步履式懸臂頂推技術在斜拉橋鋼箱梁施工中的應用

孔凡強

摘要：隨著我國橋梁建造水平的不斷提高，連續鋼箱梁在公路、鐵路、市政等領域的橋梁工程中逐步得到應用，施工時多數采用占地少、交通影響小、設備簡單、安全可靠、造價低的頂推法，本文以市政斜拉橋超寬超重鋼箱梁頂推施工為例，從頂推施工臨時設施、梁段頂推、施工監測、質量控制措施等方面，詳細介紹了三維步履式懸臂頂推工法，為后續類似項目施工提供參考。

Abstract： With the continuous improvement of bridge construction level in China， continuous steel box girder is gradually applied in bridge engineering in highway， railway and municipal areas. Most of the constructions use pushing technology due to its less land occupation， small traffic impact， simple equipment， high safety and reliability and low cost， This paper takes the pushing construction of ultra-wide and ultra-heavy steel box girder of municipal cable-stayed bridge as an example， and introduces the three-dimensional walking cantilever pushing technology from the temporary facilities， beam section pushing， construction monitoring and quality control measures of pushing construction provide reference for the follow-up similar projects.

關鍵詞：步履式；懸臂頂推；鋼箱梁；斜拉橋

Key words： walking style；cantilever launching；steel box girder；cable-stayed bridge

中圖分類號：U445.462 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）24-0106-03

1 概述

龍湖內環路上跨北引水渠橋全長210m，橋梁采用 95m+20m+95m獨塔雙索面斜拉橋，橋梁全寬53m，采用機動車雙向六車道規模，兩側布置非機動車道和人行道。主梁采用雙主梁結構+外挑梁的梁格體系，全鋼結構，頂板寬53m，頂面設雙向1.5%橫坡，外挑梁范圍設反向1.5%橫坡，橋梁中心線處梁高3m。單個主梁箱室寬5.8m，外挑梁箱室寬9.9m，主梁橫隔板標準間距3.0m，雙主梁之間及主梁與外挑梁之間用鋼橫梁連接，標準間距與橫隔板一致。機動車道及人非通道的橋面板采用正交異性鋼橋面板，頂板厚16mm，近塔處加厚至20mm，車行道采用U形加勁肋，行人與非機動車道采用I形肋，箱梁底板厚20～25mm，腹板厚14～30mm。主梁與外挑梁之間設索梁錨固區，索梁錨固區采用中空布置，不設縱向連續的橋面板及底板。主塔由索梁錨固區穿過。在兩端和近主塔處將頂底板貫通形成中橫梁和端橫梁，可進一步增強鋼梁整體性。在雙主梁的外側腹板設置鋼錨箱，進行索梁錨固，拉索間距12m，與橫隔板對齊。主梁節段標準長度6m，采用Q345qd，梁段間采用栓焊連接，詳見圖1。

2 施工方案選擇與技術控制要點

2.1 施工方案的選擇

因本工程鋼梁跨徑大、總噸位大，且鋼梁上跨即有龍湖引水渠，擬采用步履式頂推裝置多點頂推法進行施工。主梁采用在岸上逐節預制拼裝，再由兩岸向河中心同時頂推，在主塔處合攏的施工方案。

2.2 連續鋼箱梁頂推施工技術控制要點

2.2.1 梁段預制

主梁梁段長5.8～12.8m，采用短線法在胎架上預制，拼裝胎架按一加二布置，胎架設置在兩岸橋臺后路基上，距橋臺83m。鋼箱梁板件或塊件從工廠用汽車運到施工現場后，在胎架上拼裝、焊接成整節段。

2.2.2 梁段滑移、拼接

梁段在胎架上預制完成后，沿縱移滑道滑移出胎架至拼接位置，用三向千斤頂調整箱梁節段豎向、縱向、橫向位置，按設計要求與前一節段對接。箱梁節段采用鋼絞線拖拉縱移到位，縱移滑道位于橋中線兩側各6.2m，主梁內側腹板下方，由箱梁拼裝胎架延伸至A0、A1號橋臺，滑道全長140m。箱梁節段滑移到拼接位置后，用4臺300噸三向千斤頂托起箱梁，調整其豎向及縱橫向位置，與前一梁段精確對接。三向千斤頂位于主梁外側腹板下方，其豎向最大調整范圍為300mm，水平方向最大調整范圍為200mm。

2.2.3 頂推設備布置

鋼箱梁采用整體多點頂推方式，頂推施工時在每個臨時墩上布置一套頂推裝置進行頂推，每套裝置含一臺步履式千斤頂和一臺液壓泵站，每套裝置豎向頂升力為1000t，縱向頂推行程1000mm，全橋共32個頂推點，最多時有28套頂推設備同時頂推。在頂推裝置與鋼箱梁梁底之間設鋼墊梁，以分散鋼箱梁梁底支反力，鋼墊梁縱向長度為 1.6m。在頂推裝置前后設鋼墊塊做臨時支撐，臨時支撐縱向間距3.5m，墊塊長0.8m，寬0.6m，高度為1.4m和1.3m，鋼箱梁與鋼墊塊接觸面積為0.48m2。成套頂推設備見表1。

2.2.4 鋼箱梁頂推

鋼箱梁頂推施工采用多點整體頂推法施工，由兩岸向河中心主塔方向頂推，具體施工流程如下：

①施工鋼箱梁預拼臺座，鋪設縱移滑道，安裝臨時墩和墩頂頂推系統；在預拼臺座上依次完成TA、W1～W6節段預制，并沿縱移滑道將TA、W1～W6節段向前拖拉至拼接位置，再將6個節段焊接成整體；參照西側鋼箱梁施工完成東側E1～E6節段箱梁預制、拖拉和焊接；利用W6、E7節段做匹配，在預拼臺座上進行W7、W8、E8、E9節段預制。

②利用步履式頂推設備將東、西兩側鋼箱梁分別向前頂推6m，然后將W6、E7節段箱梁沿滑道拖拉至拼接位置，分別與W5、E6節段后端焊接；再利用步履式頂推設備將東、西兩側鋼箱梁分別向前頂推6m，然后將W7、E8節段箱梁沿滑道拖拉至拼接位置，分別與W6、E7節段后端焊接；利用W8、E9節段做匹配，在預制臺座上進行W9、W10、E10、E11節段預制；按上述步驟依次完成其余鋼箱梁節段的預制、拖拉、焊接和頂推。

③兩側鋼箱梁頂推到位后，施工箱梁合攏段；在支架上拼裝、焊接主塔處外挑梁；安裝支座、掛設斜拉索；拆除臨時墩和墩頂頂推系統。

3 頂推施工主要質量控制措施

為了確保鋼箱梁最終成橋后符合設計的線型要求和應力狀態，需要對拼裝頂推過程在動態和靜態下各種工況，在風力、溫度、日照等環境影響下進行施工過程分析，找出不利狀態、最大變形值并進行詳細觀測和有效的控制，具體包括以下內容：

①拼裝平臺的沉降和變形；

②鋼箱梁節段運輸及起吊就位后的變形；

③因溫度影響、日照不均勻、焊接累積誤差而產生縱向長度變化；風的作用力對頂推影響，主縱梁平面點標高，橫向位置（坐標）變化；

④墊梁頂面標高的變化：沉降和壓縮變形、溫度升降的變化、所有墊梁施力墩頂推時縱向位移及標高變化；

⑤鋼箱梁撓度觀測，每跨尾部接頭端面豎向轉角撓度測量，關鍵截面的應力測試；

⑥鋼箱梁底板在墊梁上接觸情況觀測，鋼箱梁內腹板、底板最不利受力狀態內力檢測。

4 頂推施工安全控制措施

①當豎向頂升千斤頂活塞伸出時將箱梁頂起，或當豎向頂升千斤頂回縮時頂推楔塊和梁下降并再次落到頂推裝置支架上。此過程主控臺除了控制集群頂升千斤頂的統一動作之外，還要通過安裝在箱梁和墊梁之間的位移傳感器檢測頂升的高度，保證兩側頂升千斤頂的同步。控制策略為以其中一側為基準，兩側位移差控制在設定范圍內，若跟隨側頂升高度較大，則減小該側比例閥的流量，反之，則增大該側比例閥的流量。此過程同步精度可控制在 4mm之內。

②由于每個橋墩的墊梁上安裝有1個用于檢測箱梁在X軸、Y軸方向的傾斜角度的傾角傳感器，因此通過設定每個傾角傳感器在X軸、Y軸方向的的最大傾斜角度，即可控制箱梁的平衡度。若哪個傾角傳感器在在X軸、Y軸方向的傾斜角度超出設定值，系統即停機報警。平衡度的檢測及控制貫穿在整個頂推過程中。

③在每個橋墩上適當的位置安裝1～2個光電開關，檢測中軸線是否與設計中軸線一致（箱梁的中軸線用通長黑色標識線示出）。通過色差的檢測，從而實現對箱梁中軸線的檢測。在水平頂推千斤頂伸缸，箱梁平移過程中，若哪個光電開關檢測不到中軸線，則發出一個信號趨動相應的橫向調節千斤頂動作直到光電開關檢測到中軸線后停止動作，從而實現橫向糾偏。

④在箱梁平移過程中，主控臺通過計算每個受力點水平頂推千斤頂移動的總位移，并用最大位移量減去最小位移量得出累計誤差，若累計誤差超出要求時則停止“自動”模式進入“手動”模式，單獨調節某一側油缸動作以糾正誤差。若通過全站儀監測到累計誤差超出要求時亦停止“自動”模式進入“手動”模式，單獨調節某一側油缸動作以糾正誤差。

5 結論

在龍湖內環路跨北引水渠橋施工中，利用滑道、臨時支墩、采用步履式對點頂推的方案圓滿完成了19個節段共計5890t鋼箱梁的頂推安裝。此方法既能平穩安全地架設鋼箱梁，又能保證其不產生變形，滿足拱度需要，具有較高的推廣價值。通過步履式千斤頂同步頂推施工，解決了在地理環境不滿足其他施工方法、投入較大、超寬、超重鋼箱梁安裝的難題，加快了施工進度，為類似鋼箱梁施工提供了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]閻永風.步履式頂推跨鐵路鋼箱梁施工技術[J].鐵道建筑技術，2014（1）：58-62.

[2]邵厚坤，周以誠，羅西園.用頂推法施工的狄家河橋[J].鐵道學報，1979（2）.

[3]李承君.頂推施工的曲線連續梁施工過程的動態仿真與控制01.蘭州：蘭州鐵道學院，2003.

[4]周光強，向劍，舒大勇，等.杭州九堡大橋多跨連續組合拱橋步履式整體頂推技術[J].施工技術，2011，40（340）：27-31.

[5]陽桂平.頂推施工技術在橋梁工程中的應用[J].科技與生活，2010.