科技创新承载高铁“巨无霸”

铁路建设   2012-12-28 19:11:06  46浏览 作者:

位于石家庄桥东区京广铁路柳辛庄车站内的京广高铁京石段滹沱河特大桥跨京广铁路预应力混凝土连续梁转体桥,单体主跨128米,转体重量12000吨,转体角度为25度和18度。据专家介绍,在目前高速铁路预应力连续梁转体施工跨度、高速铁路大节段连续梁转体施工技术难度方面,该桥均位居世界同类桥梁之最。同时,转体桥与每天有140对列车通过的京广铁路夹角28度,跨越5股道,铁路两侧有大量地下电缆和光缆,南侧有2.5米厚垃圾覆盖层和大量的地面建筑物,中跨合龙段位于既有线上方,梁下有4道电气化接触网,梁底与既有线更新的接触网硬横梁最低距离仅有10厘米。这些复杂地质和地形条件,都为桥梁基础施工、上部结构施工带来了相当大的难题。而该桥处于架梁通道咽喉部位,需要在极短的时间内完成这些高难动作,更将这座桥梁的施工难度推上了世界之巅。

中铁十二局集团三公司京石项目部把科技创新作为施工建设的灵魂,坚持与京石高铁公司、参建设计和监理等单位通力合作,先后6次组织专家、学者对施工方案进行科学论证,对关键技术共同研究,合力攻关,用科技的力量承载京石高铁上的这个“巨无霸”。

为减少桥梁上部结构施工对京广既有铁路行车安全的影响,中铁十二局集团采用全线唯一的自平衡平面转体施工技术,先在铁路两侧浇筑梁体,然后通过转体使主桥就位,随后调整梁体线形、封固球铰转动体系的上下盘,最后浇筑合龙段贯通,这必然带来工艺流程复杂、工序转换频繁等不利因素。按照工期要求,中铁十二局集团要在短短的4个半月内完成近200个工序作业,施工组织难度极大。

针对紧迫的工期任务,他们开发了钢筋骨架分段吊装快速施工技术,变箱梁钢筋骨架支架施工为地面施工,加快了施工进度,提高了效率,降低了工程成本;还先后研发出一次性浇注下球铰混凝土、顶举对中点动牵引转体精确就位施工技术,开发了箱梁骨架吊装装置和连续梁合龙段施工挂篮装置,大大降低了施工难度,提高施工功效,缩短了施工周期。他们研发的一次性下球铰混凝土浇注施工技术,加快转动体系安装,节省5至7天施工时间;顶举对中点动牵引转体精确就位施工技术节省3至5天施工时间;箱梁骨架吊装装置变箱梁钢筋骨架绑扎支架施工为地面施工,降低了施工难度,缩短了箱梁节段施工周期。他们共计节省7至12天施工时间,有力地保证了施工工期,仅用27天就快速完成了正常情况下需要两个月才能完成的10大节段总计7000立方米混凝土施工任务,并在半个月之内完成2498束预应力施工及体系转换,5000多吨支架、膺架、钢支撑、砂箱拆除、梁体称重配重、合龙段挂篮安装以及转体牵引设备安装及调试等繁多的工序和复杂的工艺,创造了国内外高速铁路无砟轨道主跨128米预应力混凝土连续梁转体桥施工速度奇迹。

鉴于转体桥所处的特殊地质条件和环境状况,必须保证桥梁施工的安全和铁路运输的安全,同时还要加快桥梁施工进程。目前国内对于连续梁现浇支架通常采用满堂支架和膺架。他们先后两次召集集团内部和外部专家进行反复论证,分析两种施工方法的利弊,进而选择了在技术上可行且经济上合理的膺架支架结合施工方法,成功地解决了京广线南侧2.5米厚垃圾覆盖层换填、地下电缆和光缆改移以及地面建筑物拆除的施工难题,降低了对既有线的影响,保证梁体的设计线形,实现了快速施工。

如何在保证合龙段施工工期的情况下快速完成球铰封堵混凝土的施工,且要保证上转盘、转台与下盘之间的封堵混凝土无空腔和缝隙,关系到封堵混凝土施工的成败。而在合龙段达到施工条件时,尽量缩短球铰封堵混凝土施工时间是关键。通过方案比选,他们采用两次浇筑成型的方法,施工时间只需要7天,为合龙段施工拓展了时间空间,缓解了工期压力。

为解决中跨合龙段无法采用常规挂篮施工的技术难题,他们抓准如何“腾出”足够的空间使挂篮后撤时不与铁路的电气化立柱“相磕”这一困扰施工的关键问题,进行大量的数据分析,确定“整体前移就位,空中肢解挂篮底模断尾求活后退”的总体思路,制定了详细的技术改进方案,通过挂篮底模形成独立受力系统的设计,实现了空中肢解挂篮底模,确保挂篮无障碍后退,有效破解了既有线上有限空间条件下中跨合龙段施工难题,确保了京广铁路既有线的行车安全,同时节约成本320余万元,开了在电气化接触网上有限空间内“肢解挂篮底模横梁”的先河。他们还通过对转动系统安装和转体前转动体的平衡以及转动体转动后的轴线和标高,首创了转体下盘混凝土一次性浇筑施工工艺,利用千斤顶反力座上安放的多点顶升,快速完成转体的精确定位,成功实现了平稳安全转体、高质快速合龙。

建设者经过拼搏创新,在整个转体桥施工中,研究应用了砂土地基大跨度大吨位连续梁膺架支架结合施工、12000吨大吨位连续梁转体控制、多次体系转换施工控制等7项关键技术;成功破解了邻近既有铁路的安全防护、转盘精确安装、滑道定位等10多项技术难题,同时创造了高速铁路128米跨度预应力混凝土连续梁转体施工方法和大节段连续梁施工技术两项世界第一。经河北省科技成果转化服务中心组织的专家鉴定委员会鉴定,他们自主研发的“高速铁路128米预应力混凝土连续梁桥转体施工技术”,对类似工程具有重要指导意义和推广价值,总体研究达到国际领先水平。

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