淺談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁跨越既有線頂推施工技術(shù)與應(yīng)用

摘要：本文將介紹橋梁頂推施工的發(fā)展歷程及頂推施工定義，并以津秦客專下塢薊運(yùn)河特大橋7×16m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁頂推施工為背景，將頂推施工的程序與主要環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并對頂推施工的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：既有線 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 頂推施工

1 頂推施工簡介

1.1 頂推施工的發(fā)展歷程 橋梁的頂推施工方法最初產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代的歐洲。1962年德國教授包爾和弗·雷昂特博士首先提出用頂推的方法施工橋梁，其設(shè)想對奧地利的阿格爾橋上（Ager）進(jìn)行研究，該橋?yàn)?跨（73m+2×85+36m）連續(xù)梁。1964年在委內(nèi)瑞拉的卡洛西河橋（caroni）采用預(yù)制的箱型梁節(jié)段，用預(yù)應(yīng)力聯(lián)成一體的六跨連續(xù)梁，其橋式為48m+4×96m+48m，節(jié)段長9.2m，隨后被許多國家所接納采用。

我國頂推法施工的橋梁起步稍晚，1977年11月建成的西延線上的狄家河橋是我國第一座用頂推法施工的橋梁，其橋式為4×40m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，在預(yù)制場生產(chǎn)塊件，現(xiàn)場拼裝，塊件長4m。1978年在廣東萬江大橋上采用了頂推三孔一聯(lián)共二條的撐架式箱型連續(xù)梁，其橋式為40+54+40m。1980年湖南溈江大橋則采用了并聯(lián)單點(diǎn)頂推，其橋式為4×38+2×38。1990年錢塘江大橋成功地完成3聯(lián)9×32m箱梁單點(diǎn)頂推工作。

近年來，隨著改革開放的大好形勢，鐵路和交通運(yùn)輸業(yè)在飛速發(fā)展，許多大橋均引用了頂推施工。

1.2 頂推施工概念 頂推施工即在橋位周圍（一般優(yōu)先選擇橋軸向或橋位橫向位置）開辟預(yù)制場地，分節(jié)段或整體預(yù)制梁身，然后通過液壓千斤頂同步施力，借助不銹鋼板與聚四氟乙烯模壓板組成的裝置及相關(guān)大臨設(shè)施，將梁段向設(shè)計(jì)位置推進(jìn)，待全部頂推就位后，再進(jìn)行落梁和更換正式支座，完成橋梁施工。

2 津秦客專7×16m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁施工技術(shù)

2.1 7×16m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁工程背景 下塢薊運(yùn)河特大橋是津秦鐵路客運(yùn)專線在天津?yàn)I海新區(qū)跨越薊運(yùn)河、津山鐵路、唐津高速等大型河流及構(gòu)筑物的一座特大橋，總長約19.3Km。其中在DK73+153.06處跨越既有津山鐵路，跨越處墩高15m，交角僅為12度，設(shè)計(jì)采用7×16m連續(xù)梁，梁長115.74m。梁體為單箱單室，梁高2.0m，梁頂寬12.0m，梁頂、底板厚0.3m，腹板厚由跨中0.45m變?yōu)橹c(diǎn)1.05m，橫向支座中心距4.9m，邊跨支點(diǎn)距梁端0.7m，梁體重量約為3500t。

2.2 跨越既有線頂推施工方案選型 依據(jù)頂推施工定義，連續(xù)梁可以在橋位周圍另開辟場地預(yù)制，就該梁體本身特點(diǎn)，有三個(gè)可據(jù)選擇的范疇。其一是不考慮橋位的限制，在其周圍最有利的地方選擇預(yù)制場地，另兩種則需要考慮橋位對頂推的影響，即橋位縱向和橫向兩個(gè)方面。但通過對既有線施工安全風(fēng)險(xiǎn)的考慮及社會經(jīng)濟(jì)效益的對比，應(yīng)優(yōu)選沿橋軸線縱向預(yù)制頂推。這樣可以向背離既有線安全限界以外的橋墩主體上進(jìn)行整體預(yù)制，將既有線施工進(jìn)行轉(zhuǎn)移，大大減小既有線運(yùn)營的外在威脅，而且施工時(shí)可以擺脫既有線的種種束縛；同時(shí)利用主體墩身作支承體系，大臨投入較少。頂推施工總體布置見圖1。

2.3 頂推工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.3.1 導(dǎo)梁設(shè)計(jì)。為解決連續(xù)梁頂推過程中梁體內(nèi)應(yīng)力變化及梁端彎矩對梁體的不利影響，在梁端設(shè)置鋼導(dǎo)梁，并檢算導(dǎo)梁在主梁頂推全過程中的內(nèi)力和應(yīng)力。實(shí)施時(shí)導(dǎo)梁采用Q345鋼板焊接而成，有效長度為12.6m，根部高度2m與主梁前端固結(jié)，前端高度1.4m，剛度約為主梁剛度的1/13.6。導(dǎo)梁橫向共兩片，采用焊接鋼管作為橫向連接系，根部與梁體采用精扎螺紋鋼張拉連接。

2.3.2 滑移設(shè)計(jì)。綜合頂推施工的發(fā)展歷程及本連續(xù)梁頂推特點(diǎn)，滑移仍采用聚四氟乙稀橡膠板+不銹鋼板+滑道調(diào)整墊塊+支座墊石方式，并考慮梁體的橫向位移糾偏，具體設(shè)計(jì)如下：①滑道：從上至下的構(gòu)造為滑塊+不銹鋼板+滑道梁，考慮梁體的受力結(jié)構(gòu)及跨越既有線的布置條件，不銹鋼板+滑道梁構(gòu)成的滑道長度應(yīng)與主體墩身墊石相適應(yīng)。②滑塊：由于梁體較重，為了減少滑動時(shí)摩擦力，滑道梁頂面焊接整塊不銹鋼板，梁體與滑道梁之間設(shè)NGE滑板。高度調(diào)節(jié)可在滑塊上墊鋼板或滑動墊塊得以實(shí)現(xiàn)。③橫向糾偏：橫向限位考慮靜動摩擦的區(qū)別，采用在頂推的動過程中實(shí)施糾偏。

總體實(shí)施原則為：聚四氟乙稀橡膠板（滑塊）與不銹鋼板形成副摩擦，當(dāng)千斤頂施力于箱梁時(shí)，由于副摩擦之間的摩擦力很小，水平力拖動箱梁和聚四氟乙稀橡膠板，聚四氟乙稀橡膠板在不銹鋼板上滑動，最終向前滑出。梁體在前移過程中，通過人工更換和喂入滑塊實(shí)現(xiàn)梁體的滑行。

2.3.3 頂推設(shè)計(jì)及其設(shè)備選型 牽引可以采用單點(diǎn)或多點(diǎn)施力進(jìn)行，但考慮到本連續(xù)梁梁體較長，梁體為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，多點(diǎn)施力后梁體內(nèi)力變化復(fù)雜，為了確保梁體質(zhì)量，選用單點(diǎn)施力。實(shí)施過程采用連續(xù)千斤，施力不停頓，多臺可采用主控臺同步控制。

梁端反力點(diǎn)設(shè)置于主梁尾端隔墻底部，通過橫向兩根10-φ15.2mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線與牽引端相連。牽引端設(shè)置梁跨墩墩頂，由預(yù)埋件、反力座及ZLD連續(xù)千斤頂組成。連續(xù)千斤頂為兩臺TX200LJ型連續(xù)牽引油缸進(jìn)行頂推施工，額定牽引載荷：200t；鋼絞線根數(shù)：10根；油缸外徑：410mm；油缸長度：約2350mm。液壓泵站采用TX-80-P型雙回路液壓泵站，功率：45KW；最高壓力：31.5MPa；流量：80L/min；速度：8m/h；控制精度為±1mm內(nèi)。后錨采用OVM錨具錨固于后錨反力座。

頂推初始時(shí)理論計(jì)算靜摩擦需要頂拉力2800KN，開始滑動后需要頂拉力下降。頂拉時(shí)通過千斤頂控制頂拉速度，以8m/h為頂拉時(shí)速度上限。頂推過程中對中線進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)偏位及時(shí)進(jìn)行糾偏。實(shí)際頂推時(shí)靜磨阻力最小170KN，頂推過程中牽引力在1500-3500KN間，最大速度9m/h，最大偏位280mm。在頂推梁縱向距設(shè)計(jì)位置0.2m時(shí)，利用橫向限位進(jìn)行橫向糾偏，梁體中心線偏差控制在10mm以內(nèi)后進(jìn)行最后0.2頂推。

2.4 落梁設(shè)計(jì)

2.4.1 落梁設(shè)備。由于梁體與墩頂支承部位間距較小，支點(diǎn)反力較大，普通千斤頂高度不滿足起落梁要求。為此專門設(shè)計(jì)了噸位為300t扁頂，各臺扁頂統(tǒng)一由主控臺控制，實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)起落梁同步實(shí)施。

2.4.2 落梁控制措施。落梁時(shí)在連續(xù)梁墩頂支座部位放置千斤頂進(jìn)行起落，在連續(xù)梁8個(gè)墩頂各配備兩臺300t扁頂。起落梁時(shí)為了消除由于預(yù)制產(chǎn)生的連續(xù)梁底部高程誤差，預(yù)應(yīng)力所引起的二次力矩，使梁體受力狀態(tài)符合于自重力引起的彎矩和反力，落梁時(shí)千斤頂頂力以支座反力調(diào)整控制為主，同時(shí)適當(dāng)考慮梁底高程。梁體起落高度的控制與測量的操作程序如下：①分級調(diào)壓：根據(jù)千斤頂頂點(diǎn)反力，并根據(jù)反力的0.3、0.5、0.7、0.8、0.9、0.95、0.975、1.00、1.015、1.030、1.045……倍作為分級調(diào)壓的油壓控制值；每升一級壓力的操作時(shí)間不短于10min，且在每級壓力上持壓5min，以保證有足夠的時(shí)間使梁體進(jìn)行內(nèi)力傳遞和分配，減小直至消除梁體變形“滯后”現(xiàn)象帶來的影響。②高差限位：通過百分表可以測得油壓讀數(shù)時(shí)刻梁體的實(shí)際起落高度，以決定持壓時(shí)間及是否進(jìn)行下一級的加壓操作。

3 跨越既有線頂推施工總結(jié)與發(fā)展前景

3.1 跨既有線頂推施工總結(jié) 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁頂推法在津秦客專下塢薊運(yùn)河特大橋跨越既有鐵路的成功應(yīng)用，使得頂推施工的優(yōu)越性更加明顯，其一，在跨越既有線施工時(shí)，可以將既有線施工轉(zhuǎn)化為臨近既有線施工或是普通性質(zhì)施工，規(guī)避了既有線施工的重重約束，使該跨越施工絕大部分重獲新生，且該跨越施工工期更為可控；其二，利用了橋梁主體結(jié)構(gòu)作為預(yù)制大臨設(shè)施，大幅減少了大臨設(shè)施的投入，經(jīng)濟(jì)效益更為顯著；最后，千斤頂?shù)难邪l(fā)，能在多點(diǎn)同步控制，使得超長梁體能實(shí)現(xiàn)超落更為簡便與安全。

3.2 頂推施工展望 隨著我國高速鐵路與交通設(shè)施的快速發(fā)展，跨越大型連續(xù)梁跨越構(gòu)筑物會更為頻繁，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，往復(fù)千斤頂?shù)难兄瞥晒Γ膸交兰半娔X主控的綜合應(yīng)用，頂推施工技術(shù)將會更廣泛地使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張曉東.橋梁頂推施工技術(shù)[J].公路，2003（9）.

[2]潘正胄.頂推法架設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土梁.石家莊鐵道學(xué)院，1986.

[3]馬如嶺.跨鐵路線78m鋼桁梁頂推施工[J].鐵道建筑，2006（2），16-17.

作者簡介：張海龍（1982-），男，河北張家口人，助理工程師，研究方向?yàn)榇笮蜆蛄嚎焖偈┕ぁ?/p>