《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》是中鐵十局集團有限公司、中鐵九局集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是湯德強、隋永興、張雲昭、覃繼華、於建軍；該工法適用於跨越水深2米以上河道的大跨度鋼桁梁架設。
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》主要的工法特點是：採用軍用梁、軍用墩搭設膺架，舊鋼軌鋪設通長下滑道；頂推動力系統採用自鎖爬行頂推裝置；利用浮箱組作水上鋼樑承載體，組拼方便靈活，實用性強；工藝先進、操作方便、成本低、工效高，施工安全質量有保障。
2009年10月19日，《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法
- 工法編號：GJEJGF193-2008
- 完成單位：中鐵十局集團有限公司、中鐵九局集團有限公司
- 完成人：湯德強、隋永興、張雲昭、覃繼華、於建軍
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,技術理論,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
跨越有水河道、湖泊等大跨度鋼桁梁施工時，一般都採取浮拖法架設，該方法成本較高，操作繁瑣。中鐵十局集團有限公司經過技術攻關，採用新穎的浮托頂推法架設鋼桁梁，經多個工地的實踐套用，取得了明顯的技術、經濟和社會效益。
浮托頂推法架設鋼樑，與一般浮拖法的主要區別是鋼樑縱移的動力不同，即採用後端頂推裝置代替前方牽引設備，具有設備簡單、操作方便、速度均勻、運行平穩、有利安全的特點。中鐵十局集團有限公司、中鐵九局集團有限公司通過該施工技術經總結提鍊形成了《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》。
工法特點
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》的特點有：
2.頂推動力系統採用自鎖爬行頂推裝置，設備簡單、速度均勻、運行平穩、對位準確。
3.利用浮箱組作水上鋼樑承載體，組拼方便靈活，實用性強。
4.工藝先進、操作方便、成本低、工效高，施工安全質量有保障。
操作原理
適用範圍
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》適用於跨越水深2米以上河道的大跨度鋼桁梁架設。
技術理論
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》的技術理論是：
利用浮箱組排水上浮，注水下降的工作原理，鋼桁梁在膺架上組拼後，自鎖爬行頂推設備頂推鋼樑沿滑道縱移，使其懸臂適量，浮箱組就位排水上浮托梁；連續頂推鋼樑前進，到位後鋼樑前端在墩頂臨時穩固支承，浮箱組注水下降脫離鋼樑，鋼樑架設完畢。
施工工藝
- 工藝流程
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》的施工工藝流程見圖1。
圖1 浮托頂推法架設鋼桁梁施工工藝流程
- 操作要點
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》的操作要點如下：
1.膺架搭設
膺架由臨時支墩及多跨軍用鋼便梁組成（圖2）。鋼便梁每孔安裝兩組，其中心線分別與鋼桁梁兩側主桁架中心線的水平投影線重合。兩組便梁之間設定上、下弦橫向水平支撐，以保證膺架的整體剛度和穩定性。鋼便梁拼裝成組後吊裝，吊裝前必須對墩頂標高進行全面檢查，保證各支點在同一水平面上。
為避免鋼樑到位後大量起、落梁作業，保證安全施工，膺架橋面應與鋼樑支承墊石同高，便梁和臨時墩均需經過安全檢算。
2.滑道安裝
在鋼便樑上安放枕木，枕木間距為50厘米，每側枕木上鋪設兩根P43鋼軌（間距55厘米）形成下滑道（兼作液壓自鎖器鎖軌），下滑道縱向中心線與鋼桁梁下弦中心線的水平投影線重合。鋼軌用鉤頭道釘與木枕釘聯，枕木用U形螺栓與“六四”式軍用樑上弦桿固定，確保下滑道在架梁過程中不發生橫移或爬行。
上滑道在鋼桁梁拼裝完畢後安裝。採用聚四氟乙烯盆式滑塊安裝在鋼桁梁下弦桿合適的節點下（滑塊安裝位置應經過設計單位確認）。滑塊與鋼桁梁下弦H形桿水平腹板間用優質硬木支墊。用螺栓將梁端底支座連線鋼板與盆式滑塊連線牢固。滑塊安裝完畢後，立即在其前後採取可靠的防溜止動措施。
圖2 浮托頂推法架設鋼桁梁示意圖
3.自鎖爬行頂推設備安裝與調試
自鎖爬行頂推設備由2台600千牛液壓千斤頂、4台300千牛液壓自鎖器（夾軌器）、油泵及液壓控制櫃（台）組成。由夾軌器夾緊下滑道（鋼軌）形成頂推反力，千斤頂頂推鋼樑縱移。使用前應對液壓千斤頂的頂推力和液壓自鎖器的鎖力進行計算。
油泵及液壓控制櫃（台）安置在鋼桁梁後端的橫樑上，液壓自鎖器（夾軌器）在鋼樑後端的兩側下滑道上就位，將千斤頂缸體與夾軌器聯結，接通油管路及電路後，進行空頂試驗，檢查調試無異常後，在可靠的防溜止動措施下，進行頂推試驗，檢查液壓系統及夾軌器與鋼軌間的夾持情況，各部位運轉均正常後即安裝調試結束。
4.水上浮托支承設施及方向控制系統
利用浮箱組作水上承載設施，浮箱組由若干箇中-60型浮箱拼聯而成。單箇中-60浮箱尺寸為：6.0×3.0×2.0米。浮箱組在岸上拼聯，浮箱之間用高強螺栓連線，拼裝完成後利用簡易滑道將浮箱組滑人水中。在浮箱組平台上安裝托架，托架由兩個支墩及兩組托梁工字鋼束組成，支墩採用“六五”式軍用墩桿件拼裝，兩個支墩中心間距與鋼榆梁兩側下弦桿間距對應，在墩頂安裝橫向工字鋼束托梁。鋼樑頂推的方向及定位控制系統，由4台電動錨機組成，分別安裝在浮箱組平台的四角上，鋼絲繩的另端分別固定在兩岸的四個地壟上。
對壓艙水、浮箱吃水深度、乾弦高度和穩定性進行計算，以確定浮箱數量和排列形式。
5.浮箱組浮托鋼桁梁
用方向及定位控制系統將浮箱組牽引至鋼桁梁下方，將浮船托架中心對準鋼樑節點處定位，抽排中部浮箱壓艙水，使浮箱組上浮將梁托起，通過注、排水調整標高及水平﹔將托架與鋼樑下弦綑紮牢固，撤出前方支點處上滑塊。
6.頂推鋼桁梁
自鎖爬行頂推設備頂推鋼樑前進，同時收、放錨碎卷揚機鋼絲繩，在頂推浮托前進過程中不間斷地對鋼桁梁的中線方向進行觀測，當偏移（20厘米）時用錨硫卷揚機進行調整。
自鎖爬行頂推設備頂推鋼樑前進，同時收、放錨碗卷揚機鋼絲繩，在頂推浮托前進過程中不間斷地對鋼桁梁的中線方向進行觀測，當偏移（20厘米）時用錨磚卷揚機進行調整。
7.鋼珩梁到位
鋼桁梁前端至終點約5米時，調整鋼桁梁縱中線偏位，繼續頂推到位確認鋼樑縱軸線、端線位置無誤後，將浮箱組定位。
8.浮箱組排水落梁
向浮箱組適量注水，使鋼樑的前端支承於橋墩枕木垛上，解除浮箱組托架與鋼桐梁間的連線，再次向浮箱組注水，使其脫離鋼樑後，移動浮箱組至岸邊。
9.安裝支座
撤除鋼樑頂推設備及後端滑塊後落梁並安裝支座。
- 勞動力組織
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》勞動力組織要求見表1。
序號 | 名稱 | 人數 | 備註 |
|---|---|---|---|
1 | 指揮 | 3 | 含副指揮1人、總工1人 |
2 | 技術 | 3 | - |
3 | 測量 | 3 | - |
4 | 安全質量 | 3 | - |
5 | 架子工 | 5 | 支墩、便梁架設 |
6 | 起重機 | 4 | 頂推裝置安裝、操作，起落梁 |
7 | 吊車司機 | 3 | - |
8 | 普工 | 36 | - |
9 | 合計 | 60 | - |
材料設備
《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》的材料設備要求見表2。
序號 | 名稱 | 型號 | 單位 | 數量 | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|
1 | 浮箱 | 中-60 | 個 | 15 | - |
2 | “六四”式軍用便梁 | - | 米 | 900 | - |
3 | “六五”式軍用墩 | - | 米 | 96 | - |
4 | 錨碇卷揚機 | 電動 | 台 | 4 | 調整方向、浮船定位 |
5 | 鋼軼 | P43 | 米 | 4x70 | 用於鋪設下滑道 |
6 | 上滑道 | 盆式 | 個 | 4 | 聚四氟乙烯 |
7 | 頂推裝置 | ZPD | 套 | 1 | - |
8 | 潛水泵 | 60立方米/小時 | 台 | 15 | 浮箱抽、排水 |
9 | 吊車 | 15噸 | 台 | 2 | 組拼鋼樑 |
10 | 千斤頂 | 200噸 | 台 | 4 | 起、落梁 |
11 | 千斤頂 | 50噸 | 台 | 4 | 組拼鋼樑 |
質量控制
施工企業採用《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》施工時，應採取的質量控制要求如下：
一、質量控制標準
1.《公路橋涵施工技術規範》JTJ041-2000；
2.《公路橋涵鋼結構及結構設計規範》JTJ025-1986；
3.《公路工程質量檢驗評定標準》JTGF80/1-2004。
二、質量保證措施
1.鋼樑縱移前，要全面檢查鋼樑的拼裝質量，確認合格後，方可浮托頂推作業。
2.備用壓艙水儘量注入兩端浮箱裡，以減少重載時的浮力彎矩。
3.在浮箱組頂托鋼樑前、後，要認真檢查並調整浮箱組的水平。
4.在浮箱組頂托鋼樑時，各浮箱均勻排水防止偏載。
5.在鋼樑浮托頂推過程中，要不間斷地進行中線觀測，當偏離20厘米時及時調整。
6.當鋼樑浮托頂推到位後，根據中線偏離情況，調整鋼樑中線到誤差範圍內。
安全措施
施工企業採用《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.加強安全教育及崗前培訓，管理人員及主要操作人員熟悉掌握工藝流程、安全措施和應急預案。
2.遵守高空作業、水上作業、各種設備操作等各項規程、規章、制度。
3.加強與氣象部門的聯繫，及時收集天氣形勢及氣象預報信息，選擇風力小於5級且無雨的白天，進行鋼樑浮托頂推作業。
4.詳細了解河道的水文資料，掌握水位和流速的變化規律。
5.對於通航河道必須與航道管理部門簽訂封航協定，在進行浮箱組拖拉試驗和鋼樑浮托頂推施工時實施封航作業。
6.在鋼樑浮托之前必須進行浮箱組滿載（注入全部壓艙水）拖拉試驗。
7.在鋼樑縱移過程中，要派專人檢查監控膺架支墩、便梁及地壟等設施，發現異常及時處理。
8.當鋼樑浮托頂推到位後，及時拆除頂推裝置，撤出上滑道，以使鋼樑穩定地支承於下滑道和枕木垛上。
9.通航河道架梁完畢，及時安裝航道限高警示標誌，確保通航後橋樑及航運安全。
環保措施
施工企業採用《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》施工時，應採取的環保措施是：
1.嚴格遵守國家、地方環保的法律、法規和有關規定，在施工前要與河道管理部門簽訂施工協定，認真做好環境保護工作。
2.不得損壞河堤，不得向河中丟棄污物；不得亂砍亂伐和破壞植被。
3.鋼樑架設完畢後，及時撤離水上施工設備，開通航道。岸上施工場地及進行清理，臨時用地儘快退租復耕或恢復原貌。
4.施工過程中邀請河道管理部門現場監督指導，施工完畢後及時進行檢查驗收。
效益分析
中鐵十局集團有限公司、中鐵九局集團有限公司採用《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》施工的效益有：
自鎖爬行頂推設備結構設計合理，機械化程度高，而且具有設備更加簡單、操作更加方便、速度均勻、運行平穩、對位準確、安全可靠的特點。與浮拖法相比成本更低，技術先進，經濟社會效益顯著。
套用實例
中鐵十局集團有限公司、中鐵九局集團有限公司採用《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》的套用實例如下：
- 山東104省道汶河大橋64米鋼桁梁
大橋主橋軸線與汶河走向相交呈79°角。支承鋼樑的5號、6號橋墩中心各距岸邊約15.0米，河岸為十孔30米混凝土梁與其相連線。
大橋主橋設計為64米鋼桁梁，施工時河道最深處水深5米。採用浮托頂推法架設鋼桁梁。
2005年4月1日，完成了鋼樑浮托準備工作；4月2日5時30分，開始浮箱組浮托鋼樑工作；7時57分，開始頂推前進；16時30分，鋼桁梁全部頂推到位。頂推浮托架梁的全部過程均按計畫安全順利進行，為大橋按期竣工奠定了基礎。
- 上海浦東鐵路金匯港特大橋64米（雙線）鋼桁梁
主橋設計為64米跨度的鋼桁梁，跨越金匯港河道，為減少對航運交通的影響，採用浮托頂推法架設鋼樑，於2005年9月順利完成架設。
- 上海浦東鐵路龍泉港特大橋80米鋼桁梁
上海浦東鐵路龍泉港特大橋全長1983.07米，主跨是一孔80米的簡支鋼桁梁，採用浮托頂推法架設，於2006年7月提前完成了鋼樑架設，縮短了封航時間。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《浮托頂推法架設鋼桁梁施工工法》被評定為2007-2008年度國家二級工法。
