大型橋梁施工設備安裝中的頂推法技術

楊志鵬

（中鐵十九局集團有限公司，北京 100176）

0 引言

隨著社會經濟的發展，基礎設施建設規模呈持續擴大的趨勢，橋梁在公路建設領域具有舉足輕重的地位。基于工程人員的不懈努力，橋梁施工技術體系趨于完善。目前，鋼箱梁施工環節普遍采用頂推法，為充分發揮其應用優勢，有必要展開探討，明確具體的技術要點。

1 橋梁工程中的頂推法

1.1 單點頂推法

單點頂推法常見于較短梁段橋梁施工中，頂推裝置分布在臨近主梁的橋墩附近，隨施工的推進，滑塊需在不銹鋼板上向前滑動，同時應根據施工進度在后方及時添加滑塊，以便有序施工，確保橋梁施工的穩定性。單點頂推法的應用，有助于優化公路橋梁施工條件，在安全的環境下完成小規模橋梁的建設工作。圖1 為橋梁單點式頂推技術基本結構示意。

圖1 橋梁單點式頂推技術基本結構示意

1.2 多點頂推法

多點頂推法是公路橋梁建設領域較為主流的施工方法，其配置的水平千斤頂數量較多，依次穩定置于各墩臺上面，通過對千斤頂的調節，可以將力以均勻的方式分布在墩臺上面，保證各墩臺受力均勻[1]。水平千斤頂向墩臺所提供的反力具有調節作用，可平衡滑塊滑動過程中產生的摩阻力，從而降低橋墩所受的力。根據此力學關系，多點頂推法也常應用于柔性橋墩中。縱觀現階段的橋梁建設狀況，預應力混凝土連續橋梁施工期間常使用多點頂推法，其對頂推噸位的要求較低，而相較于傳統的單點頂推法，在適用性、安全性、穩定性方面均得到了改善，因此取得顯著的應用效果[2]。圖2 為橋梁多點式頂推技術的頂推滑道結構示意。

圖2 橋梁多點式頂推技術頂推滑道結構示意

2 頂推設備安裝思路及具體內容

2.1 設備安裝思路

根據墩結構的特點，于該處合理安裝液壓泵站，為維持裝置的穩定性，需嚴格限制水平方向的自由度；采取GPS 與空間三角網點測繪復核相結合的方法，完成頂推設備的定位工作，保證其中的頂推油缸、附件等各類裝置均能夠精準就位[3]。

2.2 設備安裝內容

（1）根據要求選擇合適型號的頂推液壓設備和頂升設備，將其有序安裝在各墩上，完成油管、電源線路的連接作業，構成完整的體系。

（2）啟動位于第一個墩的頂推設備，調節該處的縱向支撐油缸，以保證導梁頂升至指定標高處；運用壓力傳感器及時檢測，確定壓力值后對其轉換以得到反力值；隨后，根據計算結果設定頂推油缸的壓力，由該裝置根據預設參數提供頂推力；期間及時控制臨時墩兩側的頂推油缸，使其維持同步頂推的工作狀態。期間需要加強檢測頂升支撐油缸的支反力，目的在于保證頂推力的合理性，此舉也有助于提高鋼箱梁受力的均衡性，確保單點單側最大支反力≤14 000 kN；經過頂推作業后，各頂推油缸到達下一行程的起點處。

（3）經檢測后，若發現導梁存在大幅度下撓情況，則需調節前一墩的縱向支撐油缸，以便將梁體有效頂起，使導梁保持略微上翹的狀態，滿足后續頂推要求。導梁置于索塔的頂推裝置上，若無誤則調整支撐油缸，此舉目的在于使鋼箱梁的標高達到設計值，再正式推進鋼箱梁。

（4）按照上述方法重復操作，直至各鋼箱梁頂均被頂推至指定位置。

3 鋼拱梁頂推法在大橋施工中的應用

3.1 橋梁整體及臨時墩的布置

某橋梁起訖里程K0+000.000—K0+000.945，總長945 m，主要施工內容有墩基礎、墩身、上部結構（北引橋、三孔簡支拱橋及設置于彼此間的簡支梁）、支座、伸縮縫（設置在主橋和南引橋所形成的交界區域）、附屬裝置。該橋梁所跨越的河流為Ⅲ級航道，通航凈高7 m。該橋梁按照Ⅰ級公路荷載進行設計，設計洪水頻率為0.01%、洪水水位為3.73 m。由于受到河道交通的限制，為不阻礙航道交通，決定采用頂推法進行引橋路面的施工。

3.2 施工方案比選

橋墩是全橋結構體系中較為重要的承重結構，但其受水平載荷的能力有限，結合上述關于單點頂推法和多點頂推法應用特點的分析，為保證各橋墩的穩定性，宜采取多點分散施工的方法。實際操作中，在各橋墩上分別配置頂推設備，其提供的反作用力能與摩擦力抵消，由此降低橋墩所受水平載荷值。而根據大型橋梁的建設特點，又可細分為多點分散連續牽引和多點分散頂推兩種形式。

3.2.1 多點分散牽引方式

配置連續牽引油缸，將其依次設置在橋墩和臨時墩上，利用該裝置帶動鋼拱梁向前移動，期間需在鋼拱梁底部焊接臨時反力座。鋼絞線的穩定性將直接對鋼箱梁移動效果帶來影響，宜采取Φ1524 mm 的高強度低松弛預應力鋼絞線。各牽引油缸的核心組成為帶錨夾具的油缸（2 臺），配置行程傳感器，以便及時檢測各油缸的實際行程，錨具傳感器則負責檢測松緊信號，檢測結果可作為調節的基本依據；引入自動化控制機制，以主控計算機為操作設備，經過協調后保證2 臺油缸實現交替運行。通過各類裝置的配合達到無間歇牽引的效果。

多點分散牽引方式的主要思路是發揮鋼絞線的牽引作用，帶動鋼拱梁平移，支反力與摩擦力可大幅度抵消，最終產生的合力作用于橋墩上，通常該合力較小，因此橋墩的穩定性較高。但需注意，在鋼拱梁平移時橋墩所受的豎向載荷具有持續變動的特點，與此同時摩擦力也將發生改變，因此需要密切關注摩擦力的實際值，以便及時調整牽引力，將水平載荷控制在較低的狀態。

3.2.2 多點分散頂推

以大型橋梁的施工特點為基本依據，通過將各類裝置組合后，設計出兼具頂升、平移、橫向功能的綜合型頂推設備，完成鋼箱梁的多方向移動，以保證拱橋坡度以及橋梁線型的合理性。此方案的關鍵點是“頂—推”兩個動作的交替運行。首先將鋼箱梁托起，頂推后使其置于橋墩臨時結構上，隨后油缸自動發生縮缸動作，以便進入后續頂推環節，最終將各鋼箱梁頂推至指定位置。

摩擦作用均發生于頂推裝置內，因此橋墩不受水平載荷，在一定程度上保證了橋墩的穩定性；頂推裝置均勻分布至橋墩上，可以共同推動鋼箱梁的前移；在設備工作精度、外部環境等因素的影響下，易導致鋼箱梁出現輕微偏斜，但兩側支撐頂升油缸可協同作用，及時完成糾偏操作，因此影響甚微；整套設備集多重功能于一體，可根據需求及時完成頂升、平移及橫向調整等相關操作，施工便捷性好且成本較低。

通過對技術可行性、施工安全性及經濟效益性的對比分析后，認為多點分散頂推的方式更具可行性。此外，為進一步提高施工效率，在保持工作原理、液壓設備類型不變的條件下，通過變更機械結構形式的方式提出兩種方案：

方案一：在配置頂推設備機械結構時，將該處對應的頂升油缸設置在下部結構內，并配置四氟乙烯板和不銹鋼板，以滿足滑動要求。滑動過程中以橋墩為參照，頂升油缸和下部結構均處于相對靜止的狀態。

方案二：在配置頂推設備機械結構時，調整該處頂升油缸的安裝位置，即布設在上部結構的下面，鋼板鋪設在橋墩上，在下部結構底部設置聚四氟乙烯板，該部分與底板上的不銹鋼板將產生相對滑動的運動關系，在此條件下使鋼箱梁、頂升油缸及下部結構構成完整的運動體系，共同發生移動。

3.3 施工效果

本工程橋梁跨越的河流為Ⅲ級航道，通航凈高7 m。由于受到河道交通的限制，采用頂推法進行引橋路面的施工。在7 號、8號、9 號墩引橋一定范圍內插入臨時墩，同時在引橋兩側通過鋼板樁進行加寬，然后采用頂推法將“格構”式橋面系從7 號墩頂推到6 號墩。通過頂推法施工，能在確保施工質量的基礎上節約設備和勞動力，該技術可為同類工程提供參考借鑒。

4 結束語

綜上所述，頂推法在大型橋梁工程建設領域取得廣泛的應用，其中以大型鋼梁橋的應用頻率更高。頂推施工技術形式多樣，多點頂推法的綜合應用效果更佳，可作為首選方案。工程實踐中，需合理配置頂升油缸、側限系統等裝置，按順序完成頂推作業，確保橋梁的施工質量。