步履式頂推鋼箱梁施工關鍵技術

趙 毅

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000）

橋梁建設過程中常見及最為重要的施工方法就是頂推法施工，這種施工方法最早應用于1959 年奧地利Ager 橋中，隨后在國內外很多橋梁架設中得到了廣泛運用，并且施工工藝趨向于成熟。以往傳統的頂推法有步距式頂推法以及連續推拉式頂推法。法國在架設Miyo大橋時運用了新的頂推法楔進式頂推，受到這種頂推法的啟發，設計并研究出了更為先進的頂推法，即步履式頂推法，運用千斤頂同步平衡及控制技術使之均勻受力，進而增強橋梁的穩定性和牢固性。

1 步履式頂推系統

1.1 步履式頂推系統總體結構

步履式頂推系統主要由三部分組成，分別為頂推裝置、液壓系統以及控制系統，所運用的每套頂推裝置都是由計算機控制并且在液壓系統驅動作用下將動作組合起來并按照一定的順序完成，以此為基礎滿足橋梁工程的施工要求。步履式頂系統總體結構圖如圖1 所示。

圖1 步履式頂系統總體結構圖

（1）步履式頂推裝置。頂推裝置主要是由滑箱、滑道結構、同步頂升千斤頂、平移千斤頂以及糾偏裝置等重要部分組成，利用滑箱承載著梁體的整個重量，并且作為重要的受力結構，在滑箱頂面與梁體中間放置厚度為5cm 的橡膠墊，以便均衡梁體局部的承載量。滑箱底部所焊有的不銹鋼鋼板與滑道上的聚四氟乙烯板組合起來，構成一定間距的滑移面。將聚四氟乙烯板的表面做成類似蘑菇頭的形狀，在四氟板的間隙之間填充一定的硅油，將其潤滑作用充分發揮出來，盡可能減少移動過程中對滑移面產生的摩擦。將帶有導向輪的糾偏裝置設置在滑道的兩側，減少移動過程中側邊誤差的同時，還能有效解決梁體中軸線方向導向的問題。將頂升千斤頂套入筒狀物件中安裝在滑道下端，頂升千斤頂的活塞部位裝有球頭，以便適應小范圍的坡度，另外，還可以對頂升千斤頂的高度進行調整，在此基礎上適應橫橋向或者順橋向等不同橋向的大范圍坡度。利用平移千斤頂水平頂推滑箱，并由滑箱帶動梁體水平移動。

（2）液壓系統。液壓系統為步履式頂推系統提供了源源不斷的動力，將溢流閥調整后的液壓動力通過泵站輸出，利用液壓動力所產生的外力促使頂升千斤頂、平移千斤頂以及糾偏裝置正常運行，進而有序完成梁體頂升、移動以及糾偏工序。值得注意的是，為了提高頂推過程中的安全性，頂升千斤頂以及平移千斤頂不可同時工作。液壓系統中泵站主要由電機泵組、控制閥、頂升閥、糾偏閥、平移閥以及冷卻和過濾等部分構成。通過電機促使負載敏感變量泵為控制系統提供壓力油，并由各種閥組對油液的比例及流量大小進行判斷，隨后將油液注入頂升、平移以及糾偏三個回路系統中。另外，頂升系統及糾偏系統共同使用一片相同比例的換向閥，而平移系統使用另一片比例的換向閥。液壓系統的安全壓力是由不同比例閥組上所安裝的安全閥設定的，并且利用壓力表將液壓系統的安全壓力顯示出來。

（3）控制系統。步履式頂推控制系統主要由控制系統網絡結構、傳感器以及頂升油缸等部分組成。第一，控制系統網絡結構。控制系統網絡結構主要由傳感器采集、泵站驅動、主控制器以及分控制器四個單元組成。控制系統網絡結構主要用于調節各個頂推位移點以及負荷點。第二，傳感器。將若干個傳感器組合起來共同使用，對油缸的橫向調整、支撐頂升油缸以及頂推油缸的狀態及時進行檢查和測試，確保鋼箱梁頂升或平移過程中的穩定性和安全性，另外，步履式頂推系統中常用的傳感器為壓力傳感器及行程傳感器。第三，頂升油缸。利用位移傳感器有效控制頂升油缸的位置，并且將油缸位置的誤差控制在1mm 內，將頂升油缸應該放置的位置坐標通過控制屏顯示出來，在將位置坐標成功輸入之后，將油缸移動到指定的位置上。

1.2 步履式頂推系統的特征

（1）運用平推滑動摩擦的結構方式，促使其整體結構密切連接起來，同時在鋼箱梁移動過程中，增強其穩定性和安全性。（2）滑道上設計的聚四氟乙烯板可以隨時更換，倘若在滑箱在移動過程中對聚四氟乙烯板造成磨損或者長時間摩擦造成表面燒結碳化時可以及時進行維修養護或者更換。（3）步履式頂推系統不需要在梁體地面做任何的臨時結構來支撐梁體，并且在頂推過程中的摩擦和移動依托系統中的頂推裝置得以順利進行。（4）集成主動式中軸線監控系統，可以有成效避免以往傳統頂推過程中人工對梁體的中軸線進行測量而造成的偏差或者未能及時糾偏的狀況。（5）對于電液的控制采用先進的技術手段，電液比例的空政準確性更高。（6）該系統中所使用的傳感器、控制閥組以及各種電器插接件均采用先進的方式裝置，即使在極端的天氣下依舊可以在露天的環境中工作。（7）該系統在設計過程中采用模塊化，使其通用性更高。

步履式頂推施工與以往傳統的連續推拉式頂推施工相比，該系統的安全性以及穩定性更高，并且在對梁體中軸線進行調整時更加方便快捷。

2 步履式多點連續頂推施工工藝

步履式多點連續頂推工藝是利用頂推裝置頂升、平移、落梁、復位不斷循環的四個共組對鋼箱梁進行平移，并且確保鋼箱梁頂推4～6m/h。另外，在頂推過程中，利用步履式頂推系統中的頂推裝置將梁體滑動到指定位置，并且頂推水平力相互均衡，支墩幾乎不會禁受任何的水平承重力。頂推裝置包括液壓控制系統、豎向千斤頂、水平千斤頂、上下部支撐結構、橫向糾偏結構以及臨時墊梁等。頂推流程：（1）兩側豎向千斤頂同時開啟支撐油缸，直到鋼箱梁被頂升并與兩側臨時墊梁分離；（2）上部支撐結構兩側的水平千斤頂同時開啟頂推油缸，促使上部支撐結構與鋼箱梁同時向前移動，直到液壓油缸完成一個行程；（3）同時開啟兩側豎向千斤頂的支撐油缸并收縮千斤頂，促使上部支撐結構與鋼箱梁同時下降，直到鋼箱梁準確下降至臨時墊梁上，將上部支撐結構與鋼箱梁分離；（4）同時同時開啟上部支撐結構兩側水平千斤頂的頂推油缸，將上部結構移動到之前的位置，直到頂推油缸移動復位為止。不斷重復上述4 個工序對鋼箱梁實施頂推施工，直到鋼箱梁被定推到已經設計好的位置為止。

3 步履式頂推鋼箱梁施工分析

3.1 做好頂推前的準備工作

（1）支設鋼箱梁拼裝平臺。一般橋梁工程中架設的鋼箱梁分為不同的梁段進行制造和安裝，并且將制造好的梁段進行拼裝的時候，應該支設拼裝平臺以及臨時支墩。往往在拼裝平臺下端設置臨時拼裝支架，拼裝支架的長度和寬度根據實際的梁段進行設置；一般支撐臨時支架的鋼管樁選用無縫720 鋼管，鋼管壁厚度為10mm，承重梁選用56#B 工字鋼，承重縱梁上擺放18#工字鋼，并且擺放的這些鋼管時間的距離相同，鋼管之間的橫向鋼管選用14#槽鋼；而臨時支架全部選用A3或者C3 鋼。運用拼裝平臺對鋼箱梁進行拼裝。

（2）鋼箱梁的加工與拼裝。鋼箱梁在場內完成加工之后，由專門的運梁車將鋼箱梁運輸到橋梁工程的現場，與此同時運用提梁機將鋼箱梁提升到拼裝平臺上。依據鋼箱梁施工的技術要求以及橋梁工程設計方案中的線型及標高對梁段繼續擰適當調整，在完成上述施工工序之后配備專業的技術人員將鋼箱梁的梁段組裝起來并進行焊接，隨后進行頂推，與此同時安裝頂推導梁。

（3）拼裝導梁。鋼導梁在工廠制作完成之后由專門的車輛運輸到施工現場，并由專業的技術人員將導梁與鋼箱梁焊接起來。將工字型鋼導梁與鋼箱梁的邊腹板對其并與其銜接起來，兩者之間保持11m 左右的間距。同時利用橫向桁架將兩工字型雙肢銜接起來，確保導梁到達臨時支墩時，兩個臨時支墩同時受力且受力均勻。

3.2 頂推施工過程中

相關技術人員應該實時檢測液壓油缸的狀態，在鋼箱梁與兩側臨時墊梁完全分離時，將這一信息及時傳達給主控臺，并由主控臺的操作人員發號縱向頂推的指令，頂推設備準備就緒后開始滑移。為了保障頂推鋼箱梁過程中的安全性，加大各個液壓油缸的檢測并有效控制其行程。根據橋梁工程的實際情況設置各個油缸的行程，通常將每個液壓油缸的行程控制在90cm，在其中任意一個油缸行程達到90cm 時，傳感器就會將收集的數據傳輸到主控臺，進而由主控臺發號停止頂推的指令。在鋼箱梁完成一個頂推之后，豎向千斤頂收縮，促使鋼箱梁緩緩下降，直到下落至兩側的墊梁為止。

3.3 做好梁體中線和標高的控制工作

在已經拼裝完成的梁段上建立與之相對應的坐標系，對整體橋梁的線形進行有效控制。在各段鋼箱梁的頂端以及底端各明確3 個標記點，在頂推過程中，及時觀察梁體的中線，一旦發生大幅度的傾斜，及時糾偏將其糾正過來。當鋼箱梁距離就位點2m 的距離時，在這期間對梁體的中線實時檢測并提高糾偏的準確性，控制好梁體的中線，確保鋼箱梁首部中線以及尾端中線與設計方案中線的誤差在2mm 以下。每結束一次頂推時將該將鋼箱梁的中線繪畫出來，并且將其與設計方案的中線進行對比，分析鋼箱梁中線是否偏差以及實際的偏差情況，明確后續施工中鋼箱梁的中線控制方案，促使鋼箱梁的實際中線圍繞設計方案中線上下波動，防止偏差過大而對之后頂推工作的正常進行產生不理影響。

另外，在頂推完成之前，在鋼箱梁的上部頂板做出明顯的標志，并配置專門的工作人員進行檢測，控制好鋼箱梁縱向頂推的準確性。在完成三段箱梁的拼接之后對梁長以及之間的跨度進行一次測量，必要時可以進行適當的調整。

在鋼箱梁頂推之前，對各個臨時支墩頂部的滑道標高進行檢查，根據相關要求嚴格控制滑道的準確性及標高。對臨時支墩進行預壓并在其滑道下方設置千斤頂，為之后滑道標高的調整提供有利條件。除此之外，還應該加強監測，有效控制梁體的撓度，在完成一段頂推之后對箱梁拼裝平臺坐的標高進行適當的調整。

4 結束語

伴隨著社會經濟以及科技水平的不斷提高，橋梁建設工程如火如荼的進行著，步履式頂推鋼箱梁施工技術應運而生并得到了空前發展，這種頂推及時依托自身所具備的優勢，被廣泛應用于橋梁建設中，在確保工程質量的同時，大大降低了橋梁工程中的難度。盡管這種頂推技術有諸多的優勢，但是在步履式頂推鋼箱梁施工過程中，依舊應該根據相關技術標準及流程嚴格操作，加大對施工過程中各個工序的監管，確保施工過程中各個環節的規范性及科學性。