單點牽引式頂推技術在縱橫格構式鋼梁安裝中的應用

夏 維 學， 李 云 川

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龍灣大橋主橋孔跨布置為(30+80+205+80+30)m五跨雙塔自錨式懸索橋，主橋全長428.35 m，南北走向，基本與河道正交，主跨205 m跨越錦江水面，橋寬48.5 m。

主梁按縱、橫梁格體系設計，梁體材料采用Q345D，左右兩片縱梁間距為40 m，橫梁間距為3.3 m；鋼縱梁為箱型截面，寬3.8 m，中心高3.1 m，每隔3.3 m設置一道橫隔板。橋面系采用正交異性橋面板，縱橋向由鋼橋面板、U肋組成，橋面板厚16 mm，U肋間距為600 mm。“工”字型橫梁線路中心線處梁高3.5 m，按2%橫坡向兩側漸變；吊桿直接錨固于縱、橫梁交接處。

主梁主跨方案：自錨式懸索橋采用“先梁后纜”的施工工藝，大橋主梁的安裝需搭設型鋼支架。主梁主跨位于錦江河道，根據工期安排，主跨施工跨越汛期，錦江河道寬160 m，汛期河道流量大，若采用支架法原位安裝主梁，則汛期必須束窄河道一半，橋梁施工及周邊環境的安全風險大。

為了確保河道汛期正常過流，利用汛前2個月的枯水期分期筑島圍堰，快速完成河道中支架的搭設，然后拆除圍堰準備度汛。汛期利用北岸岸邊的拼裝平臺組拼鋼梁，鋼梁按照設計節段組拼完成后利用布置在河道中的支架及滑道在南岸滑道端頭設置牽引系統進行單點連續牽引式頂推作業，各節段鋼梁頂推就位后，在設計位置進行對接環縫焊接，完成主跨鋼梁的安裝[1]。

2 牽引式頂推施工技術

2.1 鋼梁牽引式頂推裝置

鋼梁牽引式頂推滑移裝置見圖1。包括2根滑道、4個滑塊和2組牽引系統，其中牽引系統包含反力支座、千斤頂和牽引索[2]。

1.滑道；2.滑塊;3.反力支座；4.自動連續千斤頂;5.鋼絞線;6.精軋螺紋鋼圖1 鋼箱梁牽引式頂推裝置示意圖

滑道由三拼56b工字鋼組拼構成，工字鋼頂面鋪設3 mm厚的不銹鋼板。滑塊及反力支座均采用鋼板加工焊接而成，滑塊與滑道間涂黃油以減小摩擦，反力支座用螺栓固定在滑道上。千斤頂與前滑塊的牽引索采用4根鋼絞線聯接，前滑塊與后滑塊的牽引索采用2根精軋螺紋鋼聯接。

2.2 施工工藝流程

云龍灣大橋主梁主跨段牽引式頂推法施工工藝流程為：支架搭設→節段組拼→牽引式頂推→節段就位→環縫焊接。

2.3 支架的搭設

(1)筑島圍堰。河道導流分南北岸兩期進行，導流圍堰采用筑島型式。筑島采用開挖出的普通土石方填筑，平臺邊坡坡比為1∶1.5，頂部設置30 cm厚的砂卵石面層，筑島順水流面設置100 cm寬的袋裝土防沖刷層。筑島位置位于支架立柱下方，筑島頂寬不小于10 m。

(2)支架的結構。支架分為拼裝平臺支架和頂推支架，支架基礎采用樁基礎，支架由鋼管柱、工字鋼、貝雷梁等組成，拼裝平臺支架見圖2，頂推支架見圖3。

(3)支架的搭設方法。支架的搭設流程為：樁基礎施工→埋件安裝及二期混凝土澆筑→支架片體制造→立柱片體安裝→連接系片體安裝→分配梁及貝雷架安裝→滑道(胎架)安裝。

a.樁基礎施工：旋挖鉆成孔，灌注水下混凝土。

b.埋件安裝及二期混凝土澆筑：破除樁頂0.5 m長樁頭后，按設計樁頂控制埋件高程安裝鋼模板，澆筑二期混凝土。

c.支架片體的制造：以支架橫向立柱、縱向連接系為組拼單元，加工焊接支架片體。

圖2 拼裝平臺支架結構示意圖

圖3 頂推支架結構示意圖

d.支架片體的安裝：利用履帶吊，按照先立柱、后連接系的順序安裝支架片體，定位、焊接牢固。

e.分配梁及貝雷架的安裝：依次安裝立柱上橫梁、縱向貝雷架、橫向分配梁；立柱上橫梁與立柱頂部法蘭焊接固定，縱向貝雷架與立柱上橫梁采用U型卡固定，橫向分配梁與縱向貝雷架采用騎馬螺栓固定。

f.滑道(胎架)的安裝：滑道工字鋼與橫向分配梁焊接牢固，工字鋼對接處采用鋼墊板調節線型平順，最后鋪設不銹鋼板并與工字鋼焊接牢固。胎架采用φ260×8 mm鋼管焊接固定在支架橫向分配梁上，支撐點為主縱梁及橫梁各節點，頂部設可調節高度的法蘭加勁板。

2.4 節段組拼

2.4.1 單元劃分

鋼梁設計節段的標準長度為19.8 m，加工單元橫向劃分為2個主縱梁單元、3個橫梁單元、10個橋面板單元和2個挑臂單元；其中主縱梁縱向劃分為2個9.8 m單元。

2.4.2 節段吊裝組拼

鋼梁各加工單元采用履帶吊將其吊裝至拼裝平臺，千斤頂調節就位，吊裝從兩邊向中間對稱進行，吊裝順序為：①主縱梁吊裝→②橫梁吊裝→橋面板吊裝→④挑臂吊裝。

2.4.3 焊 接

吊裝組拼后，采用碼板、螺旋千斤頂、手拉葫蘆等工具調整焊縫，然后焊接定位馬板，做好焊接準備工作。

(1)焊接方法。

①縱梁、橫梁與挑臂：焊縫為V型坡口焊及角焊縫，采用CO2氣體保護焊，坡口焊反面貼陶質襯墊，采用多層多道焊工藝，立對接縫使用藥芯焊絲，平面對接縫使用實芯焊絲[3]。

②橋面板：橋面板與橫梁間的角焊縫采用CO2氣體保護焊；橋面板對接焊縫為V型坡口焊縫，分三層焊接，實芯焊絲CO2氣體保護焊打底填充，埋弧自動焊蓋面[4]。

(2)焊接順序：主縱梁對接焊縫→縱梁、橫梁對接焊縫→橫梁對接焊縫→面板焊縫→挑臂焊縫→面板埋弧焊。

2.5 牽引式頂推

(1)由拼裝狀態轉換為牽引式頂推狀態。每個節段鋼梁全部組拼、焊接完成后，采用4臺雙作用千斤頂起頂，然后利用滑道后端布置的反向卷揚機將2組滑塊拖至節段鋼梁下方，調位準確后，千斤頂卸力，使鋼梁落在滑塊上，從而完成狀態的轉換。

(2)牽引式頂推作業。利用計算機控制系統啟動液壓泵站同步控制千斤頂，千斤頂張拉鋼絞線使滑塊滑移，將滑移速度控制在20 m/h以內。

鋼梁滑移在專人統一指揮下進行，操作人員配備對講機。在滑道兩側的施工平臺上安排專人對鋼梁下部的滑塊位置情況進行觀察。若存在滑塊位置偏位或行進速度不一的情況需及時暫停施工，檢查原因，待問題解決后方可繼續施工。

鋼梁滑移到位后，利用鋼板與四氟滑板的摩擦力制動。停止滑移后，用倒三角型鋼塊塞墊于滑塊底部，防止滑動。

2.6 節段就位

節段調整就位采用4臺三向調節裝置進行，將調節裝置放置在橫向分配梁上，每個調節裝置設置有水平和豎向千斤頂，由液壓油泵通過電腦控制使梁體沿順橋向、橫橋向及豎向移動。

根據監控單位出具的監控指令確定梁體的坐標及高程，全站儀定位測量，測量人員反饋數據給調梁人員，通過操作千斤頂調整位置，直至就位準確[5]。

2.7 環縫焊接

對接環縫焊接的順序為：主縱梁焊縫→橋面焊縫。焊接工藝與節段拼裝焊接工藝一致。

2.8 同步頂推偏位控制措施

(1)頂推設備安裝后，必須進行調試及試運行，以確保兩條滑道的鋼絞線同步持力。

(2)在滑塊兩側安裝限位擋板對鋼梁進行約束，防止產生過大的側滑偏位。

(3)當出現較大的偏位時停止頂推，采用單動千斤頂在偏位側頂推糾偏。

(4)若橫向偏位導致滑塊限位擋板與滑道抵緊時，采用三向調節裝置糾偏。

3 結 語

采用單點牽引式頂推技術安裝大節段鋼梁，在頂推滑移的同時不影響拼裝區的組拼作業，即可實現大節段鋼梁的快速準確組拼與安裝就位。該項技術具有可推廣性，所取得的經驗可為類似工程施工提供借鑒。