頂推滑移技術在鋼結構橋梁施工中的應用研究

劉凱

（中交世通（重慶）重工有限公司，重慶402160）

1 工程概況

某公路橋梁工程，橋梁全長532.21 m，橋面寬15 m，兩側設有寬度為1 m的人行道。該橋梁工程的主梁分別為5跨的預制T梁和6跨的鋼桁梁。其中，跨度較大的鋼桁梁需應用頂推滑移技術將其布設在橋梁工程的特定位置上，該橋梁工程中鋼桁梁的實際跨徑為56 m、68 m、69 m、76.21 m、57 m、58 m，橋梁最大縱坡、最小縱坡分別為5%、0.35%。橋梁鋼結構的頂板厚20 mm、腹板厚18 mm，橫隔板間距3 m。目前，該橋梁工程已如期竣工，頂推滑移技術在橋梁鋼結構的安裝、施工中具有積極的作用。

2 頂推滑移技術概述

橋梁工程建設中，頂推滑移技術是利用滑移裝置減少橋梁鋼結構吊裝時摩擦力的施工技術，頂推滑移裝置可利用鋼結構本身的自重使其進行滑移，順利到達橋梁工程的指定區域，隨后，在施工人員的操作下固定在特定位置。

滑道是頂推滑移技術的重要裝置，橋梁頂推施工過程中頂推滑移軌道的設計形式可分為3種：

1）用臨時滑道滿足鋼結構頂推滑移的基本條件。比如，施工人員可臨時布設墩臺、墩頂，并在其上方設置臨時滑移軌道作為橋梁鋼結構滑移的基礎通道，待施工人員完成鋼結構支撐、落梁、安裝固定等工作后，盡快將臨時滑道拆除。

2）永久滑移軌道。對于施工條件好的橋梁鋼結構安裝作業，施工人員可建設永久性的支座支撐鋼結構滑移，鋼結構抵達預設位置后，需拆除滑道使橋梁鋼結構落在永久性支座上。相較于臨時滑道形式，此方法有利于簡化橋梁鋼結構施工流程，提升橋梁工程建設效率。

3）單點頂推滑道形式。頂推滑移技術體系中，基于單點頂推的滑道形式是直接用水平、垂直的千斤頂作為鋼結構的支座，并配合其他動力裝置、不銹鋼鐵桿向前推移橋梁鋼結構[1]。

3 基于頂推滑移的橋梁鋼結構吊裝方案

橋梁鋼結構施工作業中，頂推滑移前均應制訂完善的鋼結構吊裝方案，選擇最佳的吊裝方式，具體吊裝思路如下：（1）運用12 500 kN（1 250 t）的履帶支持鋼結構的吊裝工作，此吊裝方法可保障吊裝效果，一次性地將鋼結構吊裝到指定位置，有利于減少橋梁鋼結構施工時間，縮短施工周期。（2）根據橋梁跨度、橋梁工程的整體設計，布設鋼管樁，建立可滿足鋼結構吊裝的“架橋機”。此吊裝方式具有成本低的基本優勢，但橋梁鋼結構吊裝完畢后需拆除架橋機，可能會增加工期。因此，為保證橋梁工程中鋼結構吊裝施工的便捷性，可應用大型履帶起重機，配合頂推滑道分別吊裝、推移單個的橋梁鋼結構，一次性完成橋梁頂推、滑移、安裝工作，高效推進橋梁鋼結構施工進度。

4 鋼結構橋梁施工中頂推滑移技術的應用

4.1 合理選擇頂推滑移方法

為有效應用頂推滑移技術，提升鋼結構橋梁施工質量，還應合理選擇頂推滑移方法。相關人員可基于橋墩承載力、主梁長度、頂推滑移跨度、滑移裝置設計等參數，靈活選擇頂推方式。目前，鋼結構橋梁施工中常用的頂推方法有：

1）單點頂推法。適用于直線橋梁工程，且頂推梁結構的長度不宜過長，鋼結構橋梁施工中橋墩應具有較強的荷載能力，能夠在橋梁鋼結構施工中為滑移頂推提供水平應力。基于單點頂推滑移技術，鋼結構橋梁施工中頂推裝置往往集中在橋梁結構的主梁上，如主梁預制區域的橋墩、橋臺上。頂推滑移期間，施工人員可將滑動支座分別布設在橋墩上，用不銹鋼滑板支持滑塊的移動，逐步利用滑塊帶動橋梁鋼結構，使其移動到橋梁鋼結構的安裝位置。

2）多點頂推法。多點頂推滑移技術實踐中，對于跨度大、非直線橋梁工程，可將噸位為800 kN的千斤頂設置在墩臺上，使頂推點分別擴散到墩臺上。隨后，施工人員可利用千斤頂頂推時帶給墩臺的水平應力減少鋼結構滑移阻力，讓橋梁施工中墩臺無須承受較大的水平力。相較于單點頂推方法，此種頂推方法的頂推裝置易于獲得、設備噸位小[2]。

4.2 做好頂推滑移前準備

鋼結構橋梁施工中，頂推滑移的前期準備包括設置滑道、應用千斤頂等。其中，滑道是頂推滑移技術實現的基礎工具，影響著橋梁施工中頂推滑移技術對鋼結構摩阻力的控制。因此，在確定永久性、臨時性、單點滑道等方案后，應提前設置滑道。通常情況下，不銹鋼板、聚四氟乙烯板是組成頂推滑道的主要材料，基于該材質的滑道摩擦力更小，可保持在0.02～0.03 N。頂推時，施工人員可使材質為聚四氟乙烯的滑塊在滑道上移動，滑動后帶領鋼結構橋梁移動。在此期間，頂推滑道所用的臨時支撐體系同樣由不銹鋼板、聚四氟乙烯組成，但該支撐體系需布設在混凝土塊上，待鋼結構主梁、其他構件到位后更換橋梁支座。

千斤頂是頂推裝置的主要組成部分之一。鋼結構橋梁頂推滑移施工過程中，可利用水平千斤頂作用于牽動鋼桿，使其對梁結構產生頂推力；施工人員可交替使用水平、垂直千斤頂，分別頂推鋼結構橋梁構件。隨著國內頂推滑移技術的成熟，鋼結構橋梁施工建設中可采用液壓穿心式水平千斤頂，設計拉桿式頂推方案，千斤頂作用時，特制頂推工具會與橋梁鋼結構連接，并通過滑板、滑塊的作用移動橋梁鋼結構。

4.3 加強橋梁鋼結構吊裝管理

1）吊裝施工作業中應重復核對吊車位置、吊車裝置的起重重量和起吊能力，以及正式吊裝時設備的各項參數，確保鋼結構橋梁構件吊裝的安全性。

2）現場拼裝鋼結構橋梁時，應保證鋼結構節點處、橋梁結構連接處的螺栓緊固情況符合預期的設計值。需注意的是，因鋼結構橋梁拼裝時的螺栓分布較多，所以，施工人員完成拼裝時需再次重復檢查螺栓點。

3）鋼結構橋梁拼裝后需盡快焊接，并且由縱向焊縫自內而外地進行焊接，焊接水平焊縫時，施工人員則應堅持“先兩邊，后中間”的基本原則，借此嚴謹地控制鋼結構焊接縫的實際應力，減少焊接時對鋼結構穩定性、承載力產生的不利影響。拼裝、焊接工作完畢后，應通過頂推滑移的方式移動橋梁鋼結構，具體的施工流程如圖1所示。

圖1 鋼結構橋梁頂推滑移施工流程圖

4.4 明確頂推設備的技術參數

頂推設備是鋼結構橋梁工程中應用頂推滑移技術的前提條件，為有序完成鋼結構橋梁吊裝、頂推、安裝的工作，還應明確頂推設備的技術參數。（1）根據鋼結構橋梁工程的實際需求，確定千斤頂規格、大小、數量。在上述橋梁工程中，建設方選用1 500 kN（150 t）的自動化千斤頂，千斤頂的最大額定壓力為70 MPa，頂推速度為3～5 m/h，頂推滑移系統中分別設有2座液壓站、控制臺，作為頂推滑移技術的動力裝置。（2）鋼結構橋梁施工中可能存在偏移情況，所以，還應提前進行糾偏設置，靈活計算、控制千斤頂的頂推力，使其能夠將鋼結構梁體移動到特定位置。（3）糾偏裝置應分別布設在滑移底座的橋墩上，便于在鋼結構橋梁頂推期間，施工人員可依據頂推點的分布，及時且有效地糾正梁體偏差，降低梁體位移風險。在此過程中，施工人員需嚴格控制滑移頂推設備的技術參數。計算千斤頂的外部荷載力時，施工人員可參考的數據包括梁體重量、鋼模板重量、導梁重量，具體參數見表1。

表1 鋼結構橋梁施工中頂推滑移技術參數

4.5 優化鋼結構橋梁施工設計

基于頂推滑移技術，鋼結構橋梁施工質量控制應集中在橋梁施工各個環節內，具體施工設計方案如下：

1）鋼結構橋梁頂推施工時，施工人員應全面測量全橋，檢驗、核查橋梁跨徑、橋梁中心軸線，隨后在施工場地內較為平整的地方拼裝橋梁鋼構件。拼裝期間，檢查鋼結構的數量、尺寸規格、合格證書，鋼梁首次拼裝完畢后進行質量驗收，并利用頂推滑移裝置進行頂推，抵達安裝位置后，使鋼結構橋梁構件自然懸空。及時測量鋼結構橋梁構件下旋頂面的實際標高，計算橋梁鋼結構各節點拼裝時的標高，測量梁體偏移情況，同時進行糾偏處理，使鋼結構橋梁的構件位置符合預期要求。

2）安裝、固定橋梁鋼構件，隨后進行頂推落梁施工作業。梁體就位后，施工人員可結合梁體頂推進度將鋼結構橋梁安裝在永久性的橋梁支座上。以上述橋梁工程項目的落梁施工為例，施工人員可應用規格為1 500 kN（150 t）的水平千斤頂進行落梁，2號墩、3號墩、4號墩通過內頂外落的方式落梁，1號墩、5號墩則采用“外頂內落”的方式布設梁結構。在此期間，施工人員需提前將落梁墊塊、千斤頂、保護裝置設置在特定位置，試運行落梁裝置，確定各項準備工作無誤后集中進行一次性落梁。若頂推滑移時采用臨時滑道形式，施工人員需在落梁前將臨時頂推滑道裝置拆除再進行落梁，落梁每次降落距離約為15 cm。

3）為保證頂推滑移中鋼結構橋梁施工質量，還應進一步優化鋼結構橋梁施工設計，加強施工管理。（1）綜合分析鋼結構橋梁構件的水平受力、垂直受力情況，以及滑移過程中鋼結構橋梁可能出現的偏移風險，定期測量、糾偏鋼梁偏移數據。采用豎向千斤頂時可能會使鋼結構橋梁位置偏移，所以，在頂推滑移操作時需避免頂推梁結構的下腹板。（2）鋼結構橋梁頂推過程中若發現橫梁偏移問題，且偏移情況嚴重時，為保障后期安裝質量，施工人員應及時糾正橫梁偏位，糾偏時設置警示標志[3]。必要時，建設方可組織專業的頂推技術人員指導頂推、偏移糾正工作。（3）鋼結構橋梁通過頂推滑移到達特定位置后，施工人員還應注意觀察梁結構的穩定性，以及各個橋梁構件的分布位置，確定橋梁結構符合設計要求后方可逐一固定、安裝橋梁結構。借此夯實鋼結構橋梁施工管理基礎，保證鋼結構橋梁的整體施工質量，提升我國鋼結構橋梁的建設水平。

5 結語

綜上所述，通過不同橋梁工程的實踐應用可知，頂推滑移是新時期橋梁工程安裝鋼結構的重要方式，對提升橋梁鋼結構施工效率，保證橋梁工程建設質量意義重大。但為發揮頂推滑移的技術優勢，還應深入分析橋梁鋼結構整體設計，靈活布設橋梁的頂推滑移裝置。