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【摘 要】 浮拖法架设钢桁梁是桥梁建造技术领域的一种架梁技术，它是在陆地上将钢桁梁拼装完成之后，通过顶推设备使钢桁梁一端伸出组拼支架支托于浮船托架上，用锚锭设备和顶推设备作为浮拖动力，使浮船纵向移动，浮船连同钢桁梁达到前一桥墩位置后，再经过横移使钢桁梁就位的一种施工方案。通过对现场施工环境进行调查研究，选择最优浮拖施工方案，以确保施工作业的安全和质量。介绍施工工程中浮船稳定性和方向控制的关键技术以及取得的社会经济和环保效益。
【关键词】 112m大跨度钢桁梁；浮托架设；施工技术
1 引言
随着我国桥梁建造技术的发展，架梁技术也日渐成熟。由于浮托架梁法其独特的施工工艺及其优越性，因而在跨河和跨江架梁中的应用也日渐增多。通过大量的工程实践，其施工工艺也得到了发展和完善。
中铁二十四局集团有限公司在杭州枢纽扩建工程II标施工中采用浮船浮拖法成功的架设了京杭运河大桥112m钢桁梁。该浮拖法采用先纵移浮船再横移浮船的施工工艺。结合现场实际情况，浮船采用“Z”型平面和在既有线杭州方向老桥台左侧设置滑轮组及导向轮从而解决了既有线老桥墩及老桥台对浮拖施工的影响，而且施工过程中没有影响既有线的运营，确保了工程质量，保证了施工安全，取得了良好的社会效益和经济效益。
根据浙江省科技信息研究院科技查新报告，京杭运河大桥112米钢桁梁浮拖架设施工，浮箱选用“Z”型平面，在既有线杭州台左侧设置滑轮组和导向轮，以及在既有线中心距仅14米的施工条件下，浮拖施工采用先纵移浮拖再横移浮拖施工工艺，这在所检国内同类工程报道中未见述及。
2 工程概况
京杭运河大桥中心里程GXDK201+077.633，桥全长303.785m，孔跨布置为3-20m混凝土T梁+1-112m钢桁梁+4-20m+2-16m混凝土T梁。本桥主要跨越京杭大运河，河流与线路大里程夹角为90度。根据勘测资料，本桥紧邻既有宣杭线京杭运河大桥，与既有线线间距为14m，村静安堂紧靠新建四号主墩，静安堂屋顶标高为+10.4m，新建四号墩支撑垫石顶标高为+10.18m。京杭大运河通航孔钢桁梁主桁采用焊接整体节点平弦无竖杆三角桁式，钢梁全长113.5m，计算跨径L=112m，主桁高度H=12.6m，H/L=1/8.889，节间长度11.2m，主桁中心距6.6m，钢梁全重722.9t。
3 工程难点
新建线路紧靠既有线，施工场地狭小，钢桁梁跨度大，安全威胁大；京杭运河通航繁忙，可封航时间短。
浮船采用矩形平面形式：浮船采用中-60浮箱（长6米，宽3米，高2米）拼装。由于钢桁梁全重722.9t，根据浮船等效排水计算，拼装后浮船长30米，宽15米，高2米，浮拖时浮体吃水深度为1.35米左右。如果要利用浮船完成钢桁梁横移施工任务，而新建线路与既有线线间距仅为14m，因此，浮船一端需要伸出既有线线路中心线外1m，即横移时浮船一端需要伸入到既有桥墩和桥台之间。由于既有宣杭线京杭运河大桥两端为20m跨混凝土T梁，既有桥墩边到桥台台前边净距为13.5m，因此，浮船不能进入到既有桥墩和桥台之间，无法利用矩形平面浮船完成钢桁梁横移施工任务，必须在四号墩处设置15#临时支墩，搭设临时支架作为横移平台。村静安堂紧靠四号墩，15#临时支墩施工难度大，施工速度慢，施工费用高，安全控制难度大，对村静安堂影响较大。选用矩形平面浮船不足之处还在于：浮船在纵移时，由于受既有老桥墩的影响，需要在其上安装导向轮，对既有老桥墩有一定的影响。
通过对现场实际施工环境调查研究分析，为了降低了施工难度，加快了施工速度，节省了施工成本，解决既有线老桥墩对浮拖的影响和避免对村静安堂产生不利影响以及在四号墩处设置临时支墩的施工难题，最终确定浮船采用“Z”型平面。其浮拖过程中施工难点如下：
1、浮箱采用“Z”型平面，采用先纵移浮拖再横移浮拖施工工艺，没有施工先例，其稳定性难以控制。
2、浮托过程中控制浮船顶面至水面的高差在±0.020m的变化范围之内，以控制浮托在纵向移动时钢桁梁前端底面的标高（设定标高为+11.1m）比静安堂屋顶面的标高（+10.4m）高出0.7m，以确保静安堂的安全。
3、浮托过程中控制浮船首尾中线的偏移值在±0.025m范围之内，以避免浮船在浮拖过程中碰撞既有老桥墩。
4 施工方法和施工工艺
4.1施工方法
浮拖架設是利用水的浮力，通过对当地水文、地质条件及施工环境的分析，以及对钢桁梁的受力、顶推力、浮拖支点、浮拖阻力和浮拖体稳定性的检算，在陆地支架上将钢桁梁拼装完成之后，通过顶推设备将钢桁梁一端伸出组拼支架支托于浮船托架上，用锚锭设备牵引，使钢桁梁连同浮船纵向移动，达到前一桥墩的位置，再通过横移，实现钢桁梁就位的一种施工方法。其施工工艺流程见图1：
4.2施工工艺
钢桁梁浮拖架设施工步骤主要如下：
第一步：a临时支墩基础施工。b贝雷片支架施工。c下滑道及枕木垛施工。d钢桁梁拼装架设。如图2所示：
第二步：a顶起钢桁梁，在钢桁梁下安装小车和顶推千斤顶。b钢桁梁向前移动3节并在钢桁梁第二小节点插入浮墩。如图3所示：
第三步：a钢桁梁前移至4号墩。b在3号墩支架上铺设横移滑道。如图4所示：
第四步：a钢桁梁横移。b落梁。c撤出浮墩并将其拖拉至3号墩。d钢桁梁支座锚固。如图5所示：
5 关键工序及技术
5.1临时支架搭设及滑道设计
针对既有线和新线距离较近，无法在线路中心进行钢桁梁拼装的难点，进行了临时支架、滑道的设计。通过临时支架基础加固、临时支架搭设和滑道设计，保证临时支架稳固安全，保证钢桁梁拼装及浮拖施工的安全。 滑道设计：滑道主要有上滑道和下滑道。下滑道是在拼装支架上布置枕木，枕木上布置4根钢轨，每边一对，位置在钢梁下弦下面，二根钢轨分开布置，总宽为55厘米，上滑道是用型钢加工成的滑船和滚动小车。滑船与下滑道之间有Ф90的滚杠，滚杠长度0.9米。顶推时滚杠滚动，钢梁在顶推器的顶推下移动，滚杠交替滚动，钢梁持续移动。
顶推装置设计：顶推装置布置在钢轨上，用两个千斤顶夹轨器将钢轨夹紧，用主推千斤顶顶推钢梁前進，顶推控制器操作台布置在钢桁梁上，随钢桁梁前进。
滑道阻力由下式计算：
5.2浮船及托架的设计、拼装
由于风荷载（水平力）对在水中的浮船浮心产生力矩，会造成浮船倾覆，而钢桁梁浮拖时后端是放置在临时贝雷片支架上的，并且还有制动滑车。所以，顺线路方向的风荷载已被钢桁梁与滑道的摩擦力所抵消，对装载钢桁梁时的浮船浮心不产生力矩，故只需要检算由横线路方向的风荷载对装载钢桁梁的浮船所产生的稳定性影响，顺线路方向的风荷载对不装载钢桁梁时的浮船产生的稳定性影响及由顺铁路方向的水阻力对装载钢桁梁时的浮船产生的稳定性影响均较小，不需检算
因为风力超过5级时停止施工，所以取5级风时的基本风压：W0=0.072KPa，作为计算风压力，并考虑可能受到突发风，故取冲击系数为2，风荷载强度：
通过对钢桁梁的受力、顶推力、浮托支点、浮托阻力和浮船托架稳定性的检算，进行了浮船及托架的设计，确保钢桁梁浮托施工顺利、准确落位、质量安全可靠。
5.3钢桁梁纵移及横移
浮船采用“Z”型平面，在既有线杭州台左侧设置滑轮组和导向轮，采用先纵移后横移浮托的施工工艺，解决了在新建线路4号墩位处设置临时支墩、在村静安堂处施工钻孔桩及支架平台和在既有老桥墩上安装导向轮等施工技术难题。避免了钢桁梁付托架施工对既有线老桥墩和村静安堂建筑造成的影响，确保了既有线的行车安全。
5.4浮船稳定性及方向的控制
根据现场施工环境，在运河两岸设置锚固点，在浮船上按设计图纸安装五台卷扬机，进行浮船稳定性及方向控制。在既有线杭州台左侧设置滑轮组和导向轮，钢桁梁托架纵移和横移过程中充分利用卷扬机及滑轮组和导向轮，控制浮船首尾中线的偏移值和浮船顶面至水面的高差变化值在规范的范围之内。施工过程中，每一顶程利用全站仪和水准仪对浮船水位变化和中线偏移进行测量观测，及时掌握浮船的抽水或加水量，及时通过卷扬机调节浮船的方向。
5.5浮拖过程中的技术要求
浮拖时中线、水平及浮船顶面至水面高度不应超出下列范围：
（1）中线：左右允许偏差为±20cm（钢梁横移时可以精调）。
（2）水平：钢梁左右两主桁高差不应大于桁距的1/500。
（3）水面高度：浮船顶面至水面高度不应小于50cm。
6 结束语
本施工技术采用先纵移浮拖再纵移浮拖的施工工艺，特别适用于在既有线旁架设钢桁梁，现场施工条件困难，船只运输繁忙，封航时间短的情况。该施工技术综合各因素有以下主要特点：
（1）能确保施工作业的安全和质量。钢桁梁在浮托过程中，前端支托于浮船托架上，后端支托滑道上，可对浮船上下、左右、前后三个坐标方向同时控制。
（2）降低了施工难度。利用水对浮船的浮力架设钢桁梁，避免了在河道中构筑基础和搭设临时支墩。
（3）大大缩短施工工期。主要工序如钢梁拼装、陆上临时支墩的建造和浮船托架都可以平行作业。
（4）节约了施工成本。大型设备少，浮箱和浮船上托架可重复利用。
（5）在临近既有线架设大跨度钢桁梁施工中，采用浮船先纵移再横移的施工工艺，减少了对附近建筑物的影响，缩短了对既有航道占用的时间。既有社会、经济效益，又有明显的环保效益。
作者简介：樊文跃，男，职称：高级工程师，毕业学校：上海铁道学院；毕业时间：1986年7月；所学专业：铁道工程，现任职务：副总经理，专业技术领域或研究方向：铁道工程。
【关键词】 112m大跨度钢桁梁；浮托架设；施工技术
1 引言
随着我国桥梁建造技术的发展，架梁技术也日渐成熟。由于浮托架梁法其独特的施工工艺及其优越性，因而在跨河和跨江架梁中的应用也日渐增多。通过大量的工程实践，其施工工艺也得到了发展和完善。
中铁二十四局集团有限公司在杭州枢纽扩建工程II标施工中采用浮船浮拖法成功的架设了京杭运河大桥112m钢桁梁。该浮拖法采用先纵移浮船再横移浮船的施工工艺。结合现场实际情况，浮船采用“Z”型平面和在既有线杭州方向老桥台左侧设置滑轮组及导向轮从而解决了既有线老桥墩及老桥台对浮拖施工的影响，而且施工过程中没有影响既有线的运营，确保了工程质量，保证了施工安全，取得了良好的社会效益和经济效益。
根据浙江省科技信息研究院科技查新报告，京杭运河大桥112米钢桁梁浮拖架设施工，浮箱选用“Z”型平面，在既有线杭州台左侧设置滑轮组和导向轮，以及在既有线中心距仅14米的施工条件下，浮拖施工采用先纵移浮拖再横移浮拖施工工艺，这在所检国内同类工程报道中未见述及。
2 工程概况
京杭运河大桥中心里程GXDK201+077.633，桥全长303.785m，孔跨布置为3-20m混凝土T梁+1-112m钢桁梁+4-20m+2-16m混凝土T梁。本桥主要跨越京杭大运河，河流与线路大里程夹角为90度。根据勘测资料，本桥紧邻既有宣杭线京杭运河大桥，与既有线线间距为14m，村静安堂紧靠新建四号主墩，静安堂屋顶标高为+10.4m，新建四号墩支撑垫石顶标高为+10.18m。京杭大运河通航孔钢桁梁主桁采用焊接整体节点平弦无竖杆三角桁式，钢梁全长113.5m，计算跨径L=112m，主桁高度H=12.6m，H/L=1/8.889，节间长度11.2m，主桁中心距6.6m，钢梁全重722.9t。
3 工程难点
新建线路紧靠既有线，施工场地狭小，钢桁梁跨度大，安全威胁大；京杭运河通航繁忙，可封航时间短。
浮船采用矩形平面形式：浮船采用中-60浮箱（长6米，宽3米，高2米）拼装。由于钢桁梁全重722.9t，根据浮船等效排水计算，拼装后浮船长30米，宽15米，高2米，浮拖时浮体吃水深度为1.35米左右。如果要利用浮船完成钢桁梁横移施工任务，而新建线路与既有线线间距仅为14m，因此，浮船一端需要伸出既有线线路中心线外1m，即横移时浮船一端需要伸入到既有桥墩和桥台之间。由于既有宣杭线京杭运河大桥两端为20m跨混凝土T梁，既有桥墩边到桥台台前边净距为13.5m，因此，浮船不能进入到既有桥墩和桥台之间，无法利用矩形平面浮船完成钢桁梁横移施工任务，必须在四号墩处设置15#临时支墩，搭设临时支架作为横移平台。村静安堂紧靠四号墩，15#临时支墩施工难度大，施工速度慢，施工费用高，安全控制难度大，对村静安堂影响较大。选用矩形平面浮船不足之处还在于：浮船在纵移时，由于受既有老桥墩的影响，需要在其上安装导向轮，对既有老桥墩有一定的影响。
通过对现场实际施工环境调查研究分析，为了降低了施工难度，加快了施工速度，节省了施工成本，解决既有线老桥墩对浮拖的影响和避免对村静安堂产生不利影响以及在四号墩处设置临时支墩的施工难题，最终确定浮船采用“Z”型平面。其浮拖过程中施工难点如下：
1、浮箱采用“Z”型平面，采用先纵移浮拖再横移浮拖施工工艺，没有施工先例，其稳定性难以控制。
2、浮托过程中控制浮船顶面至水面的高差在±0.020m的变化范围之内，以控制浮托在纵向移动时钢桁梁前端底面的标高（设定标高为+11.1m）比静安堂屋顶面的标高（+10.4m）高出0.7m，以确保静安堂的安全。
3、浮托过程中控制浮船首尾中线的偏移值在±0.025m范围之内，以避免浮船在浮拖过程中碰撞既有老桥墩。
4 施工方法和施工工艺
4.1施工方法
浮拖架設是利用水的浮力，通过对当地水文、地质条件及施工环境的分析，以及对钢桁梁的受力、顶推力、浮拖支点、浮拖阻力和浮拖体稳定性的检算，在陆地支架上将钢桁梁拼装完成之后，通过顶推设备将钢桁梁一端伸出组拼支架支托于浮船托架上，用锚锭设备牵引，使钢桁梁连同浮船纵向移动，达到前一桥墩的位置，再通过横移，实现钢桁梁就位的一种施工方法。其施工工艺流程见图1：
4.2施工工艺
钢桁梁浮拖架设施工步骤主要如下：
第一步：a临时支墩基础施工。b贝雷片支架施工。c下滑道及枕木垛施工。d钢桁梁拼装架设。如图2所示：
第二步：a顶起钢桁梁，在钢桁梁下安装小车和顶推千斤顶。b钢桁梁向前移动3节并在钢桁梁第二小节点插入浮墩。如图3所示：
第三步：a钢桁梁前移至4号墩。b在3号墩支架上铺设横移滑道。如图4所示：
第四步：a钢桁梁横移。b落梁。c撤出浮墩并将其拖拉至3号墩。d钢桁梁支座锚固。如图5所示：
5 关键工序及技术
5.1临时支架搭设及滑道设计
针对既有线和新线距离较近，无法在线路中心进行钢桁梁拼装的难点，进行了临时支架、滑道的设计。通过临时支架基础加固、临时支架搭设和滑道设计，保证临时支架稳固安全，保证钢桁梁拼装及浮拖施工的安全。 滑道设计：滑道主要有上滑道和下滑道。下滑道是在拼装支架上布置枕木，枕木上布置4根钢轨，每边一对，位置在钢梁下弦下面，二根钢轨分开布置，总宽为55厘米，上滑道是用型钢加工成的滑船和滚动小车。滑船与下滑道之间有Ф90的滚杠，滚杠长度0.9米。顶推时滚杠滚动，钢梁在顶推器的顶推下移动，滚杠交替滚动，钢梁持续移动。
顶推装置设计：顶推装置布置在钢轨上，用两个千斤顶夹轨器将钢轨夹紧，用主推千斤顶顶推钢梁前進，顶推控制器操作台布置在钢桁梁上，随钢桁梁前进。
滑道阻力由下式计算：
5.2浮船及托架的设计、拼装
由于风荷载（水平力）对在水中的浮船浮心产生力矩，会造成浮船倾覆，而钢桁梁浮拖时后端是放置在临时贝雷片支架上的，并且还有制动滑车。所以，顺线路方向的风荷载已被钢桁梁与滑道的摩擦力所抵消，对装载钢桁梁时的浮船浮心不产生力矩，故只需要检算由横线路方向的风荷载对装载钢桁梁的浮船所产生的稳定性影响，顺线路方向的风荷载对不装载钢桁梁时的浮船产生的稳定性影响及由顺铁路方向的水阻力对装载钢桁梁时的浮船产生的稳定性影响均较小，不需检算
因为风力超过5级时停止施工，所以取5级风时的基本风压：W0=0.072KPa，作为计算风压力，并考虑可能受到突发风，故取冲击系数为2，风荷载强度：
通过对钢桁梁的受力、顶推力、浮托支点、浮托阻力和浮船托架稳定性的检算，进行了浮船及托架的设计，确保钢桁梁浮托施工顺利、准确落位、质量安全可靠。
5.3钢桁梁纵移及横移
浮船采用“Z”型平面，在既有线杭州台左侧设置滑轮组和导向轮，采用先纵移后横移浮托的施工工艺，解决了在新建线路4号墩位处设置临时支墩、在村静安堂处施工钻孔桩及支架平台和在既有老桥墩上安装导向轮等施工技术难题。避免了钢桁梁付托架施工对既有线老桥墩和村静安堂建筑造成的影响，确保了既有线的行车安全。
5.4浮船稳定性及方向的控制
根据现场施工环境，在运河两岸设置锚固点，在浮船上按设计图纸安装五台卷扬机，进行浮船稳定性及方向控制。在既有线杭州台左侧设置滑轮组和导向轮，钢桁梁托架纵移和横移过程中充分利用卷扬机及滑轮组和导向轮，控制浮船首尾中线的偏移值和浮船顶面至水面的高差变化值在规范的范围之内。施工过程中，每一顶程利用全站仪和水准仪对浮船水位变化和中线偏移进行测量观测，及时掌握浮船的抽水或加水量，及时通过卷扬机调节浮船的方向。
5.5浮拖过程中的技术要求
浮拖时中线、水平及浮船顶面至水面高度不应超出下列范围：
（1）中线：左右允许偏差为±20cm（钢梁横移时可以精调）。
（2）水平：钢梁左右两主桁高差不应大于桁距的1/500。
（3）水面高度：浮船顶面至水面高度不应小于50cm。
6 结束语
本施工技术采用先纵移浮拖再纵移浮拖的施工工艺，特别适用于在既有线旁架设钢桁梁，现场施工条件困难，船只运输繁忙，封航时间短的情况。该施工技术综合各因素有以下主要特点：
（1）能确保施工作业的安全和质量。钢桁梁在浮托过程中，前端支托于浮船托架上，后端支托滑道上，可对浮船上下、左右、前后三个坐标方向同时控制。
（2）降低了施工难度。利用水对浮船的浮力架设钢桁梁，避免了在河道中构筑基础和搭设临时支墩。
（3）大大缩短施工工期。主要工序如钢梁拼装、陆上临时支墩的建造和浮船托架都可以平行作业。
（4）节约了施工成本。大型设备少，浮箱和浮船上托架可重复利用。
（5）在临近既有线架设大跨度钢桁梁施工中，采用浮船先纵移再横移的施工工艺，减少了对附近建筑物的影响，缩短了对既有航道占用的时间。既有社会、经济效益，又有明显的环保效益。
作者简介：樊文跃，男，职称：高级工程师，毕业学校：上海铁道学院；毕业时间：1986年7月；所学专业：铁道工程，现任职务：副总经理，专业技术领域或研究方向：铁道工程。