橋梁施工中頂推法技術的應用

凌祥彬

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

被廣泛應用于現代橋梁施工中的頂推施工技術，有很多值得推廣的優點，其在施工過程中很少有高空作業的情況，安全性相對較高，且施工占地面積小等。不僅如此，頂推施工技術對于不同施工現場還可以調整施工側重點，并根據對施工項目的考察結果來選擇合適的施工方式，從而充分發揮頂推法技術的優勢，以進一步提高工程質量。

1 工程概況

某工程項目2#橋梁全長6.2 km，171#—174#為一聯40 m+64 m+40 m 連續梁。該橋梁的172#、173#梁在魚塘，171#、174#梁在魚塘堤壩。觀測橋梁施工地區的地形、地質條件等環境因素，最優的箱梁施工方式是使用頂推技術。

本項目頂推技術的施工步驟為：將鋼導梁安裝到箱梁首段的前段位置，然后增強預應力，退出懸臂，調整頂推距離，重復此套操作，直至所有環節的施工完成為止。

2 頂推施工技術的主要形式

2.1 單點式頂推技術

單點式頂推施工技術，是指在主梁的預制場或橋臺附近放置好頂推裝置，同時將滑動裝置放置在每個橋墩前面的支點位置。使用單點式頂推施工技術還要配備兩種裝置，其中一種是作用在梁體上，利用水平千斤頂和橋梁兩側的鋼釬拉動；另外一種裝置是將水平千斤頂和豎直千斤頂的力量結合，向前移動頂推梁體。單點式頂推技術的優點是操作較容易，缺點是梁體、滑軌之間摩擦力過大，特別是在頂推開始階段和后期階段尤為明顯，梁體滑動更困難。

另外，由于橋墩缺乏水平千斤頂，因此其在水平力的作用下往往會導致所使用設備出現往前面方向移動的情況而增加安全事故的概率。鑒于此，在使用單點式頂推技術時，一般會將滑道設置于橋墩混凝土墊塊上方（通常為臨時搭建）；該滑道主要組成部分是聚四氟乙烯滑塊以及表面光滑不銹鋼板，并在施工過程中連續不斷地把聚四氟乙烯滑塊加入滑道的后方，讓滑道順利從前段滑出，從而保證梁體的順利前進。

2.2 多點式頂推技術

多點式頂推技術不同于單點式頂推技術，除了數量不一樣，還在橋梁所有橋墩上都另外放置一個較小的千斤頂，目的在于更好地分散橋梁的承重壓力，同時有效減少梁體和千斤頂所產生的摩擦力。但必須注意的是，在運用多點式頂推技術時，應保證所有的千斤頂同步進行。

此外，在多點式頂推技術的施工過程中，水平力往往能得到較好的分散，因此橋墩均勻受力。但是，為了保證施工活動能夠順利進行，還要在施工現場安裝一臺統一管理橋墩上每個千斤頂的中央控制設備，以有效控制工作現場情況。在最后步驟中，要防止多點式頂推技術在頂推過程中發生位移現象，采用多點式的頂推滑道結構，保證梁體始終以勻速滑動的狀態工作。

中央控制設備的功能是保證千斤頂同步工作，分散橋梁的水平壓力。也就是說，多點式頂推技術需要所有的千斤頂同時工作，而中央控制器能夠起到控制千斤頂工作的作用，包括啟動設備、前進、改變方向與停止工作。在此工程中，為了避免因橋墩承載壓力和摩擦力不同而導致的位移問題，一般會采用頂推技術滑道，以保證梁體順利移動前進。

3 頂推法技術的應用

3.1 頂推施工方法簡述

依據該橋梁施工的特點以及施工現場的環境，該工程在施工過程中優先采用的是電腦控制的液壓同步頂推法。此種施工方法具有較高的精確度，保證頂推行程無誤速度穩定。該系統的構成主要包括滑軌、滾輪下車、側向限位裝置、液壓頂推系統等部件。在運作過程中，液壓頂推滑移系統的平均速度約12 km/h，因為其加速度非常小，所以在計算過程中統籌忽略不計（圖1）。

圖1 液壓同步頂推系統工作示意

（1）要在滑道上，靠緊側向擋板的位置安裝液壓頂推器頂緊裝置，利用銷軸和被推移結構連接主液壓缸缸筒耳板，液壓頂推器主液壓缸伸缸推動被推移結構向前移動，讓側向擋板提供頂推反力。

（2）頂推被推移結構在液壓頂推器主液壓缸連續伸缸的一個行程中不斷向前移動一段步距。

（3）被推擠結構隨著一個行程伸缸的結束而向前移動一個步距，隨后頂緊裝置、液壓頂推器主液壓缸縮缸會和滑道擋板松開，隨著主液壓缸一起向前移動。當主液壓缸完成一個行程的縮缸之后，拖動頂緊裝置也隨之向前移動一個步距，結束一個行程的頂推滑移工作之后，再次從初始步序開始下一個行程的步序。循環操作，直至工作全部完成[1]。

3.2 滑移梁和滑移軌道設計

將滑移梁下翼緣和拼裝平臺鋼梁焊接連接，使滑移梁安裝在拼裝胎架上。頂推器所施加的推力要讓滑移過程中的所有滑靴和滑軌檢的摩擦力F 保持平衡，根據工程施工的實際情況分析頂推力大小，摩擦力的計算公式為：

F=滑靴在結構自重作用下豎向反力×1.2×0.15（滑靴與滑軌之間的摩擦因數為0.13～0.15，考慮到工程的安全性，取0.15 為摩擦因數，1.2 為摩擦力的不均勻系數）。

在滑移過程中，總摩擦力大小T=300×1.2×0.15=54 t。通過計算可知，此工程的頂推力最小約54 t。

采用的是多點式頂推技術，每條軌道上平均設計2 個頂推點且每個頂推點放置一臺型號YS-PJ-50 的液壓頂推器。該型號頂推器每臺額定頂推驅動力50 t，因此每條軌道上總頂推力的設計值為100 t，大于計算值54 t，滿足滑移施工的條件。

在該橋梁施工工程中，滑移軌道中心線重合于滑移梁中心線，軌道主體由16a 槽鋼和側擋板構成，所以焊接16a 槽鋼和滑移梁上翼緣，抵消滑移過程中的水平推力，并起導向的作用。另外，本橋梁施工中的側擋板材料是Q235B，規格為20 mm×40 mm×150 mm，在16a 槽鋼翼緣兩側焊接，能夠消抗滑移推力和水平力對施工的影響。

用雙面角焊縫焊接連接側擋板、槽鋼軌道和滑移梁，每塊側擋板焊縫承擔不超過124 kN 的頂推反力。焊縫設計高度hf=10 mm時，焊縫設計強度：N=σ×0.7hf×lw=160×0.7×10×（150-2×10）=146 kN。

其中，σ 為角焊縫抗壓強度，單位MPa；lw為焊縫計算長度，單位mm。因計算數值146 kN＞124 kN，故滿足設計要求。

3.3 限位設計

限位設計的目的在于防止結構偏移出現在滑移的過程中，因此本工程設計了H300 mm×300 mm×10mm×15 mm 型鋼及滾輪構成作為側向限位措施。

3.4 導梁設計

如果滑移過程中結構抗傾覆系數始終高于1.5，那么就能夠保證工程的穩定性。本工程的導梁設計為結構前段導梁截面和結構下弦截面相同，且長度為9 m，使用180 mm×6 mm 鋼管支撐作為平面立面材料[2]。

3.5 頂推節點設計

頂推節點的作用是傳遞水平滑移過程中的頂推力，本工程施工時利用銷軸固定結構尾部橫梁上的液壓頂推器前端和被推移構件上的耳板，其中頂推耳板的材料規格為板厚20 mm，材料是Q235B。

3.6 落梁

落梁作為此工程施工中的最后一個步驟，要保證結構能夠穩定的落在永久支架上。因此本工程在結構滑移到計劃位置時，將結構永久支座安裝在頂起的結構柱頂，液壓千斤頂也隨著滾輪小車后液壓的拆除而下降[3-5]。

3.7 頂推施工控制要點

頂推施工控制的要點有兩個：

（1）注意位移觀測工作。在檢測過程中，如果發生梁體偏移或是墩頂偏移問題，要利用千斤頂調整位置。此時要想準確觀測位移情況，要進行坐標換算，不斷觀察，當位移臨近最大設計允許值的時候，要停止施力并開始重新分布各墩施工[6-7]。

（2）科學核算頂推力度。各墩頂的支點反力要根據工程情況確定，千斤頂的數量根據摩擦力而定，施加牽引力的力度根據支點反力來確定。

（3）確保滑道整潔。由于滑板可能會在施工過程中隨著梁體滑動，應安排兩個工作人員共同負責滑道，同時移除滑道上雜物，避免影響梁體的移動。

4 結語

綜上所述，頂推法在目前的橋梁施工中應用比較廣泛，但是要想保證工程質量，應嚴格按照施工流程操作，依據橋梁施工的具體環境調整頂推噸位，使滑道與側限系統符合設計規范，確保工程高質量完成。