六安站进站天桥顶推架设施工技术

六安站进站天桥顶推架设施工技术

陈国权

中铁四局集团钢结构建筑有限公司 230088

摘要：随着高速铁路的逐年发展，火车站为满足运力要求，改扩建人行天桥工程逐年增多，且普遍上跨既有线施工，难度较大。六安火车站改造项目钢桁架天桥架设施工采用分段滑道辅助拼装-顶推交替施工方案，合理组织钢桁梁拼装、顶推及下部结构施工工序穿插，在支撑钢梁上永临结合设置分段滑道，创新性采用了分体滑块，有效利用天窗点时间，提高施工效率，降低安全风险。本文就该施工技术的工艺流程组织、施工工况分解、支撑体系及顶推系统布置作详细介绍。

关键词：顶推施工；工序穿插；分段滑道；分体滑块；施工技术；

引言

六安站改扩建工程新建天桥跨站场基本站台及二、三站台，中轴线与新建站房横向中心线对齐，桥面接站房B区二层候车厅，天桥主体采用钢桁架结构形式，全长63.2m，共14个节间，节间长度从4.03-6.4m不等，主桁高度5.49m，左右桁架中心间距12m，总重量约270吨。天桥跨越六条轨道，均为高铁电气化线路，其中1、2道上空跨度16.375m，3、IV、V、6道上跨度24.2m（IV、V为正线），天桥与接触网关系如图1所示，天桥设计底面与接触间距1.06m。

图1：六安站新建天桥与站台、线路位置关系图

2 方案设计重难点

（1）六安站为宁西铁路、沪蓉高速铁路、阜六铁路的中间二等站，普通列车和高铁动车混合运行，施工天窗点多为深夜且时间较短，天桥顶推跨越1~6道营业线，如何合理衔接拼装和顶推工序，降低施工安全风险、保证营业线行车安全是重点。

（2）站房、站台改造与天桥顶推同步施工，拼装场地与站房施工区域交叉，且桁架天桥下部结构滞后天桥顶推施工，为降低施工工序交叉，减少天桥拼装场地对站房施工区域影响，保证各工序同步开展施工，桁架分段控制和拼装支架设计是难点。

（3）天桥为钢桁架结构，为保证结构安全，支撑点均设置在节点位置，且顶推施工受2、3站台顶推滑道长度限制，顶推过程中滑块需频繁倒换，顶推滑移体系设计是难点。

3 分段滑道辅助拼装-顶推交替施工方案

进站天桥跨越多个站台，采用钢桁梁顶推施工技术，利用场外施工场地，优化工艺流程，可以规避风险，减少施工与运输的相互影响^[1、2]。根据每个站台上均设置有四根钢管混凝土柱的特点，在每个站台的下部结构顶面横梁上设置滑道，并在影响行车范围外设置拼装平台，实现天窗点外拼装，点内顶推的交替施工环境。考虑天桥顶推过程中分段滑道的利用顺序，允许天桥下部结构同天桥顶推施工同步或滞后进行。

3.2支撑及顶推滑移体系布置关键技术

由于天桥端头为普速场站场，天桥拼装区域设置在站房侧，为降低对站房施工周期影响，拼装平台设置长度尽量优化。基本站台与2/3站台下部结构柱间最小距离为16.375m，综合考虑顶推过程中顺桥向结构的抗倾覆稳定性和下一节间的拼装空间，在假定桁架梁每米自重均匀的情况下，拼装平台估算长度不小于1.5（顶推施工抗倾覆安全系数^[3]）倍悬臂长度，既24.6m，为充分利用基本站台下部结构，拼装平台布置如2所示，分两段设置，总长度28.8m。因顶推施工支撑点均位于桁架梁节点位置，天桥桁架最大节间长度6.3m，为保证最长节间顶推换滑块要求^[4]，基本站台下部结构在T0侧增设2.13m长悬挑结构，保证滑道长度。

图2：拼装平台与天桥下部结构结合示意

依据《钢结构设计规范 GB50017-2003》^[5]分析设计，支架基础采用独立基础，其中L1、L2承台平面尺寸3mx3m；L3承台平面尺寸5.2mx2.6m。站房侧L1-L3拼装支架采用Ø609x12钢管，纵向斜撑采用Ø299x12钢管，横向斜撑及水平斜撑采用Ø203x8钢管；滑道梁为双拼H型钢，规格2xHM450x300，材质Q235。基本站台T0-T1天桥柱顶滑道梁考虑永临结合，根据计算将原箱型截面调整为为Ⅱ500x560x18，材质Q345B（2、3站台滑道梁截面同基本站台）。

在充分利用基本站台及2、3站台下部结构的前提下，滑移体系设置在两榀主桁架下部（两榀主桁下均设置），如图3所示。为便于操作，降低对既有线影响，锚固端设置在基本站台T1轴钢柱上方，动力装置水平连续千斤顶设置在钢桁架后端（根据拼装节间增加随之后移），两者间通过精轧螺纹钢串联，主体结构置于滑块上，在水平千斤顶的牵引下通过滑块与滑道形成的摩擦副向前移动。

图3：天桥顶推系统布置示意图

摩擦副由置于滑道梁上2+8mm不锈钢复合板和滑块下四氟乙烯板组成；顶推牵引装置选择2台60t水平连续千斤顶和直径25mm精轧螺纹钢筋^[6]。此顶推系统中的滑块和精轧螺纹钢筋位于同一平面，且相互独立工作，为处理两者相互干涉问题，项目团队设计了一种U形分体式滑块，有效避免滑块与精轧螺纹钢筋的干涉，同时分块后重量降低便于人工进行滑块倒换。

分体式滑块由1#块和2#块组成，如图4所示，其中1#块通过2根直径30mm插销与2#块连接，顶推精轧螺纹钢筋从1#和2#块之间间隙穿过，可互不干涉。拆卸时只需拔出插销，从钢绞线（精轧螺纹钢）两侧撤出，人工可快速倒运。滑块整体高度350mm（含30mm四氟乙烯滑块高度），在满足千斤顶起顶布置的同时，有效的控制了后期落梁高度。

图4：分体式滑块施工原理图 图5：落梁与纠偏系统布置示意图

天桥落梁施工采用设置临时牛腿的方法，与纠偏系统一并考虑，其布置如5所示。落梁起顶分别设置于下部结构T0、T2、T4位置天桥柱上。牛腿与钢柱和钢梁采用剖口焊接，为避免影响钢桁梁外观和强度，在牛腿拆除时预留足够的打磨段，确保钢桁梁结构母材在割除牛腿时不被烧伤，并将割除部位打磨光滑。

3.2单元划分及工况分解关键技术

根据支架设置情况及拼装现场运输条件，综合考虑顶推步骤，将天桥主桁架分成7段，如图6所示。因既有线施工轨道需逐条轨道封锁，根据施工工期安排，天桥下部结构与钢桁架天桥同步施工，同时桁架结构顶推至4/5站台时，下部结构正同步施工，因此天桥无法一次顶推就位。为降低对站房和站台施工干涉，分段①、⑦采用原位拼装。

图6：天桥钢桁架梁分段示意图

考虑本站改造施工工期限制，天桥施工过程中，站房、战场改造同步进行，天桥施工及与其交叉的工序主要有：支撑系统及滑道施工、钢桁架拼装、钢桁梁顶推、起落梁及支座安装、站场改造（天桥下部结构）施工、站房（拼装范围）施工等，其中天桥拼装与顶推分轮次交替进行并穿插站房和天桥下部结构施工，施工工艺流程如图7所示。

图 7：主要施工工艺流程图

天桥各分段在地面拼装完成后吊置L1-L3拼装支架上进行分段组装，组装完成后通过水平顶推系统向站场方向顶推实现天桥就位，再原位拼装①、⑦分段，最后进行落梁、支座安装及后续楼梯及装修施工。为减少装饰装修施工对既有线影响，天桥顶推施工前安装好桥面压型钢板、幕墙龙骨、屋面龙骨及金属屋面板。

根据单元划分和支撑系统布置，拼装-顶推施工步骤分解如下：

表1：顶推工况分解表

工况4、8两次顶推分别跨越1-2道和3-6道，悬臂节间长度分别为16.13m和24.35m，需对结构进行抗倾覆验算。通过TEKLA实体建模得到支座前后端主体结构的重心，综合考虑围护结构自重，验算得：跨越1-2道时安全系数K=1.53＞1.5，满足设计要求；跨越3-6道时安全系数K=1.22＜1.5^[3]，不满足抗倾覆要求，考虑设置配重，按K=1.5反算得天桥最后端节间需施加16吨配重。

图8：顶推施工悬臂状态抗倾覆验算

4 结语

六安火车站改造项目工期紧任务重，施工内容工序交错,新建人行天桥连接站房，横跨站场，采用不连续滑道拼装-顶推交替施工技术合理的分解施工工序，结合下部结构设计支撑、滑移体系，有效得降低了临时措施投入，提高了天窗点施工效率；同时创新性设计的分体式滑块，实现人工快速倒换，为天窗点内完成既定 顶推任务提供了有力的保障。目前该工程已顺利完成顶推施工，本施工技术可在类似跨越既有线结构施工中应用推广。

参考文献：

[1] 张晓东.桥梁顶推施工技术[J].公路，2003（9）:45- 51.

[2] 陈旭勇，李建强，杨宏印，等.基于改进设备的钢桁梁顶推施线形及应力控制[J].土木工程与管理学报，2018（1）:43-47.

[3]中铁三局集团有限公司.铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南：TZ 324-2010[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[4] 张奉春．双线铁路超大跨度连续钢桁梁多点同步顶推施工技术研究［J］．铁道建筑技术，2016(4):12.

[5] 北京钢铁设计研究总院.钢结构设计规范：GB50017-2003 [S].北京：中国计划出版社，2003.

[6] 中交第一公路工程局有限公司.公路桥涵施工技术规范：JTG/T F50-2011 [S].北京：人民交通出版社，2011.