桃花峪黃河大橋鋼箱梁頂推施工技術

【摘 要】 桃花峪黃河大橋主橋為三跨自錨式懸索橋，跨度為（160+406+160）m。采用單向多點同步頂推施工方法。該橋大跨大噸位長距離，頂推距離為726m，頂推總重量為16180t，臨時墩最大跨度82m，臨時墩高50m，采用計算機全程控制實行單向多點同步頂推。

【關鍵詞】 自錨式懸索橋；鋼箱梁；單向多點同步頂推

1 工程概況

桃花峪黃河大橋主橋為（160+406+160）m三跨自錨式懸索橋，橋梁寬度39米，整體鋼箱梁斷面形式。主梁采用整體鋼箱梁，包括主纜錨固段總長737.43m，不計主纜錨固段的鋼箱梁總長685.75m。為便于制造運輸，不計錨固段鋼箱梁，共劃分為53個梁段。主橋立面布置見 圖1。

圖1 主橋立面布置

2 施工方案

本工程采用單向多點同步頂推施工方法。在沿橋縱軸方向的邊跨設置鋼箱梁拼裝平臺（平臺高50m），在各跨中按需設置臨時墩（最大跨度82m，為國內之最），在拼裝平臺分節段拼裝鋼導梁（52m）和鋼箱梁，然后通過水平頂推系統施力，將梁體向前頂推出拼裝平臺，然后繼續在平臺進行下兩節段梁的拼裝和頂推，待全部節段頂推到位后、懸索體基本完成后，將體系轉換，拆除拼裝平臺和臨時墩，完成橋梁施工。

3 結構特點和難點

核心技術應用：大跨度自錨式懸索橋鋼箱梁大噸位高柔性支墩長距離單向頂推技術。

鋼梁頂推位置高，距地面50ｍ，重心高，為國內之最；頂推跨徑大，最大跨度與懸臂82m，為國內之最；單向頂推距離遠，最大726m，中心偏位控制難度大；頂推重量大，16180；支墩反力大：2420ｔ，水平力5%，對施工設施穩定性控制要求高；多點柔性高墩對頂推系統的同步性及可靠性要求高；沖刷嚴重：臨時支墩位于游蕩性黃河主河槽，防洪渡汛維護難度大；安全和文明施工要求高；特殊環境（冬季大風、冰、雪、暴雨多）。

4 頂推施工控制要點

鋼箱梁每輪頂推一段距離后，需倒換一次或多次鋼絞線和拉錨器，才能完成頂推。每節段開始頂推時，先手動推進5cm，將滑移系統松動、檢查安全后主可進行自動連續頂推。第一次頂推時，油泵操作人員調整溢流閥的工作限壓，在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%最大經驗牽引力狀態下，檢查各受力結構變形情況，如有異常立即報告。當頂推過程中從滑道前端吐出的MGE滑板，拿到滑道后端重新喂入。自動連續頂推過程中隨時對主梁的軸線偏移進行監測，如果發現主梁軸線偏離設計軸線2cm，則進行糾偏。為減小頂推啟動瞬間拼裝平臺、各臨時墩晃動情況，在頂推前徹底清理滑道，在上一輪頂推結束前對每一個臨時墩及主塔位置滑板進行多涂抹油，分級加載且每級加載后停留一段時間，通過此措施有效減小拼裝平臺、臨時墩的晃動，確保結構安全。

（1） 倒換鋼絞線

每輪頂推一定距離后，箱梁下的某個拉錨器即將退出某個臨時墩時，此時需要將鋼絞線固定端從前方拉錨器上取下并倒換到該墩上進行安裝。現場通過優化，將拉錨器設置在合理的鋼箱梁梁段上，使得盡可能在頂推過程中減少倒換鋼絞線的次數，本橋鋼箱梁頂推為每兩節梁段頂推一次（27m），在頂推過程中不斷優化，合理利用拼裝平臺的長度，每次頂推前先計算出此輪在何位置需要倒換鋼絞線，將倒換鋼絞線的時間移除關鍵工序，這樣就從每輪鋼箱梁吊裝、定位、焊接、頂推12天時間縮短到目前的8天內完成。

（2） 頂推同步控制

頂推控制系統的控制策略： 用接近開關作為ZLD自動連續頂推頂的動作傳感元件，它將自動連續千斤頂活塞的位置信號傳遞給控制器，通過控制器將信號傳給主控臺，將得到的信號進行邏輯組合后，再將控制信號傳遞給自動連續泵站，自動連續泵站通過電磁換向閥去控制相應自動連續千斤頂的動作。每一臺千斤頂的前頂和后頂分別配置位移傳感器，可直接檢測出千斤頂活塞的行程。通過PLC 的運算計算出千斤頂的速度并加以比較，以其中一臺頂為主動點，以恒定的速度伸缸；其余頂為隨動點，如果千斤頂速度滿足要求則按此頻率輸出泵頭流量，否則調整電機頻率以增加或減小泵頭輸出流量，以達到速度的調控。這是一個閉環控制系統，達到各頂速度的同步。每個泵站上都設有壓力變送器，可準確地檢測每個泵站承載力的大小。

（3） 頂推時的線性控制措施

為確保墩頂水平位移不超標，在兩主塔處設置通長觀測、限位控制索，該索與臨時墩不產生聯系。利用微動開關進行檢測及限位，一旦墩頂位移接近限值就對頂推系統進行預警及急停控制。

頂推過程中由于各種原因造成箱梁的橫向偏位，在頂推過程中采用橫向限位、糾偏裝置施加橫向力進行糾偏。限位、糾偏受力點設在每個滑道外側。鋼箱梁的限位糾偏，可通過多種方式來實現：a 尾端橫向限位。為保證橋軸線不偏移，在拼裝平臺處設置橫向限位：利用鋼筋對滑塊限位，同時在拉錨器側采用糾偏輪與工字鋼滑道進行限位。b臨時墩限位。導向利用滑道作糾偏導軌，結合鋼箱梁橫隔板設計，采用一道橫隔板上下游各布置一個糾偏裝置對滑道梁的約束。c 主塔限位糾偏輪。在主塔內側安裝限位糾偏裝置，確保鋼箱梁軸線偏差在10mm范圍以內。

（4） 臨時墩頂不平衡水平力控制

由于實際施工工況復雜多變，為最大限度的減少不平衡水平力對柔性臨時墩帶來的危害必須采取恰當的控制策略。本工程要求臨時墩頂不平衡水平力在5%以下。針對本工程采取“頂推力控制為主，速度同步控制為輔、載荷追蹤、均衡受控”的控制策略。以各墩墩頂總反力為控制依據，頂推千斤頂的頂推力和速度作為受控量，實現力與速度的雙控。墩頂頂推方向不平衡水平力控制在5%以下，頂推反方向控制在3%以下。a 限壓控制。在每輪頂推循環前通過計算墩頂支反力可計算出千斤頂的出力范圍。通過對頂推泵站和千斤頂進行預先設定壓力來限壓限力來實現。各墩液壓泵可以通過限壓，并在頂推過程中監視、調整限壓，可以將墩頂不平衡水平力控制在5%以下。b 臨時墩水平索控制。為避免頂推時，各墩受力不均造成墩身水平位移過大，用墩頂水平鋼絞線束進行抵抗。

（5） 鋼箱梁頂推質量控制及安全措施

臨時墩滑道安裝時，同墩兩滑道高程差控制在同一水平面以內。避免鋼箱梁傾斜。

頂推速度控制在10～15cm/min。

頂推作業時對鋼箱梁、臨時墩、導梁、主塔實施監控，確保結構安全。每次頂推必須對頂推的梁段中線和各滑道頂的標高進行測量，并控制在允許范圍內。導梁中線偏差不大于1cm；梁體中線偏差不大于1cm；

頂推過程中若發現頂推力驟升，應及時停止并檢查原因。

每節段開始頂推時，先推進5cm，立即停止，回油，再推進5cm，再停止，回油，為此反復兩三次，以松動各滑動面并檢查各部分設施，然后正式頂推。

頂推時，應派專人檢查導梁及鋼梁，如果導梁構件有變形、螺絲松動、導梁與鋼梁聯結處有變形或鋼梁局部變形等情況發生時，應立即停止，進行分析處理。

滿鋪滑板前將滑道上的灰沙擦干凈并涂上硅脂油，并蓋上塑料薄膜、粘牢，防止被水、沙石、塵土等污染。

柔性臨時墩及糾偏裝置支架均必須用鋼絞線連成整體。

班前班后要專人檢查墩頂位移開關是否完好，位置標示是否移位。班前安全技術交底。

結語：該橋屬于大跨度自錨式懸索橋鋼箱梁大噸位高柔性支墩長距離多點單向同步頂推。兩項國內之最，分別是臨時墩跨度和頂推高度。施工過程中通過不斷對施工方案進行優化，從剛開始完成每輪次頂推需要12天時間縮短至8天以內，大大縮短了施工工期，為全橋總工期做出了巨大貢獻。整個施工過程安全、快捷，施工質量和工期均得到了較大程度的保障，該項技術值得在今后同類橋梁結構施工中推廣應用。

參考文獻

[1] JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范