鋼桁梁頂推施工橫向糾偏技術(shù)

胡偉

（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，福建 泉州700021）

1 工況介紹

興泉鐵路南安泉南高速雙線大橋位于福建省泉州市南安市南安北（省新）收費(fèi)站附近，南安泉南高速雙線大橋1#墩、2#臺(tái)之間采用1-96m鋼桁梁跨越泉南高速公路。鐵路與泉南高速公路斜交68°，與鐵路交叉處高速公路路基形式為半路塹半路堤形式。鋼桁梁全長(zhǎng)97.1m，計(jì)算跨度96m，雙線鐵路線間距4.2m，橋下凈高不小于8m。主桁類(lèi)型為無(wú)豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架有砟橋面簡(jiǎn)支鋼桁梁，桁高14.5m，桁寬12.8m，節(jié)間長(zhǎng)度12m，鋼桁梁自重1622噸。

2 總體施工方案

鋼桁梁采用單點(diǎn)整體頂推法施工，在主跨高速公路兩側(cè)設(shè)臨時(shí)支架。臨時(shí)支架由滑移支架A和滑移支架B兩部分組成。滑移支架A和滑移支架B由擴(kuò)大基礎(chǔ)、鋼管柱、柱間聯(lián)結(jié)系、分配梁、滑道梁組成。鋼管柱型號(hào)為Φ820×12mm，分配梁為900×800mm的箱型截面，材質(zhì)為Q345B；滑移支架A（2#臺(tái)）的滑道梁截面為焊接箱型截面，高1.5m，寬1.25m；滑移支架B（1#墩）的滑道梁截面為焊接箱型截面，高2.0m，寬1.25m。

鋼桁梁頂推前端設(shè)置導(dǎo)梁（長(zhǎng)60m），在2#臺(tái)后方的路基上，利用32 噸龍門(mén)吊拼裝導(dǎo)梁及鋼桁梁，導(dǎo)梁一次拼裝完成，鋼桁梁分三次拼裝，分別為36m、36m、24m。導(dǎo)梁和36m 鋼桁梁拼裝完成后，整體頂推導(dǎo)梁及36m 鋼桁梁向1#墩方向前移，在鋼桁梁尾部設(shè)置水平連續(xù)頂推千斤頂，先頂推24m；然后拆除水平頂推千斤頂，拼裝第二節(jié)36m 鋼桁梁，頂推36m；拼裝剩余24m 鋼桁梁，繼續(xù)頂推導(dǎo)梁及鋼桁梁至設(shè)計(jì)位置。頂推至設(shè)計(jì)及位置后，在1#墩側(cè)采用75t 汽車(chē)吊分段拆除導(dǎo)梁，調(diào)整鋼桁梁高程和水平位置，安裝支座，最后落梁。

圖1 鋼桁梁實(shí)際縱斷面圖

3 橫向糾偏技術(shù)

3.1 原因分析

鋼桁梁頂推過(guò)程中，頂推端橫向偏移350mm，見(jiàn)圖1、2。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析，原因如下：滑道頂面標(biāo)高控制不嚴(yán)，滑塊與鋼桁梁底面抄墊不密貼，滑道兩側(cè)未設(shè)置限位裝置，頂推千斤頂工作不同步，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)不到位以及現(xiàn)場(chǎng)采用的糾偏措施不合理等。

圖2 鋼桁梁實(shí)際橫斷面圖

3.2 方案比選

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，擬采用以下三種橫向糾偏方案：

方案一：水平千斤頂在線路左側(cè)橫橋向頂推滑塊。

方案二：水平千斤頂在線路右側(cè)橫橋向頂推新制框架梁。

方案三：滑道梁上設(shè)多向千斤頂，先豎向調(diào)平再橫向糾偏。

方案一在實(shí)施過(guò)程中，由于滑塊已部分脫離滑道梁，滑塊底面的滑板與滑道接觸面積變小，部分滑塊出現(xiàn)傾斜，水平糾偏難度大；各滑塊受豎向力大小不均，多點(diǎn)同步水平頂推的頂力難以確定，可能導(dǎo)致部分滑塊被頂動(dòng)，部分滑塊不動(dòng)的現(xiàn)象；同時(shí)，該方案以既有的龍門(mén)吊基礎(chǔ)作為水平千斤頂?shù)姆戳ψA(chǔ)存在被破壞的風(fēng)險(xiǎn)；再者，目前的滑塊與鋼桁梁下弦桿底面之間的抄墊面積小、抄墊不密貼，也是影響水平糾偏效果的主要原因。

方案二在實(shí)施過(guò)程中，需新制剛性框架梁，框架梁與鋼桁梁節(jié)點(diǎn)下方的滑塊焊接，再在框架梁與條形基礎(chǔ)之間設(shè)置水平千斤頂，通過(guò)水平千斤頂?shù)捻斖疲瑢撹炝簷M向糾偏到設(shè)計(jì)位置。該方案因各滑塊受豎向力大小不均，多點(diǎn)同步水平頂推的頂力難以確定（目前各滑塊下方的抄墊高度不完全一致），可能導(dǎo)致部分滑塊被頂動(dòng)，部分滑塊不動(dòng)的現(xiàn)象。

方案三采用6 臺(tái)多向千斤頂布置在鋼桁梁下弦桿及鋼導(dǎo)梁下弦桿節(jié)點(diǎn)位置，利用多向千斤頂?shù)拇怪表攲撹炝赫w頂起，然后利用多向千斤頂?shù)乃巾攲撹炝赫w橫移至設(shè)計(jì)位置，調(diào)整滑塊的橫向位置，重新布置滑塊與鋼桁梁下弦桿之間的抄墊及抄墊面積。

以上三種方案充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、現(xiàn)場(chǎng)既有條件、現(xiàn)場(chǎng)既有設(shè)備。通過(guò)比選，方案三可靠性強(qiáng)、安全風(fēng)險(xiǎn)小，同時(shí)調(diào)整了鋼桁梁各抄墊點(diǎn)的豎向高程、各滑塊與鋼桁梁下弦桿之間的抄墊面積，有利于后續(xù)頂推工作的順利開(kāi)展。

綜上所述，選取方案三作為最終實(shí)施方案。

3.3 多向千斤頂?shù)倪x型和定位

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和既有設(shè)備，利用工地現(xiàn)有的4 臺(tái)400 噸、2 臺(tái)600 噸、6 臺(tái)80 噸千斤頂自制多向千斤頂。自制多向千斤頂為“一”字形底盤(pán)，垂直頂與底盤(pán)之間設(shè)置不銹鋼板和四氟板，降低其相互摩擦系數(shù)，保證在工作過(guò)程中能平穩(wěn)滑動(dòng)。垂直頂采用400 噸和600 噸千斤頂，水平頂采用80 噸千斤頂，見(jiàn)圖3。

圖3 多向千斤頂示意圖

起頂位置比選：

方案一：多向千斤頂設(shè)于U4、E8 和E4’。

方案二：多向千斤頂設(shè)于U4、E8 和E2’。

根據(jù)當(dāng)前工況，考慮受力點(diǎn)穩(wěn)定性、桿件承載力等各方面因素和條件，進(jìn)行受力分析。

方案一：三點(diǎn)起頂位置為鋼導(dǎo)梁U4 節(jié)點(diǎn)、鋼桁梁E8 節(jié)點(diǎn)和鋼桁梁E4’節(jié)點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算各位置豎向頂力分別為：U4 位置單點(diǎn)195噸、E8 位置單點(diǎn)513 噸、E4’位置單點(diǎn)258 噸，見(jiàn)圖4。

方案二：三點(diǎn)起頂橫移位置為鋼導(dǎo)梁U4 節(jié)點(diǎn)、鋼桁梁E8 節(jié)點(diǎn)和鋼桁梁E2’節(jié)點(diǎn)三個(gè)位置。經(jīng)計(jì)算各位置頂力分別為：U4 位置單點(diǎn)200 噸、E8 位置單點(diǎn)583 噸、E4’位置單點(diǎn)184 噸，見(jiàn)圖5。

兩種方案，方案一受力均勻，現(xiàn)場(chǎng)既有千斤頂滿足要求；方案二受力不均勻，現(xiàn)場(chǎng)既有千斤頂不滿足要求。

綜上所述，多向千斤頂?shù)亩ㄎ贿x取方案一。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)定水平推力摩擦系數(shù)為0.1，導(dǎo)梁及鋼桁梁共重1908 噸，需要水平推力191 噸。6 臺(tái)多向千斤頂水平頂頂力各80 噸，可提供水平推力480 噸，滿足要求。

圖4 方案一各起頂點(diǎn)位豎向起頂力示意圖（單位：噸）

圖5 方案二各起頂點(diǎn)位豎向起頂力示意圖（單位：噸）

根據(jù)計(jì)算情況和頂力要求，在E4’和U4 位置各設(shè)置一臺(tái)400噸垂直+80 噸水平多向千斤頂；E8 位置設(shè)置一臺(tái)600 噸垂直+80噸水平多向千斤頂。

3.4 多向千斤頂?shù)拇怪表斏?/h3>

多向千斤頂設(shè)置完成后，在垂直頂與鋼桁梁下弦桿接觸面設(shè)置土工布，增加垂直頂與鋼桁梁之間的摩擦力，且保護(hù)鋼桁梁涂裝面，減少損傷。在多向千斤頂與土工布之間設(shè)置鋼墊塊，增加垂直頂與鋼桁梁之間的接觸面積，減少局部應(yīng)力。

準(zhǔn)備工作完成后，6 個(gè)垂直千斤頂同時(shí)開(kāi)啟，進(jìn)行鋼桁梁結(jié)構(gòu)的整體頂升。當(dāng)頂力達(dá)到計(jì)算頂力時(shí)，停止頂升，檢查滑塊與滑道脫落情況，測(cè)量鋼桁梁標(biāo)高是否水平,如有偏差，可通過(guò)調(diào)整單個(gè)垂直千斤頂頂程進(jìn)行找平，頂力不能超過(guò)計(jì)算頂力的10%，見(jiàn)表1。

表1 多向千斤頂垂直頂頂力表

在頂升過(guò)程中，每個(gè)起頂位置均設(shè)有專(zhuān)人看護(hù)和觀察，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即呼叫停止。

3.5 多向千斤頂?shù)乃巾斖茩M移

鋼桁梁整體水平后，啟動(dòng)多向千斤頂水平頂。根據(jù)目前偏移情況，導(dǎo)梁U4 位置水平頂暫不啟動(dòng)，先啟動(dòng)E8 位置水平千斤頂，隨后啟動(dòng)E4’位置水平千斤頂，使梁體緩慢橫向滑移。

目前結(jié)構(gòu)重量1908 噸，按0.1 摩擦系數(shù)考慮，所需水平推力為191 噸。除去U4 位置水平頂不參與頂推，僅作為限位調(diào)整，E8、E4’位置4 臺(tái)80 噸水平千斤頂提供320 噸水平推力，能滿足橫向滑移要求。

80 噸水平千斤頂最大行程為200mm，需要分三次進(jìn)行水平頂推橫移。第一次橫移150mm后，一側(cè)水平頂不動(dòng)，另一側(cè)水平頂退回，在水平頂反力座位置增設(shè)150mm 厚鋼墊塊；將設(shè)置墊塊側(cè)水平頂加載，將另一側(cè)水平頂退回，增設(shè)鋼墊塊。兩側(cè)墊塊均設(shè)置完成后繼續(xù)第二次水平頂頂推，第二次橫移150mm，再次增設(shè)150mm厚鋼墊塊。第三次頂推橫移50mm至設(shè)計(jì)位置。

3.6 糾偏監(jiān)控措施

鋼桁梁糾偏過(guò)程中，必須監(jiān)測(cè)如下項(xiàng)目：各千斤頂頂力及行程，鋼桁梁的位移量、預(yù)拱度和變形，滑道及臨時(shí)支架的沉降和變形，鋼桁梁軸線偏移等，務(wù)必確保每項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，保證糾偏工作安全、順利進(jìn)行。

3.7 滑塊重新設(shè)置

鋼桁梁橫向糾偏完成后，重新設(shè)置滑塊，滑塊設(shè)置完成后，對(duì)滑塊頂面標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量和抄墊，確保滑塊頂面標(biāo)高一致。

滑塊上設(shè)置抄墊鋼板，滑塊與抄墊鋼板之間、抄墊鋼板與梁底之間均設(shè)置石棉網(wǎng)或橡皮墊，以增加其摩擦力和穩(wěn)定性。

3.8 落梁

滑塊設(shè)置完畢并檢查合格后，將多向千斤頂垂直頂緩慢回落，使鋼桁梁平穩(wěn)落在滑塊上。檢查滑塊與鋼桁梁下弦桿底面的密貼情況，確認(rèn)完畢后即可移除多向千斤頂，繼續(xù)正常的頂推施工。

4 防橫向偏移措施

為了防止鋼桁梁后續(xù)頂推過(guò)程中再次出現(xiàn)較大橫向偏移，結(jié)合前期施工經(jīng)驗(yàn)，采取如下措施：

4.1 在滑道兩側(cè)設(shè)置防偏移角鋼，角鋼距離滑道邊緣50mm，即頂推過(guò)程中鋼桁梁最大橫向偏移值為50mm。如鋼桁梁發(fā)生橫向偏移時(shí)，在防偏移角鋼與滑塊間隙內(nèi)填塞硬質(zhì)木楔，對(duì)鋼桁梁在前移過(guò)程中進(jìn)行糾偏。

4.2 重新復(fù)核滑道頂面高程及墊塊與鋼桁梁底面抄墊情況，及時(shí)處理存在問(wèn)題。

4.3 頂推千斤頂力求性能一致。頂推前對(duì)牽引鋼絞線進(jìn)行預(yù)緊，保證兩側(cè)頂推千斤頂同時(shí)加載，同步頂推，以防兩側(cè)走行速度不一致，導(dǎo)致鋼桁梁偏位。

4.4 為了保證鋼桁梁按設(shè)計(jì)軌跡滑動(dòng)，在頂推過(guò)程中用全站儀隨時(shí)觀察軸線偏移情況及兩側(cè)進(jìn)尺，發(fā)現(xiàn)偏移及時(shí)調(diào)整。

綜上所述，本文主要結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)鋼桁梁頂推施工過(guò)程中出現(xiàn)的橫向偏斜進(jìn)行了原因分析和糾偏處理，并對(duì)橫向糾偏技術(shù)和控制要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)探究，研制的多向千斤頂有效的解決了鋼桁梁橫向糾偏難題，為類(lèi)似工程施工提供了經(jīng)驗(yàn)。