跨滬寧高速公路鋼箱梁頂推施工技術(shù)

范 翔，郁志剛，徐新華

（上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司，上海市 201203）

1 工程概況

惠南路（錫澄運(yùn)河～老錫澄路）新建工程位于無錫市惠山區(qū)南部，是惠山區(qū)內(nèi)部一條東西向的城市主干道，是連接惠山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)與滬寧城際鐵路惠山站的主要交通要道。其中跨越滬寧高速公路大橋是惠南路的控制性橋梁，橋梁起點(diǎn)樁號(hào)K11+595.13，終點(diǎn)樁號(hào)K12+411.69，橋梁全長816.56 m。在樁號(hào)K12+158.5處跨越滬寧高速公路，與滬寧高速公路交角約55°。橋梁采用分幅設(shè)置，在跨滬寧高速公路段左右幅采用錯(cuò)孔布置，單幅橋梁結(jié)構(gòu)寬度12.5 m，中間設(shè)置2 m中央分隔帶，橋梁全寬27 m，見圖1。

跨滬寧高速公路處，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)。左幅兩跨為42 m+45 m，右幅兩跨為45 m+45 m，在滬寧高速公路中分帶內(nèi)設(shè)置一個(gè)獨(dú)柱橋墩26#墩，滬寧高速東西側(cè)分別為27#、25#墩。鋼箱梁主橋頂板寬12.5 m，底板寬7.5 m，梁高2.2～2.35 m，由腹板變高形成橫坡，頂板設(shè)單向2%橫坡，底板水平。單箱雙室鋼箱梁中心線處梁高2.275 m。兩幅鋼箱梁總重為1 032 t，見圖2。

2 整體頂推方案

為保證滬寧高速公路車輛正常通行，跨滬寧高速公路處的兩跨鋼箱梁采用頂推法進(jìn)行施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件和鋼箱梁單體分段重量，采用現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)鋼桁臨時(shí)支架，分段吊裝、組裝、拼接、焊接鋼箱梁和鋼導(dǎo)梁，組裝成型后，分批次依次頂推并接長鋼箱梁進(jìn)行頂推施工；待鋼箱梁全部頂推到位后，進(jìn)行落架就位固定。

3 頂推施工工藝

3.1 臨時(shí)墩支架

鋼桁臨時(shí)支架縱橋向布置間距為15 m或45 m，其支架立面見圖3。東側(cè)區(qū)域?yàn)楣?jié)段鋼箱梁吊裝、焊接和頂推施工區(qū)，共設(shè)置5個(gè)普通鋼桁臨時(shí)支架（1#～5#）和 1個(gè)頂推反力鋼桁臨時(shí)支架（6#），滬寧高速公路中央分隔帶設(shè)置1個(gè)落梁鋼桁臨時(shí)支架（7#），西側(cè)設(shè)置2個(gè)普通鋼桁臨時(shí)支架（8#～9#）。

3.1.1頂推反力鋼桁支架

在滬寧高速公路東側(cè)僅設(shè)置一個(gè)頂推反力支架，即6#臨時(shí)墩。該頂推反力支架兼焊接施工平臺(tái)、下滑道支架和落梁支架功能。

鋼桁支架的立柱采用8根φ400×10 mm圓鋼管，縱橋向設(shè)置兩根，間距為4.0 m；橫橋向設(shè)置四根，中間間距4.4 m，兩側(cè)邊間距2.0 m，其平面尺寸8.4 m×4.0 m。支架頂縱橋向設(shè)置7根32#工字鋼，間距為1.0 m和2.2 m，使之兩組槽鋼組合件形成整體框架。頂推反力鋼桁臨時(shí)支架頂面橫橋向間距6.8 m兩側(cè)各安放一組4×45#工字鋼焊接組合而成的下滑道。支架構(gòu)造尺寸見圖4。

3.1.2落梁鋼桁支架

滬寧高速公路中央分隔帶設(shè)置一個(gè)落梁支架，即7#臨時(shí)墩。該落梁支架兼下滑道支架和落梁支架功能。

鋼桁支架的立柱采用8根φ400×10 mm圓鋼管，縱橋向設(shè)置兩根，間距為3.0 m；橫橋向設(shè)置四根，中間間距4.4 m，兩側(cè)邊間距2.0 m，其平面尺寸8.4 m×3.0 m。支架頂縱橋向設(shè)置7根32#工字鋼，間距為1.0 m和2.2 m，使之兩組槽鋼組合件形成整體框架。頂推反力鋼桁臨時(shí)支架頂面橫橋向間距6.8 m兩側(cè)各安放一組4×45#工字鋼焊接組合而成的下滑道。支架構(gòu)造尺寸見圖5。

圖1 鋼箱梁總平面示意圖

圖2 鋼箱梁橫斷面示意圖

圖3 鋼桁支架立面布置示意圖

圖4 頂推反力鋼桁支架構(gòu)造示意圖（單位：mm）

3.1.3普通鋼桁支架

在滬寧高速公路東西兩側(cè)設(shè)置7個(gè)普通鋼桁臨時(shí)支架，即1#～5#、8#～9#臨時(shí)墩。普通鋼桁支架兼焊接施工平臺(tái)和下滑道支架功能。

圖5 落梁鋼桁支架構(gòu)造示意圖（單位：mm）

鋼桁支架的立柱采用8根φ400×10mm圓鋼管，縱橋向設(shè)置兩根，間距為4.0 m；橫橋向設(shè)置四根，中間間距2.0 m，兩側(cè)邊間距4.0 m，其平面尺寸10.0 m×4.0 m。支架頂縱橋向設(shè)置6根32#工字鋼，間距為2.0 m，使之兩組槽鋼組合件形成整體框架。普通鋼桁臨時(shí)支架頂面橫橋向間距6.8m兩側(cè)各安放一組2×45#工字鋼焊接組合而成的下滑道。支架構(gòu)造尺寸見圖6。

圖6 普通鋼桁支架構(gòu)造示意圖（單位：mm）

3.1.4臨時(shí)墩混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)

臨時(shí)墩支架基礎(chǔ)全部采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。鋼桁臨時(shí)支架搭設(shè)在橋梁25#-29#墩承臺(tái)和墩跨內(nèi)原地面上兩種。臨時(shí)支架位于承臺(tái)上借助基礎(chǔ)承臺(tái)，搭設(shè)鋼桁支架；臨時(shí)支架位于在原地面上采用80 cm 6%灰土回填，并夯實(shí)，然后澆注C30混凝土方形基礎(chǔ)，尺寸長5 m×寬5 m×高0.5 m，最后搭設(shè)鋼桁支架。

3.2 鋼導(dǎo)梁裝置

導(dǎo)梁在施工中雖然只是臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，并不參與成橋以后的結(jié)構(gòu)受力，但是它對(duì)頂推施工中主梁受力的影響不容忽視。對(duì)主梁內(nèi)力有重大影響的因素主要為導(dǎo)梁的長度、剛度和重量。本工程鋼導(dǎo)梁長度為30 m，約鋼箱梁頂推自由長度的0.67倍，滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。

單片長度30 m貝雷鋼桁架是由10片貝雷桁架連接而成，單個(gè)貝雷片規(guī)格尺寸為1.5 m×3 m。貝雷片由上弦桿、下弦桿、豎桿和斜桿焊接而成，上下弦桿采用雙肢10#槽鋼，豎桿和斜桿采用8#槽鋼，均為16 Mn鋼材質(zhì)。單片貝雷桁架重量為270 kg，折算其自重集度為0.9 kN/m。

鋼導(dǎo)梁與鋼主梁的連接構(gòu)造：鋼箱梁端部近滑道腹板內(nèi)側(cè)35 cm處設(shè)置長度100 cm腹板，使該腹板與箱梁外側(cè)腹板、滑道腹板共三道腹板外伸40 cm，同時(shí)通過加強(qiáng)鋼板局部形成整體，采用銷子與貝雷上下弦桿有效連接，鋼腹板與貝雷上下弦桿焊接，構(gòu)造見圖7、圖8。

3.3 滑動(dòng)裝置

本工程滑動(dòng)裝置主要由下滑道和上滑道組成。

3.3.1下滑道

圖7 鋼導(dǎo)梁構(gòu)造示意圖

圖8 鋼導(dǎo)梁與鋼箱梁連接構(gòu)造示意圖

下滑道由4根或2根45#工字鋼焊接組件制成，平面尺寸為60 cm×500 cm，其兩端做成1：8的坡度，坡長50 cm，上鋪一層5 mm厚的普通鋼板，面上貼2mm厚的不銹鋼板，不銹鋼板與焊件點(diǎn)焊焊接。每個(gè)支架上安裝兩組下滑道，其橫向中心間距為6.8m。

3.3.2上滑道

7#臨時(shí)墩頂?shù)幕茐K以4組80 t的CRM型履帶式重物搬運(yùn)坦克為主（支架頂部受力在380 t左右）；6#臨時(shí)墩頂?shù)幕茐K以不銹鋼和四氟乙烯板相組合的滑道裝置；其它臨時(shí)墩支架頂部的以2～4組普通重物搬運(yùn)坦克為主（每座支架頂部受力在100 t以內(nèi)）。滑移裝置CRM履帶式滾動(dòng)滑移塊示意見圖9。

圖9 滑移裝置CRM履帶式滾動(dòng)滑移塊示意圖

鋼箱梁頂推過程中使用的滑塊采用GJZF4系列聚四氟乙烯板式橡膠支座，其構(gòu)件尺寸為300 mm×400 mm×49 mm，單塊板承載能力為1 200 kN，其聚四氟乙烯板與不銹鋼件的摩擦系數(shù)不大于0.08。每一組滑道上使用3塊橡膠支座，即每一鋼桁臨時(shí)支架頂部配置6塊橡膠支座板。

3.4 橫向限位裝置

橫向限位裝置采用滾輪限位糾偏，滾輪采用四氟乙烯滾輪，并固定在三角形組合槽鋼上，每個(gè)限位器由2個(gè)滾輪組成。滾輪器固定在鋼桁支架頂?shù)臋M橋向40#槽鋼組合件上，布置在鋼梁腹板兩側(cè)，與鋼箱梁預(yù)留3 cm間隙，以便于頂推和糾偏，見圖10。

3.5 頂推裝置

根據(jù)頂推最大水平力的計(jì)算，在頂推反力鋼桁臨時(shí)支架6#臨時(shí)墩頂面中央位置設(shè)置一組ZLD-100型自動(dòng)連續(xù)千斤頂和7根Φ15.24鋼絞線單點(diǎn)頂推滑移頂推系統(tǒng)。它能均勻地將鋼箱梁頂推前進(jìn)，克服了傳統(tǒng)千斤頂由于反復(fù)啟動(dòng)、停止，而造成拉力不均勻影響，并能大大加快施工進(jìn)度。

圖10 橫線限位裝置與滑移滾動(dòng)裝置構(gòu)造示意圖

自動(dòng)連續(xù)頂推系統(tǒng)的組成：ZDL100型自動(dòng)連續(xù)頂推千斤頂、ZLDB自動(dòng)連續(xù)液壓泵站、主控制臺(tái)、行程開關(guān)和鋼絞線（柔性拉桿）等組成。施工采用OVM廠生產(chǎn)的連續(xù)千斤頂和配套液壓泵站，見圖11、圖12。

圖11 自動(dòng)連續(xù)頂推千斤頂

圖12 自動(dòng)連續(xù)液壓泵站

連續(xù)頂推千斤頂?shù)墓ぷ髟恚鹤詣?dòng)連續(xù)千斤頂前后布置2臺(tái)油缸，其中一臺(tái)油缸工作時(shí)，另一臺(tái)油缸回縮原來的行程，當(dāng)工作油缸行程達(dá)到設(shè)定的行程時(shí)就停止其工作，此時(shí)通過控制系統(tǒng)的傳感器命令另一臺(tái)油缸工作，而原工作的油缸則回縮其原來的行程，循環(huán)往復(fù)。

連續(xù)頂推千斤頂通過工具錨夾住傳力鋼絞線，而鋼箱梁底板下焊接錨扣點(diǎn)，通過耳板、插銷、工具錨與傳力鋼絞線相連接，當(dāng)千斤頂頂推作業(yè)時(shí)，鋼絞線拖拉著鋼梁前移。

在每節(jié)段鋼箱梁底部前端焊接耳板，耳板布置于鋼箱梁橫隔板處，同時(shí)在耳板處采用加勁鋼板進(jìn)行縱橫向局部加強(qiáng)，確保拖拉時(shí)底板不變形。

3.6 頂推基本流程

基本流程：履帶吊進(jìn)場(chǎng)組裝→吊裝鋼導(dǎo)梁→連續(xù)吊裝前四節(jié)段鋼箱梁→鋼箱梁成型頂推后繼續(xù)吊裝→吊裝后兩個(gè)節(jié)段鋼箱梁→鋼箱梁頂推到位→拆除現(xiàn)場(chǎng)鋼桁支架→履帶吊拆卸退場(chǎng)。

鋼箱梁整體頂推施工流程見圖13。

3.7 落架施工

鋼箱梁的落架就位，分兩次進(jìn)行。第一次箱梁落架就位于滾動(dòng)裝置的滾軸上，使箱梁底板下滑道和滾軸接觸。第二次箱梁落架就位于混凝土墩柱頂?shù)闹ё希瓜淞旱装逑轮ё摪搴投罩ё佑|。對(duì)于鋼箱梁的落架，采用10只50～100 t的液壓千斤頂，進(jìn)行同步或分批次的落架就位。

當(dāng)鋼箱梁整體滑移至所需安裝的位置后，先拆除前置安裝在鋼箱梁上的輔助導(dǎo)梁架。然后用千斤頂頂升鋼箱梁一定高度（20 mm），拆除滾動(dòng)滑移裝置，安放調(diào)整支座位置并作最終固定。千斤頂?shù)捻斏蓮闹虚g向兩邊進(jìn)行，先26#橋墩后25#和27#橋墩。也可同時(shí)頂升布置在25#～27#橋墩處的千斤頂，進(jìn)行同步落架，但應(yīng)注意鋼箱梁的變化，防止側(cè)向位移或扭曲變化。

4 頂推過程監(jiān)控

鋼箱梁頂推施工階段的控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，主要包括兩部分。一部分是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即監(jiān)測(cè)；另一部分是數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，即監(jiān)控。

本次鋼箱梁監(jiān)控是利用高效計(jì)算機(jī)程序，對(duì)施工過程進(jìn)行仿真模擬分析計(jì)算，并對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，確定和指導(dǎo)下一工況的施工參數(shù)；并預(yù)報(bào)施工中可能出現(xiàn)的不利狀況及避免錯(cuò)失，達(dá)到施工預(yù)警的目的。

橋梁上跨日交通量巨大的滬寧高速公路，鋼箱梁頂推施工過程中的穩(wěn)定和安全非常重要，為確保頂推過程中鋼箱梁及下部結(jié)構(gòu)（含臨時(shí)墩）的安全穩(wěn)定，并最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)線形和受力要求，對(duì)鋼箱梁頂推施工進(jìn)行了全面監(jiān)控。主要包括以下內(nèi)容：鋼導(dǎo)梁橫向偏位、豎向撓度；鋼箱梁中線偏位、豎向撓度；臨時(shí)墩柱頂水平變位、沉降監(jiān)測(cè)；鋼導(dǎo)梁與主梁連接處鋼導(dǎo)梁上下緣應(yīng)力；鋼箱梁上下緣應(yīng)力；臨時(shí)墩柱底應(yīng)力。

圖13 鋼箱梁頂推施工基本流程圖

鋼箱梁頂推監(jiān)控歷時(shí)7個(gè)月，進(jìn)行了偏位、應(yīng)力等測(cè)試28個(gè)工況共約300組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)頂推施工前由計(jì)算確定的控制值，在頂推過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)控制截面有指標(biāo)超出控制值則及時(shí)預(yù)警、糾偏，確保了頂推過程中結(jié)構(gòu)安全。

最終經(jīng)過全過程的有效監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)時(shí)預(yù)警，及時(shí)調(diào)整，頂推到位落架后線型相當(dāng)理想，偏差滿足規(guī)范的高程控制要求，并成橋內(nèi)力滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

經(jīng)過本次跨滬寧高速公路鋼箱梁頂推施工，深深感受到鋼箱梁頂推施工是一項(xiàng)工藝復(fù)雜，技術(shù)難度高，涉及面廣的工序，只有嚴(yán)格控制，加強(qiáng)管理，采取針對(duì)性措施，全體施工技術(shù)人員通力合作，才能達(dá)到較高的質(zhì)量目標(biāo)。

惠南路跨滬寧高速公路鋼箱梁頂推法施工技術(shù)的成功應(yīng)用，為今后其他同類橋梁施工提供借鑒，結(jié)合鋼箱梁頂推施工技術(shù)總結(jié)以下幾點(diǎn)：

（1）施工過程中使得該技術(shù)日趨完善并走向成熟，最終取得良好的社會(huì)效果及經(jīng)濟(jì)效果；同時(shí)為同類型跨江河、跨鐵路、跨磁懸浮等鋼箱梁頂推法施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

（2）鋼箱梁采用空間曲線頂推法跨越滬寧高速公路，節(jié)省了施工場(chǎng)地，同時(shí)不影響地面交通的正常通行，降低了施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，簡化了交通管制措施。

[1]DB37/T1389-2009,鋼箱梁頂推施工技術(shù)規(guī)程[S].

[2]付永樂.通惠河橋鋼箱梁頂推施工技術(shù)[J].北京:鐵道建筑,2007(3).

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[4]趙雄.跨線橋上部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)鋼箱梁的施工與質(zhì)量控制[J].建筑技術(shù)開發(fā),2005,32(4).