高速公路鋼混橋頂推施工工藝與技術(shù)要點(diǎn)

張武杰

（中國水利水電第十二工程局有限公司 浙江 杭州 310004）

1 工程概況

中國水利水電第十二工程局有限公司承攬河北太行山高速公路邢臺(tái)段汦河2#大橋施工任務(wù)。由于該任務(wù)涉及跨線施工，施工具有相當(dāng)大的難度。前期方案策劃對(duì)架橋機(jī)架設(shè)法、起重設(shè)備吊裝法、頂推法等施工方法進(jìn)行對(duì)比分析：架橋機(jī)架設(shè)法與起重設(shè)備吊裝法存在設(shè)備投入費(fèi)用較大、影響下行線道路交通、高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大等問題；頂推施工方法機(jī)具設(shè)備簡單，無需大型起吊設(shè)備，大部分組裝、操作工作在地面進(jìn)行，減少高空作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)小，頂進(jìn)路線全過程均可監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)偏位可即時(shí)調(diào)整，就位精度高，頂進(jìn)速度快，就位后可立即進(jìn)行下一工序施工，工序銜接快，適應(yīng)性好，正交斜交均可進(jìn)行頂推施工，對(duì)下行線車輛通行無影響。

2 頂推施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 組裝場(chǎng)地布置

組裝場(chǎng)地滿足到場(chǎng)鋼梁的單幅單聯(lián)組焊需求。施工時(shí)，以6#橋臺(tái)為起點(diǎn)，往南（邯鄲方向）路基作為鋼梁的組裝場(chǎng)地，設(shè)置組裝平臺(tái)。為防止頂推過程前端鋼梁懸臂端過長致重心失穩(wěn)，以單幅單聯(lián)整體（3 跨）作為組拼、頂推單元，組裝平臺(tái)延橋梁縱坡單向2%、縱斷面縱坡2%及曲線1500m 半徑布置，組裝場(chǎng)地寬度30m、長度約為130m，組裝場(chǎng)配置1 臺(tái)50t 汽車吊用于鋼梁吊裝。為滿足焊接防護(hù)要求，搭設(shè)2 個(gè)移動(dòng)式焊接防護(hù)棚，用于焊接時(shí)防風(fēng)、防雨、防雪、防潮要求。

2.1.2 組裝平臺(tái)設(shè)置

組裝平臺(tái)布置延橋梁縱坡單向2%、縱斷面縱坡2%及曲線1500m半徑布置，路基修到指定高程后再澆筑混凝土支墩，并預(yù)埋鋼板。支墩平臺(tái)用于鋼梁支撐、定位、滑移，設(shè)置滑移支座及側(cè)向限位導(dǎo)向裝置。鋼梁頂推作業(yè)時(shí)，支墩平臺(tái)布置完成后，需對(duì)各坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)測(cè)，才能進(jìn)行鋼梁組裝。

2.1.3 頂推系統(tǒng)布置

頂推系統(tǒng)由頂推千斤頂、液壓泵站、操作控制臺(tái)組成，布置于6#橋臺(tái)位置，通過推力支架，將頂推千斤頂與6#橋臺(tái)連接固定，頂推千斤頂布置如圖1所示。

圖1 頂推千斤頂布置

2.1.4 牽引橫梁設(shè)置

由于橋面為半徑曲線，耳板設(shè)置距離連續(xù)頂推千斤頂越遠(yuǎn)，夾角越大，勢(shì)必造成鋼絞線磨損，設(shè)備廠家推薦鋼絞線與連續(xù)頂推千斤頂中心夾角要求小于2%［1］。本次頂推耳板布置于鋼梁端（中）橫聯(lián)板處，同時(shí)確保拖拉時(shí)底板不變形，既有利于結(jié)構(gòu)受力，且鋼絞線與連續(xù)頂推千斤頂中心夾角滿足設(shè)備運(yùn)行要求。

2.1.5 滑移支座布置

滑移支座用于頂推時(shí)對(duì)滑板的支撐，布置于橋墩帽梁及組裝平臺(tái)位置。滑移支座由不銹鋼板、座板、支撐板焊接而成，外形尺寸長750mm×寬600mm×高300mm，不銹鋼面做成2%的坡度，喂入滑板方向做1∶8 導(dǎo)向斜坡，不銹鋼板與座板貼緊焊接。為防止不銹鋼板鼓起，采用塞焊法焊接，整體制作完成后，對(duì)不銹鋼板進(jìn)行打磨拋光，表面粗糙度Ra3.2。

2.1.6 塔架安裝

為防止鋼梁最大懸臂狀態(tài)時(shí)撓度過大，采用斜拉法減少鋼梁前端自重下壓力，以達(dá)到減少下?lián)系哪康模?］，主要由塔架、鋼絞線及拉座組成。塔架由φ300mm/φ284mm 鋼管及斜撐角鋼組成，鋼管頂部設(shè)置拉座，整體高度12m。拉索由多根鋼絞線組成，并與拉座上工具錨進(jìn)行連接。拉座由鋼板焊接而成，并設(shè)置工具錨用于鋼絞線連接。

塔架在地面平臺(tái)進(jìn)行拼裝，頂部拉座預(yù)先與塔架頂部進(jìn)行焊接，鋼絞線與頂部拉座預(yù)先穿入，由汽車吊進(jìn)行吊裝鋼梁上。底板拉座與鋼梁焊接完成后，連接頂?shù)桌倪B接鋼絞線，并對(duì)鋼絞線進(jìn)行預(yù)緊。

2.2 鋼梁組拼

2.2.1 鋼梁拼裝

鋼梁運(yùn)輸車輛進(jìn)場(chǎng)，采用70t 汽車吊進(jìn)行吊裝，鋼梁制作段長度為18～23m，最大吊裝鋼梁重約為13t，分段吊裝鋼梁，焊接吊耳設(shè)在工字主梁上。用70t汽車吊裝置鋼梁，吊耳位置一般選在距梁端1/4梁長度處。

根據(jù)拼裝場(chǎng)地支墩進(jìn)行擺放定位，單跨分段位置采用千斤頂進(jìn)行對(duì)接、拱度調(diào)整，并進(jìn)行定位焊焊接，吊裝到位后，摘鉤前，對(duì)鋼梁進(jìn)行斜拉支撐，防止傾倒。鋼梁吊裝2根后，進(jìn)行橫梁吊裝［3］。

橫向聯(lián)系、水平聯(lián)系與鋼梁連接采用高強(qiáng)螺栓連接，將中心位固定在合理位置上，安裝高強(qiáng)度螺栓。若在安裝過程中無法自由投入孔內(nèi)，應(yīng)用鉸刀擴(kuò)孔或修孔（≤原孔徑2mm）再穿入，先進(jìn)行初擰，再進(jìn)行終擰（擰緊），扭力符合規(guī)范要求［4］。

2.2.2 焊前檢測(cè)及整體焊接

采用全站儀，對(duì)曲率半徑、預(yù)拱度等尺寸進(jìn)行測(cè)量。監(jiān)理檢查合格后，進(jìn)行整體焊接。整體焊接采用CO2氣體保護(hù)焊和V型單面坡口［5］，背面貼陶瓷襯墊焊接。焊接時(shí)，注意焊接順序，焊接工序的實(shí)施確保構(gòu)件與整體對(duì)稱于軸線，實(shí)現(xiàn)同步協(xié)調(diào)。

2.2.3 永久施工模板安裝

在鋼梁上翼緣劃出模板安裝線，將模板分片吊裝至安裝位，調(diào)整位置并壓緊后，點(diǎn)焊，檢查合格后，進(jìn)行焊接。由于采用頂推法，撓度變形影響模板連接焊縫質(zhì)量，第一跨模板僅進(jìn)行點(diǎn)焊，頂推到位后，再進(jìn)行焊接。

2.2.4 尺寸檢查

對(duì)鋼梁的縱向線型、梁段的縱向累積長度、扭轉(zhuǎn)、節(jié)段之間的孔徑匹配等進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)，并在梁段進(jìn)行預(yù)裝檢查之前，將胎架對(duì)梁體的限制解除，使得梁段在橋墩（托架）上保持自由。對(duì)鋼梁組裝偏差按要求進(jìn)行檢查。

2.2.5 焊縫位置油漆涂裝

對(duì)焊縫位置進(jìn)行油漆涂裝，如有銹蝕，先用鋼絲刷及角向磨光機(jī)進(jìn)行除銹。

2.3 頂推（拖拉）施工

泜河2號(hào)大橋工字組合梁安裝采用柔性多點(diǎn)拖拉式頂推法進(jìn)行施工，用2臺(tái)連續(xù)千斤頂牽拉鋼絞線，使鋼梁向前滑移，一聯(lián)頂推后，進(jìn)行二聯(lián)組裝剛性焊接，使整幅組裝鋼梁滑移到達(dá)設(shè)計(jì)位置。采用液壓千斤頂進(jìn)行頂梁、落梁，安裝支座。右幅鋼梁全部頂推施工完成后，采用同樣方法進(jìn)行左幅鋼梁頂推施工。

2.3.1 頂推步驟

（1）右幅第一聯(lián)組裝焊接完成，連接牽引支座，焊接鼻梁與斜拉塔架。（2）啟動(dòng)連續(xù)千斤頂牽拉鋼絞線，鋼梁以6#橋臺(tái)為起點(diǎn)向前滑移。（3）鋼梁滑移至5#橋墩前，通過鼻梁上設(shè)置的千斤頂抬高鋼梁前端，通過5#橋墩，移動(dòng)牽引支座，收回牽引鋼絞線。（4）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過4#橋墩，移動(dòng)牽引支座，收回牽引鋼絞線。（5）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過3#橋墩，進(jìn)行位置精細(xì)調(diào)整。（6）右幅第二聯(lián)組裝焊接，并與第一聯(lián)進(jìn)行剛性連接，連接牽引支座。（7）啟動(dòng)連續(xù)千斤頂牽拉鋼絞線，鋼梁滑移前行，通過2#橋墩，移動(dòng)牽引支座，收回牽引鋼絞線。（8）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過1#橋墩，移動(dòng)牽引支座，收回牽引鋼絞線。（9）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過0#橋臺(tái)，頂推到位。（10）第一聯(lián)與第二進(jìn)行分離，分別進(jìn)行位置精細(xì)調(diào)整。（11）各墩頂設(shè)置頂升千斤頂，拆除滑移支座和導(dǎo)向限位裝置。（12）安裝支座，緩降頂升千斤頂，進(jìn)行單聯(lián)落梁。（13）以同樣的方法進(jìn)行第二聯(lián)鋼梁支座安裝及落梁。（14）重復(fù)以上布置，進(jìn)行左幅鋼梁頂推安裝。

2.3.2 頂推過程控制重點(diǎn)

（1）頂推速度控制在10～15cm/min。（2）如果在頂推期間出現(xiàn)頂推力驟升的現(xiàn)象，應(yīng)在第一時(shí)間停止操作并對(duì)此進(jìn)行檢查。（3）當(dāng)對(duì)某一節(jié)段進(jìn)行頂推作業(yè)時(shí)，以5cm為推進(jìn)單位，再停止，回油，重復(fù)2到3次，使各滑動(dòng)面松動(dòng)，隨后在各部分設(shè)施檢查結(jié)果合格的情況下，正式頂推［6］。（4）頂推期間，在梁體前移的作用下，需憑借四氟板墊塞實(shí)現(xiàn)滑移。喂板人員使用對(duì)講機(jī)與頂推操作人員進(jìn)行溝通，防止異常現(xiàn)象發(fā)生。（5）四氟滑板的接觸面應(yīng)確保清潔（不可使用柴油和汽油），用干抹布擦拭后，涂抹硅脂，使摩擦作用減弱。（6）如果頂推期間四氟板跟進(jìn)不及時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止工作，將鋼梁腹板頂起放入四氟板，方可再次進(jìn)行操作。（7）各千斤頂同步逐級(jí)加力頂推，當(dāng)鋼梁處于靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的臨界點(diǎn)時(shí)，應(yīng)確保其余千斤頂油壓穩(wěn)定。（8）為防止頂推期間中線偏差過大，應(yīng)控制梁體兩側(cè)頂推力，并實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)手段和設(shè)置限位裝置。（9）在頂推過程中，應(yīng)安排專門人員對(duì)導(dǎo)向梁和鋼梁進(jìn)行檢查，若有變形、螺絲松動(dòng)、鋼梁局部變形等，應(yīng)及時(shí)停止頂入，并進(jìn)行分析和處理。

2.3.3 滑板操作步驟

鋼梁頂推中使用的滑塊采用GJZF4系列聚四氟乙烯板式橡膠支座，其構(gòu)件尺寸為300mm×450mm×15mm，單塊板承載能力為1000kN。滑移時(shí)，滑塊與不銹鋼面涂薄層黃油一層，減小摩阻力。每一滑道支座上使用3塊橡膠滑板，頂推時(shí)，交替喂進(jìn)和吐出。

2.3.4 鼻梁過橋墩頂操作步驟

步驟1：鼻梁下部靠近橋墩100mm時(shí)停止頂推，在滑板上方放入座板、千斤頂。

步驟2：頂升千斤頂，鼻梁連同鋼梁頂升高度130mm。

步驟3：滑板與鼻梁焊接擋塊。

步驟4：啟動(dòng)頂推系統(tǒng)，鋼梁滑移前行。

步驟5：降落千斤頂，使鼻梁下落至滑板，鋼梁繼續(xù)頂推滑移。

2.3.5 頂落梁千斤頂過程步驟

步驟1：橋墩頂部放置頂落梁千斤頂。

步驟2：安裝支座及楔形板，拆除滑移支座。

步驟3：頂落梁千斤頂進(jìn)行同步下落，鋼梁落于鍥形板上，落梁完成后，移除落梁千斤頂。

2.3.6 兩聯(lián)鋼梁臨時(shí)對(duì)接

將第一聯(lián)和第二聯(lián)首尾兩端直接焊接成整體，根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖，兩聯(lián)間隙為80mm，在保證第一聯(lián)到位后，割開，再使用千斤頂將第二聯(lián)頂?shù)轿弧Ｗ詈螅瑢?duì)端頭進(jìn)行打磨和油漆處理。

2.4 頂推施工監(jiān)測(cè)

在連續(xù)梁頂推施工中，檢測(cè)極為重要。

2.4.1 橋墩偏位檢測(cè)

為了對(duì)墩臺(tái)的偏位情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用數(shù)字式雙軸傾斜式傳感器。該傳感器采用微型計(jì)算機(jī)制造的傾斜角度單元，線性度更容易得到修正。該傳感器為雙軸傾角測(cè)量，量程為±5°，精度為0.001°，高分辨率為0.0005°。

2.4.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

對(duì)頂推施工過程中2#工字組合梁受力最不利部位進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用HY-65B3000B數(shù)碼應(yīng)變表面?zhèn)鞲衅鳌Ｔ搨鞲衅魇且环N采用磁感位置編碼技術(shù)的新型應(yīng)變傳感器，直接以數(shù)碼方式將測(cè)量值傳送給專門配置的數(shù)顯表或計(jì)算機(jī)顯示。

2.4.3 變形檢測(cè)

根據(jù)本橋頂推過程受力特點(diǎn)，選取最大懸臂端為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，在組合梁體頂部布設(shè)5 個(gè)變形測(cè)點(diǎn)。工字組合梁在頂推過程中變形監(jiān)測(cè)主要儀器采用精密水準(zhǔn)儀，測(cè)試儀器精度為0.1mm。

2.4.4 監(jiān)測(cè)結(jié)論

（1）組合梁頂推至3#橋墩前，組合梁結(jié)構(gòu)懸臂長度為40m，達(dá)到最大，對(duì)組合梁結(jié)構(gòu)傾覆、結(jié)構(gòu)抗彎及抗剪均為最不利工況，懸臂端的計(jì)算變形值為377mm，實(shí)測(cè)懸臂端變形小于計(jì)算值。（2）組合梁在整個(gè)頂推施工過程中最不利工況下，結(jié)構(gòu)上下緣的整體應(yīng)力水平不高，應(yīng)力大小滿足規(guī)范要求［6］。（3）組合梁從6#橋臺(tái)頂推至3#橋墩的過程中，組合梁前端頂部實(shí)測(cè)變形同理論變形的變化規(guī)律基本一致。結(jié)構(gòu)的整體受力狀況在頂推施工過程中符合規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)處于安全可控狀態(tài)。（4）泜河2#工字型組合梁在頂推施工過程中，橋墩承受的最大彎矩值未超過開裂彎矩，也未超過極限承載力彎矩，表明墩臺(tái)結(jié)構(gòu)在整個(gè)頂推施工過程中處于安全可控狀態(tài)，隨著靜止期時(shí)間的增長，由于頂推對(duì)橋墩引起的偏位或荷載顯著減小。

3 結(jié)語

綜上所述，針對(duì)涉及跨線施工等施工難度較大的高速公路鋼混橋工程，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)多種施工方案進(jìn)行比對(duì)，并選擇施工簡單、組裝方便、靈活性強(qiáng)、適應(yīng)性高的施工方案完成施工，在對(duì)下行線車輛通行無影響情況下，達(dá)到工程建設(shè)要求。