淺談頂推法在橋梁施工中的運(yùn)用

李安全

1 工程概況

呂山大橋主橋長(zhǎng)71.76 m，寬25.85 m，跨長(zhǎng)湖申航道，Ⅲ級(jí)，通航凈高7.0 m;橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)洪水頻率為1/100，設(shè)計(jì)洪水位3.73 m。

主橋上部采用71.76 m下承式鋼管混凝土系桿拱，拱軸線形為二次拋物線，矢跨比1/5。拱肋斷面為矩形，橫向設(shè)置兩片拱肋，拱肋高度為1.4 m，寬0.85 m，壁厚20 mm，鋼材采用Q345C鋼，鋼管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。主橋?yàn)镼345C鋼結(jié)構(gòu)，系梁采用箱形截面，截面尺寸為高1.8 m，寬0.85 m;拱腳為多箱室箱形截面;設(shè)置27道橫梁。

由于受河道兩側(cè)交通運(yùn)輸條件制約，并不能影響水運(yùn)航道的正常營(yíng)運(yùn)，為縮短該橋在長(zhǎng)湖申上的施工周期，經(jīng)過(guò)多方案比選，最終決定利用已澆筑好的引橋橋面系采用頂推施工法。

2 施工方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件，擬在河中插打2排臨時(shí)墩，在7號(hào)墩～9號(hào)墩引橋42 m范圍內(nèi)，兩側(cè)分別用鋼管樁加寬0.925 m，在加寬段拼裝“格構(gòu)”式橋面系，逐段將“格構(gòu)”式橋面系由7號(hào)墩頂推到6號(hào)墩。具體實(shí)施步驟為：第一次在引橋上拼裝前導(dǎo)梁及6段鋼梁，頂推20 m;第二次依次拼裝2段鋼梁，頂推40 m;第三次安裝尾端梁段，繼續(xù)頂推直至設(shè)計(jì)位置止，拆除導(dǎo)梁并落梁完成該橋主跨鋼結(jié)構(gòu)施工。

3 頂推施工臨時(shí)設(shè)施

3.1 導(dǎo)梁

導(dǎo)梁長(zhǎng)25 m，材質(zhì)采用厚度為16 mm的Q235鋼板加工，橫截面采用1 800 mm×850 mm的方形截面，與下弦梁等截面，由有水平的廠家加工制造現(xiàn)場(chǎng)連接。

3.2 支撐墩

1)水中臨時(shí)支墩施工。水中臨時(shí)支墩采用鋼管樁，對(duì)主跨進(jìn)行分孔，具體為3孔(18 m+34 m+18 m=70 m)，中間作為橋梁主跨施工時(shí)航道的通航區(qū)，兩邊作為施工時(shí)的封閉區(qū)，禁止船輛的通行。具體示意圖如圖1所示。水中臨時(shí)支墩施工由水上打樁船實(shí)施，靠?jī)芍鞫账信R時(shí)支墩采用4根直徑559的鋼管樁，打樁過(guò)程以貫入度控制為主，要求土壤液化階段結(jié)束后單樁承載力不小于50 t。相鄰鋼管樁中心間距1.5 m，鋼管樁之間用［20槽鋼進(jìn)行連接，形成框架式結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

2)岸上臨時(shí)支墩施工。設(shè)置φ559的鋼管樁，縱向每隔5 m設(shè)置一根，其中在設(shè)置滑輪小車時(shí)局部加密一根，打樁過(guò)程控制貫入度，要求土壤液化階段結(jié)束后單樁承載力不小于50 t。臨時(shí)支墩間用［20槽鋼連接，同時(shí)，將鋼管樁與引橋翼緣外露鋼筋牢固連接，確保穩(wěn)定。臨時(shí)支墩墩頂布設(shè)滑道、滾輪小車，滑道保證水平順直。

3.3 平臺(tái)胎架

在平臺(tái)上設(shè)置控制坐標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)。

4 各梁段吊裝組拼

4.1 梁段劃分

鋼管結(jié)構(gòu)的加工制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量直接決定著橋梁的功能和使用壽命。因此，必須選擇有資質(zhì)、有能力、有經(jīng)驗(yàn)和有條件的生產(chǎn)廠家在工廠內(nèi)加工制作。

4.2 梁段吊裝

1)吊裝順序：端橫梁→拱腳(拱梁結(jié)合段)→系梁→中橫梁。2)梁段吊裝前，先將路線中心線放出，同時(shí)在兩側(cè)滑道上將系梁中心線用墨線彈出。吊裝時(shí)，先將端橫梁就位，端橫梁就位控制前后端軸線及底板四角高程。3)吊裝兩側(cè)拱腳段，拱腳段吊裝底板對(duì)正端橫梁，調(diào)整前后端軸線，然后測(cè)量底板四角高程，要求同端橫梁。4)吊裝中橫梁時(shí)，以左右腹板與系梁對(duì)正為原則，同時(shí)控制軸線偏差，使中橫梁與左右系梁對(duì)接焊縫寬度一致。5)依次吊裝各系梁、中橫梁，控制方法如上。

5 頂推“格構(gòu)”式橋面系

5.1 頂推工藝流程

1)清理引橋7號(hào)墩～9號(hào)墩橋面系，在7號(hào)，8號(hào)墩頂上布好四臺(tái)500 t千斤頂;前口放線定位6號(hào)墩拱腳，引橋加寬段胎架上拼裝45 m“格構(gòu)”橋面系，安裝導(dǎo)梁，再次調(diào)整位置并臨時(shí)定位;依次安裝8個(gè)節(jié)間，沖釘對(duì)位后馬板臨時(shí)固定后焊接;2)千斤頂頂起后，脫空胎架使橋面系落于滾輪小車上，頂推4個(gè)節(jié)間20 m，直至前腳拱座端橫梁落于第一排臨時(shí)支墩上落梁;3)將尾部?jī)膳_(tái)滾輪小車移至胎架尾部，在胎架上拼裝橋面系“XXG1正(反)”段，拼裝至胎架尾部，拼裝完成后進(jìn)行焊接。本次與頂推長(zhǎng)度一致，4個(gè)節(jié)間20 m，安裝總長(zhǎng)64.55 m;4)焊接完成后，第二次頂起脫空胎架，使橋面系落于滾輪小車上，頂推橋面系至前導(dǎo)梁搭上靠李家巷側(cè)臨時(shí)支墩上約5 m時(shí)，拼裝余下的橋面系結(jié)構(gòu);5)將尾部?jī)膳_(tái)滾輪小車移至胎架尾部，在胎架上拼裝橋面系“GJ1正 (反)”段，拼裝完成后進(jìn)行焊接;6)第三次頂起后脫空胎架落至滑輪小車上頂推，在6號(hào)拱腳快抵達(dá)前3 m～5 m，利用油泵單端頂推糾偏，方向無(wú)誤后在6號(hào)墩上兩側(cè)做限位，控制住導(dǎo)梁前行方向;在6號(hào)拱腳快抵達(dá)前0.3 m～0.5 m，在6號(hào)墩鋼梁前口做限位，在抵達(dá)對(duì)岸差0.1 m時(shí)停下，前后左右挪動(dòng)消除殘余應(yīng)力，對(duì)位無(wú)誤后請(qǐng)求各方復(fù)檢，頂推橋面系至理論設(shè)計(jì)位置，準(zhǔn)備進(jìn)入落梁工序。

5.2 最不利工況處理

經(jīng)過(guò)分析論證，得知頂推過(guò)程中導(dǎo)梁即將搭上李家巷側(cè)水中臨時(shí)支墩(第二排)而未搭上時(shí)，將出現(xiàn)最不利工況，最不利截面為林城側(cè)水中臨時(shí)支墩頂系梁截面。

1)增設(shè)浮船臨時(shí)支點(diǎn)。通過(guò)分析與計(jì)算，計(jì)劃從前端端橫梁伸出第一排水中臨時(shí)支墩4 m的工況開(kāi)始，直到導(dǎo)梁前端伸出第二排水中臨時(shí)支墩5 m期間，在端橫梁下端用一艘850 t的浮船增設(shè)一臨時(shí)支點(diǎn)，浮船初始配重500 t。2)增大水中臨時(shí)支墩受壓面積。于林城側(cè)水中臨時(shí)支墩墩頂布置四臺(tái)滾輪小車，李家巷側(cè)水中臨時(shí)支墩墩頂布置兩臺(tái)滾輪小車，加大墩頂截面受力面積，防止系梁局部應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致失穩(wěn)。

6 落梁

當(dāng)支座墊層填充材料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可落梁。

6.1 支點(diǎn)調(diào)整

為了配合落梁，需對(duì)橋面系各支點(diǎn)做相應(yīng)調(diào)整。

在兩主墩蓋梁上對(duì)稱增設(shè)4個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)，臨時(shí)支點(diǎn)由兩根φ559鋼管縱向并列組成，支撐于端橫梁橫隔板處。兩根鋼管1根用于支撐梁段，1根用于安放千斤頂。

6.2 第一次調(diào)整

測(cè)量各支點(diǎn)標(biāo)高，首先對(duì)跨中臨時(shí)點(diǎn)進(jìn)行切割落梁，每次切割4 cm，進(jìn)行第一次調(diào)整，使水中墩臨時(shí)支點(diǎn)標(biāo)高相對(duì)于端橫梁處臨時(shí)支點(diǎn)標(biāo)高滿足系梁預(yù)拱度設(shè)計(jì)值。

6.3 均衡對(duì)稱落梁

采用單頭1臺(tái)油泵控制2臺(tái)500 t千斤頂?shù)霓k法將梁頂起，8點(diǎn)對(duì)稱切割臨時(shí)支點(diǎn)，分兩級(jí)多次抽移，每次約40 mm，逐層次落梁，直至全部落完;用千斤頂，每次切割高度40 mm。

6.4 梁段調(diào)整

當(dāng)梁段即將落到支座上時(shí)，在蓋梁頂橫向擺放滾輪小車，落梁后移動(dòng)滾輪小車以消除頂推過(guò)程中形成的殘余應(yīng)力，同時(shí)調(diào)整梁位，使支座螺栓與梁體底板預(yù)留孔對(duì)正，連接支座螺栓，卸落千斤頂，使系梁落位于支座上，完成落梁。

7 施工體會(huì)

通過(guò)該橋?qū)嵺`，有如下幾點(diǎn)體會(huì)：

1)頂推必須嚴(yán)格控制同步進(jìn)行，頂推前應(yīng)根據(jù)每段頂推量核算各千斤頂力大小和油泵、油表讀值，并排除一切頂推施工障礙。各千斤頂在頂推過(guò)程中，應(yīng)同時(shí)啟動(dòng)，同步前進(jìn)，使各千斤頂按預(yù)定的頂推力出力，同時(shí)在箱梁兩側(cè)劃出頂進(jìn)尺度標(biāo)記，以控制兩側(cè)頂進(jìn)尺寸一致。并派專人隨時(shí)觀測(cè)箱梁位置的準(zhǔn)確度，使箱梁沿著橋軸線直線運(yùn)行。當(dāng)測(cè)得軸線偏移量大于8 mm時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)導(dǎo)向千斤頂進(jìn)行糾偏，防止偏差繼續(xù)發(fā)展。2)頂推法施工架設(shè)橋梁節(jié)省大量支架、腳手架，不需要大型吊裝設(shè)備;梁段加工實(shí)現(xiàn)工廠化，施工不受氣候變化、河水漲落和橋下航運(yùn)影響;質(zhì)量易于控制;可節(jié)約材料，降低工程成本。3)頂推法尤其適用于施工工期相當(dāng)緊急，工期壓力大，河道運(yùn)輸繁忙且不能封閉航道的鋼結(jié)構(gòu)施工。

［1］ 陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：人民交通出版社，2000.

［2］ JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊(cè)——橋涵［M］.北京：人民交通出版社，2000.