成首段仰拱浇筑、回填。仰拱栈桥同时拼装并通过检验，此时即可将栈桥移动就位。若此时首段仰拱强度未达到70%，栈桥后轮可设在原地面上（最好是基岩或经过处理的地面），其状态如图5.1.2-1。若首段仰拱强度

6、达到70%后，则可将栈桥后轮设于仰拱上，栈桥下可展开两段仰拱的施工。就位后的状态如图5.1.2-2。2）仰拱栈桥移动就位后，即可依托栈桥在掌子面正常推进的情况下进行仰拱的施工。正常情况下，栈桥下可分为两段，按照基础处理、防水板安装、仰拱钢筋绑扎、仰拱浇筑填充进行流水施工安排。当完成栈桥下一段仰拱浇筑与填充，且强度上来后即可向前移动栈桥。如此循环推进。3）采用台阶法开挖时，台阶的开挖一般可以按照左右两幅分别进行开挖，这样可以实现栈桥施工紧跟台阶开挖。则栈桥须在隧洞内进行侧向动。图5.1.2-1栈桥就位第一种工况图5.1.2-2 栈桥就位第二种状态5.2 栈桥拼装5.2.1 拼装流程1）场内初装时

7、，搭建800mm高的安装支架；2） 定位前端9米标准段桁架 联接主横梁（工28a） 联接底部拉杆 安装支撑梁（工32a） 安装左侧导向承载装置 安装前端油缸 安装右侧导向承载装置 联接端部支撑 安装前端车轮组；3) 拼装中间9米标准段桁架 联接主横梁（工28a） 联接底部拉杆 安装中间支撑及手链起升装置；4) 拼装后端9米标准段桁架 联接主横梁（工28a） 联接底部拉杆；5) 拼装后端3米标准段桁架 联接主横梁（工14a） 联接底部拉杆 安装液压站 安装液压油缸 联接端部支撑 安装导向板 安装后端车轮组 安装后支脚；6) 安装液压油路；7) 安装电气系统；8) 安装示警装置；9) 顶升前后液压

8、缸 放置前后工作支撑 收回前后液压缸，使桁架搁在工作支撑上；10) 安装桥面板；11) 安装桁架顶部拉杆，以增加栈桥移动行走时的扭转刚度；12) 一般以0.5m/min的速度试拖动，进行行走试验；并放下工作支撑，采用装满渣料的自卸汽车在栈桥上通过，进行安全检查。5.2.2拼装要点1) 桁架节间拼接时，上弦杆螺栓及下弦杆铰销连接要可靠。2) 吊装要缓慢。3) 安装支架可以采用800mm×800mm长条形方木，或者采用型钢搭设，要确保安全可靠。5.3 栈桥纵移就位5.3.1 移动就位步骤1) 清理残渣：栈桥移动前，需清理桥面、桁架、前后引桥等上面的残渣。2) 顶升油缸：操纵液压控制阀，同

9、时顶升、锁定前后液压缸，使前后钢支墩离地，并尽量保持桥面水平。3) 排除障碍：拆除前后引桥、钢支墩、桁架等底部所有障碍物；清除栈桥前部初期支护仰拱面上的残渣。同时在后引桥下方放置若干直径为48钢管；以减小其拖动时的摩擦阻力。4) 提升引桥：铲车行使至前引桥前部，铲斗通过钢丝绳提起前引桥前端，使之绕栈桥上的铰节点偏转向上。5) 拴紧钢绳：按图5.3.1示中的牵引位置1（栈桥前端双工字钢梁底部拴节点）、牵引位置2（导向杆连接板前端拴节点）拴紧钢绳。图5.3.1 栈桥牵引示意图6) 牵引行走：牵引铲车缓慢匀速行走（一般控制在0.5m/min左右）。7) 驻桥支护：当栈桥前移满足施工要求时，牵引铲车停

10、止行走；采用制动装置使栈桥完全停止后，放下前引桥，平整引桥端部、栈桥钢支墩的支撑面，并根据需要放置垫块，以保证栈桥工作时支撑可靠。8) 收缩油缸：操纵液压控制阀，同时收缩、锁定前后液压缸，使前后钢支墩充分接触地面，要求保持桥面水平、支撑可靠。9) 限位：使用限位装置进行限位，防止在使用过程中前行或者侧向移动。10) 安全防护：重点检查栈桥接头、支撑、行走机构等重要部位状况，消除其移动过程中可能出现的安全隐患；并采取适当措施，保护好电气、液压系统。5.3.2 栈桥纵移要点1) 栈桥移动时，桁架顶部安装拉杆，以增加栈桥移动行走时的扭转刚度。2) 牵引铲车启动要平稳，行走要缓慢。3) 行走路面要相对

11、平整，防止桥体过大振动、扭曲，而损坏结构。4) 如果行走路面混凝土强度小，出现较大车轮碾压痕迹，应铺设一小段钢板或槽钢，通过倒换，使车轮落在钢板或槽钢上行走。5.4栈桥侧移就位5.4.1 侧移操作流程1) 缩回前液压缸，在前端支撑作用下前轮抬起离地；2) 人工将前端车轮组旋转90°；3) 伸长前液压缸，使前端导向承载装置底板落入车轮组平衡梁上的两个上连接板间并定位，此时前端支撑梁（工32a）离开底部支撑平台；4) 拉出前端底部支撑平台；5) 侧向牵引前端车轮组平衡梁，实现侧向移位。5.4.2侧移工艺要点1) 侧向移位时要注意平稳缓慢；2) 路面要相对平整，防止桥体过大振动、扭曲，而损

12、坏结构；3) 由于后端车轮与初凝混凝土摩擦力较大，为防止破坏初凝混凝土面、减小轮组磨损、降低后轮滑转（移动）阻力，建议侧向移位时使后轮落在钢板上；4) 侧向牵引力不能过大、过猛，牵引应缓慢。5.5 栈桥工作要点1）栈桥按汽20活载荷（30t）和自重设计验算，需防止过载。2）栈桥前后支撑尽量放平，并与混凝土浇筑面或初期支护仰拱面接触牢固，以防止载重汽车通过时，对栈桥产生较大冲击载荷。3）汽车上桥时速度要慢，在桥面上的行驶速度也要慢，尽可能避免在桥面上瞬间加、减速。4）如果栈桥工作时振动较大，应查明原因，采取措施，减小振动，以延长其疲劳寿命。5）加强日常维护和保养，包括：及时清理桥面上的残渣，油缸

13、推杆防护、行走装置导向机构润滑等。6材料与设备本施工方法无需特别说明的材料，所使用的配套设备如下表：表6.1 仰拱栈桥安装运行设备表序号机具名称型号备注1汽车吊16t拼装用2液压系统一套支撑转向系统3电动机Y132M2-64反铲移动动力7质量控制措施1）严格按照钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001等规范对仰拱栈桥进行检查验收。2）对栈桥本身应从设计制造方面严格把关，所用材料应满足强度要求，各连接件本身强度与连接强度等应满足要求。制造完成后应对各部分严格检查达到要求后方可投入使用。3）使用仰拱栈桥施工过程中，必须等待仰拱混凝土强度达到要求后方可将栈桥放置到仰拱砼上；移动须缓慢，避免

14、移动对成品砼质量的损坏。8.安全控制措施1）严格按照使用过程中的工况要求进行栈桥的设计制造，从设计制造阶段确保栈桥使用的安全性。制造和拼装用各种原材料质量必须符合国家相关标准规定，制造完成后必须进行过车负载试验后方可正式使用。2）用于仰拱及仰拱填充施工时的栈桥要安设牢固，结构稳定，以方便车辆顺利通过，避免施工干扰。3）操作栈桥移动人员，必须经过培训并考核合格才能进行作业。4）栈桥使用期间，定期对栈桥挠度等进行监测、评估、维护，确保使用过程中安全可靠。5）现场电器设备采用“一机一闸一漏”制，线路上禁止带负荷接电或断电，并禁止带电操作。6）定期按照施工设计及有关电气安全技术规程进行检查，确保栈桥施

15、工用电安全。 7）栈桥移动过程中，下部禁止作业。8）栈桥在使用过程中，经过栈桥人员必须从侧边人行道通过，避免交通事故。9）施工作业地车辆通过栈桥行车速度不得大于5km/h，并在栈桥上设置减速和警示标识。10）在栈桥两侧桁架外侧布设安全防护网，防止石渣坠落伤到下方施工操作人员。9 环保控制措施栈桥道及施工现场要注意撒水防尘，定时清理仰拱栈桥上建筑垃圾，做好防护并尽量减少车辆通过时的尘渣对栈桥下仰拱施工人员的影响。10与简易栈桥的比较1）通过该栈桥在隧道施工中的应用，掌子面所施工的工装料具可以从栈桥上部通过，减少了开挖施工和仰拱施工之间的干扰；同时，栈桥大跨度，为仰拱施工提供了流水作业工作面；栈桥

16、本身安装方便快捷，行走较为灵活，机械化水平较高。这些都有利于加快隧道施工速度，解决进度问题，特别是当隧道较长，工期较紧张的情况下，对于保证进度的效益非常明显。2）采用可移动仰拱栈桥与简易栈桥相比，虽然制造或购置费用使成本有所提高，但由于有效提高生产效率,加快了进度，特别是长隧道的情况下，会起到降低工程施工成本的作用。3）移动栈桥由于减少了工序之间的干扰，与简易栈桥相比结构安全性提高，并配置人行道使人机行走通道分离等特点有助于保证施工安全,避免了人员伤亡。4）对保证隧道施工质量有利。由于栈桥的使用，保证了仰拱一次性浇筑完成，对于保证仰拱施工质量有利。11结束语未施用栈桥以前，掌子面开挖和仰拱浇筑、回填施工须顺序安排作业