復雜環境下鋼箱梁頂推架設工藝技術研究
——以重慶市南岸區黃桷灣立交工程F匝道橋鋼箱梁頂推為例

賀恩明，陳元歡（重慶城建控股（集團）有限責任公司，重慶　400013）

?

復雜環境下鋼箱梁頂推架設工藝技術研究
——以重慶市南岸區黃桷灣立交工程F匝道橋鋼箱梁頂推為例

賀恩明，陳元歡
（重慶城建控股（集團）有限責任公司，重慶400013）

摘要：該文以重慶市南岸區黃桷灣立交工程F匝道橋施工為背景，介紹位于交通繁忙地域、平曲線小半徑及大豎向縱坡地段的鋼箱梁采用分段拼裝、多次頂推方案時對施工平臺、頂推鋼箱梁線型控制、防傾控制等工藝技術上的研究，以及施工過程中應注意事項，以實現復雜環境下鋼箱梁頂推施工順利進行，為其它市政橋梁鋼箱梁施工提供一定的參考。

關鍵詞：復雜環境；鋼箱梁；頂推；技術研究

1　工程概況

黃桷灣立交工程位于重慶市南岸區彈子石CBD區域，西起育人學校附近，東至慈母山隧道洞口，北自內環高速公路任家灣附近，南至現有收費站南側。F匝道為單幅橋梁，橋梁起點樁號FK0+198.204m，終點樁號FK0+597.204m，全橋長399m，橋寬7.0m。跨徑布置為：第1聯（6×31m預應力混凝土連續梁）+第2聯（31+39+30m鋼箱梁）+第3聯（35+38+30m預應力混凝土連續梁）段。其中第2聯鋼箱梁上跨M匝道、內環線主線橋、彈廣路，下穿N匝道，平面曲線R=300m，豎向位于5.3%上坡段，橋面設單向1.5%的橫坡。橋位見圖1、圖2所示。

圖1　橋位平面圖

圖2　F匝道鋼箱梁縱立面布置圖

第2聯鋼箱梁采用斜腹式單箱單室斷面，頂板寬為6.8m，底寬3.0m，支座處底寬4.0m；梁高（含18cm混凝土墊層）為2.0m。鋼箱梁平均每延米重27230N。鋼箱梁共劃分為25個節段，如圖3。

圖3　F匝道鋼箱梁分段圖

2　鋼箱架設方案選擇

2.1鋼箱梁架設方案

針對該處交通繁忙，結構物交叉較多的現狀，并結合運輸條件和現場吊裝情況要求，為了保證施工及交通安全，并減少對內環交通的影響，F匝道第2聯鋼箱梁架設安裝采用連續頂推架設法。擬利用盤龍立交-長壽匝道方向F10墩處開口作為鋼箱梁運輸入口，在第三聯梁部未施工時進行，在F8-F9-F10右側設置鋼箱梁堆積場、拼裝焊接場、起吊場，在P9-P6之間設置臨時支墩，25個節段鋼箱梁分段組拼，分次通過千斤頂的拖拉拼裝完成的鋼箱梁段在各墩頂滑道上進行滑動實現頂推到位。因此，將增加全聯頂推距離約35m。臨時支架布置形式如圖4、圖5所示。

圖4　臨時支墩平面布置圖

圖5　臨時支墩縱立面布置圖

其中：頂推反力支墩：1處—L4；

起落梁支墩：4處—L1、L2、L4、L6；

拼裝鋼梁支墩：9處—L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12；

下滑道支墩：8處—L1、L2、L3、L4、L6、L8、L10、L12。

所有臨時支墩中軸線處在半徑r=300m平曲線上。

所有下滑道頂面處在5.3%下坡線上，L4處的滑道頂面高出該處相應的梁底設計標高約1000mm。

2.2頂推施工步驟

（1）在L4-L5平臺上按移動軌跡平、豎曲線將F1-F3拼裝成大節段，在L7-L12平臺上按移動軌跡平、豎曲線將F4-F12拼裝成大節段。并在F1-F3這個大節段前端安裝鋼導梁。

（2）頂推F4-F12大節段前移至F1-F3大節段并連接，拼裝成F1-F12大節段，再頂推F1-F12大節段，前移25m。

（3）在F12后部依次拼接F13-F21節段，拼裝成大節段，頂推F1-F21大節段，前移15m上FP7號墩。

（4）在F21后部依次拼接F22-F25節段，拼裝成大節段，頂推F1-F25大節段鋼箱梁，前移約30m到FP6號墩，直至到達設計里程，拆除導梁，粗調軸線及里程。

2.3本方案優點

（1）鋼箱梁對接拼裝不占用被交建筑物地界。

（2）節段對接焊不在被交建筑物上空進行，不會對車輛駕駛員產生心理壓力，對既有被交建筑物的影響降至最低。

3　方案技術研究

3.1施工平臺的設計

施工平臺包括下滑道支墩、起落梁支墩、頂推反力支墩、組裝平臺支墩及基礎。該臨時支墩除滿足拼裝鋼箱梁的功能外，還要兼作對鋼箱梁實施空間曲線頂推之用。在平臺支架設計時，既要考慮其能承受頂推時的最大豎向荷載和最大水平摩阻力引發的變形，又要考慮滿足鋼箱梁在頂推過程沿同半徑平面圓曲線和同曲率豎曲線軌跡前進要求，并按位置準確計算和控制滑道進出口的標高。因此需進行認真、詳細的計算分析，并請有相應資質單位進行復核，在確保支架安全度符合相關規范要求的同時，為施工過程中提供監測各項指標［1］。主要需對以下內容進行驗算：

（1）臨時墩基礎承載力和穩定性驗算。

（2）臨時墩墩身承載力和穩定性驗算。

（3）道支撐系統受力安全性驗算。

3.2頂推裝置工藝設計

頂推裝置包括滑道、導向限位裝置、上墩小導梁、制動裝置、鋼絞線錨扣裝置以及牽引裝置。

3.2.1滑道

滑道主要由設置在鋼管支墩上的滑道梁、下滑板和上滑塊組成。

為控制鋼箱梁頂推作業中的變形，滑道位置設置在鋼箱左右腹板下方的底板附近，寬度35cm。每處滑道共兩個，每個滑道需做成平縱斷面符合頂推要求的線形形式。每側滑道梁的兩端都設有吊籃，吊籃內設30t或50t電動千斤頂，以備鋼箱梁在頂推過程中滑塊擠死或卡住時起頂鋼箱梁用。

滑道作法：滑道梁為兩根［32b槽鋼，長度3.5～4.5m，寬度30cm，每條滑道長度為2500mm。下滑板由5塊□500×500×20㎜鋼板組成，每塊鋼板頂面外包□545×450×1㎜的不銹鋼板（周邊與鋼板壓焊）。上滑塊為□400×200×20mm的氯丁橡膠板（在下滑板與鋼箱梁底板頂推面間設置一面貼聚四氟乙烯）。

3.2.2導向裝置的設計

為方便鋼箱梁節段拼裝時的橫向定位和頂推時的導向，在臨時支墩下滑道板中部外側設置了導向限位裝置 （即橫向限位器）。導向裝置主要由鋼軸、螺母、墊片及導向輪組成。通過鋼軸及螺母將導向輪（4對聚四氟乙烯輥軸）固定在下滑道鋼板面上。與鋼梁接觸面留出20～30mm間隙。

3.2.3上墩小導梁

導梁長度一般為頂推跨徑的0.6～0.7倍，但由于該橋的平曲線半徑較小（半徑為300m的圓曲線），長導梁難以達到相鄰墩柱處，擬定采取在鋼箱梁前端設置小導梁，主要是實現鋼箱梁懸臂直接上墩、過墩。導梁長度內側1.6m，外側2.0m，其截面為工字形鋼板梁。導梁高度及線形與鋼箱梁相同，并與鋼箱梁腹板拴接。考慮到導梁上墩時要設置千斤頂頂升，導梁前端做成企口。小導梁的構造如圖6所示。

圖6　小導梁構造圖

3.2.4制動裝置

鋼箱梁頂推作業時，由于是下坡狀態，而且坡度達5.4%，因此在后部設置2臺20t倒鏈葫蘆作為制動系統，制動系統掛在L12墩墩頂下部。

鋼箱梁停止作業時，為了防止因為自重下滑、沖擊振動、強風吹襲等原因后滑動，在鋼箱梁的后方和前部焊接鋼件制動裝置。

3.2.5鋼箱梁錨扣點

根據鋼箱梁曲線情況，分20～25m為一個錨扣點。錨扣點布置在鋼箱梁底板中心線橫隔板處，與鋼箱梁底板采用螺栓連接，鋼箱梁與錨扣點連接如圖7所示。鋼箱梁加工時，事先在底板上打好固定拉錨器的拴孔。

圖7　錨扣點連接構造圖

3.2.6牽引裝置

鋼箱梁的頂推，采取將帶有連接頭的多根鋼絞線與鋼梁底板下的錨扣點進行連接，然后穿入擱置在支墩錨固器上的連續頂推千斤頂（千斤頂前后布置兩臺油缸，其中一臺油缸工作時另一臺油缸回縮原來的行程），通過自動工具錨夾住多根Φ15.24傳力鋼絞線［2］。如圖8所示。

圖8　鋼箱梁頂推牽引裝置圖

根據頂推最大水平力，選擇2臺ZLD-100自動連續千斤頂（按照2臺千斤頂集中控制設置總控制臺，控制2個泵站）提供水平動力。拉桿采用3根Фj15.24鋼絞線和自動工具錨。

每次頂推時，錨扣點與連續式千斤頂之間保持20～30m的距離，以減小其位置對平、豎曲線頂推的影響。

4　復雜環境下鋼箱梁頂推施工控制要點

受交通條件限制的區域頂推作業，需配合交通管理部門作好交通管制，在雙向道路進入施工區域前100m設置完善的交通設施進行壓縮減少行車道，限制車速和車流量，并在作業地段設置施工安全警示牌。在頂推期間，為確保安全，宜短時間進行交通中斷。

頂推工作為高空作業項目，較大縱坡、較小平曲線頂推梁體，其施工難度較，其頂推、落梁工作不得夜間施工。白天施工完畢后需立即裝上制動裝置。

由于在較大縱坡、較小平曲線上頂推梁體，千斤頂的頂推速度應較慢，宜控制在110～150mm/min，便于及時糾偏。鋼梁在行進過程中需及時進行加裝和拆除導向限位裝置，在每一下滑道處設專人進行滑板的喂進和接送。

5　結論

重慶市南岸區黃桷灣立交工程F匝道橋第2聯鋼箱梁施工處于較復雜的施工區域，采取頂推施工法，主要通過以下四方面確保了施工安全，且鋼箱梁頂推落梁后與設計線性吻合良好：（1）合理選擇鋼箱梁的拼裝場地，將項目施工對交通影響降到最低；（2）在頂推工藝設計時，委托了重慶交通大學進行驗算；（3）對小曲率半徑的鋼箱梁采取小導梁實施直接過孔，設置制動裝置和導向裝置確保頂推過程中鋼箱梁的偏轉和傾覆；（4）在施工過程中嚴格按工藝設計內容和監控要求組織施工，加強各工序的檢查驗收以及頂推過程對鋼箱梁標高、軸線過程控制。

目前F匝道第2聯鋼箱梁頂推工作已成功實施，為今后的同類工程施工提供了借鑒和積累了經驗。

參考文獻：

［1］中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］余新貴.曲線鋼箱梁頂推施工［J］.科技創業月刊，2010 （3）.

責任編輯：孫蘇，李紅

中圖分類號：［TU997］

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）07-0036-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.036

收稿日期：2016-04-21

作者簡介：賀恩明（1974-），男，重慶人，研究生，高級工程師，主要從事橋梁技術研究與管理。

Technical Study on Erection Technology for Incremental Launching of Steel Box Girder under Complex Environment

Abstract：Based on the construction case of ramp F of Huangjuewan flyover project in Nan'an district of Chongqing，this paper studies the technologies applied for steel box girder which is located at areas with busy traffic，horizontally curved section with small radius and large longitudinal slope，including segmental assembly，incremental launching schemes，steel box girder linear control，deviation-proof control and so forth.Some noteworthy tips in construction are also introduced for reference.

Keywords：complex environment；steel box girder；incremental launching；technical study