連續(xù)鋼箱梁橋安裝施工中頂推技術(shù)的運(yùn)用

姜 陽 中鐵建物產(chǎn)科技有限公司

頂推施工技術(shù)方案在連續(xù)鋼箱梁橋安裝施工過程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，其不受空間、環(huán)境影響，安全可靠，能精確定位，同時(shí)流程較為簡潔，可以在一定程度上降低基礎(chǔ)成本。通過結(jié)合實(shí)際工程探索，可以明確頂推技術(shù)施工的主要特征與問題，并為后續(xù)的流程分析提供重要支持，具有正面意義。

1 工程實(shí)例簡析

本次工程為重慶大內(nèi)高速黃橋樞紐互通B 匝道橋建設(shè)，15#（BK0+883.408）～18#（BK1+037.408）墩為（42+70+42）m，屬于鋼混組合梁類型，上跨高速公路。建設(shè)線路平面位于曲線半徑R為500 m的左偏圓曲線區(qū)域，橋面橫坡數(shù)值為4%。線路縱斷面位于半徑R為11 000 m 的凸型豎曲線層面，主橋與高速公路呈斜交狀態(tài)，交角為38°。頂推施工路段較多，其中工程吊裝段與頂推段示意如圖1 所示。

圖1 工程吊裝段與頂推段

2 頂推施工技術(shù)的特征與常見問題

2.1 技術(shù)特征

頂推技術(shù)在鋼箱梁橋施工階段屬于較為常用的技術(shù)，本身具有多種基礎(chǔ)特征，能夠?yàn)楣こ烫峁┲匾С郑瑴p少成本支出并提高施工可靠性。例如頂推施工相對于其他技術(shù)較為便利，無需采用大量機(jī)械設(shè)備進(jìn)行處理，吊裝流程方便且人工費(fèi)用較低。除此之外，頂推技術(shù)抗干擾表現(xiàn)優(yōu)秀，在施工階段不會(huì)對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響，也不會(huì)受到環(huán)境因素的影響，能夠連續(xù)施工，可以提高施工效率。結(jié)合頂推技術(shù)的特征，應(yīng)當(dāng)采取有效部署方案，確保其能夠在鋼箱梁橋工程中得到正確應(yīng)用，避免出現(xiàn)異常問題。

2.2 常見問題

應(yīng)用頂推工藝展開施工的過程中，由于多種因素影響，往往會(huì)出現(xiàn)一些施工問題[1]。施工期間，頂推結(jié)構(gòu)可能會(huì)使梁體出現(xiàn)油漆脫落現(xiàn)象，此類現(xiàn)象雖然不會(huì)對工程質(zhì)量造成影響，但是會(huì)降低外部美觀性，因此需要采取有效措施進(jìn)行應(yīng)對，確保油漆問題能夠得到遮蓋或修復(fù)處理。同時(shí)，頂推結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)局部應(yīng)力現(xiàn)象，這一問題容易導(dǎo)致鋼箱梁產(chǎn)生形變，為解決此類情況，需要通過增加受力面積的方式，有效緩解局部應(yīng)力，避免引發(fā)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題，提高鋼箱梁的可靠性。除此之外，偏差問題也屬于較為常見的不良現(xiàn)象，由于受工藝執(zhí)行流程與設(shè)備的影響，頂推施工會(huì)產(chǎn)生一些偏差，因此需要在頂推施工階段針對有關(guān)問題進(jìn)行建模計(jì)算，及時(shí)糾正數(shù)據(jù)偏差，避免偏差不斷累積，防止負(fù)面情況發(fā)生[2]。

3 連續(xù)鋼箱梁橋頂推技術(shù)施工運(yùn)用

3.1 工程實(shí)例參數(shù)

本次頂推鋼箱梁橋長度為80 m，寬度為12.75 m，重量約為443.6 t，線路平面位置在曲線半徑500 m 處，處于左偏圓曲線區(qū)域，起重重量為320 t，水平推力可達(dá)50 t，摩擦系數(shù)為0.10 ～0.05。本工程設(shè)置8 組頂推裝置，最少4 組設(shè)備同時(shí)作用，每組兩臺(tái)設(shè)備，共計(jì)18臺(tái)（包含備用兩臺(tái)）。

3.2 工藝流程

頂推施工工藝流程如圖2 所示，先是進(jìn)行施工準(zhǔn)備，隨后拼接箱梁并安裝監(jiān)控裝置與頂推裝置，確保監(jiān)控量測流程正確完成。監(jiān)控量測是為了密切關(guān)注梁體的變化，在開展監(jiān)測流程時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重收集相關(guān)應(yīng)用信息，并傳遞至項(xiàng)目指揮部，使其能夠結(jié)合實(shí)際情況條件展開進(jìn)一步分析，為后續(xù)施工程序的科學(xué)開展提供重要基礎(chǔ)，確保頂推施工處于穩(wěn)定狀態(tài)。合理利用信息化技術(shù)，可以有針對性地解決頂推施工階段存在的監(jiān)控量測問題，為后續(xù)施工流程提供重要支持。在完成量測與實(shí)驗(yàn)分析后，若結(jié)果合格，則可以開始縱向連接建設(shè)，并進(jìn)入試驗(yàn)頂推環(huán)節(jié)[3]。最終，進(jìn)行正式頂推施工，完成落梁處理，達(dá)到頂推工藝應(yīng)用目標(biāo)。

圖2 頂推流程

3.3 頂推原理

本工程中采用的是歩履式多點(diǎn)頂推方法，分解為4 個(gè)基礎(chǔ)步驟。第一步將滑塊調(diào)整至初始區(qū)域，并應(yīng)用千斤頂將梁體同步頂起。第二步要利用相關(guān)應(yīng)用裝置完成處理，通常可采用水平千斤頂，使基礎(chǔ)摩擦力得到有效解決，避免干擾后續(xù)梁體實(shí)際前行效果。通常情況下，梁體單一前進(jìn)行程處于0.4 ～0.5 m，需要保證其符合范圍標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)負(fù)面問題。第三步需要降下豎向千斤頂裝置，并將梁體移動(dòng)至臨時(shí)支墩頂部區(qū)域，達(dá)到完全脫離滑塊的效果[4]。第四步應(yīng)當(dāng)科學(xué)調(diào)整水平千斤頂裝置，使其能夠回到初始位置，并完成一個(gè)單循環(huán)作業(yè)，進(jìn)行下個(gè)循環(huán)直至梁體就位。由于橋梁每個(gè)行程會(huì)有3 mm 左右的偏差，加之在操作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)精確度不夠的問題，所以在頂推的行進(jìn)過程中要采取主糾偏和輔助糾偏相結(jié)合的辦法，以此克服梁體跑偏問題。

3.4 試驗(yàn)頂推

3.4.1 展開針對性培訓(xùn)與空載試驗(yàn)活動(dòng)

在頂推施工正式開始前，應(yīng)對相關(guān)人員開展針對性的培訓(xùn)，確保其能夠在實(shí)際施工階段正確完成任務(wù)。培訓(xùn)需要按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在墩外位置進(jìn)行場地拼裝，隨后調(diào)試頂推應(yīng)用設(shè)備，并保持人員就位狀態(tài)。完成后應(yīng)當(dāng)在場地內(nèi)進(jìn)行空載演練，演練次數(shù)根據(jù)實(shí)際情況決定。培訓(xùn)完成后，需要在頂推開始前2 ～3 個(gè)階段再次進(jìn)行演練，并保證相關(guān)人員在崗，包括總指揮、中央控制負(fù)責(zé)崗、操作崗以及檢查崗。模擬內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括分析系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)、對豎向千斤頂裝置頂起高度進(jìn)行衡量、對水平千斤頂頂起長度進(jìn)行衡量、滑塊重部署等，確保模擬試驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到理想效果。

3.4.2 展開荷載試驗(yàn)流程

在試驗(yàn)頂推流程開始前，需要檢查臨時(shí)墩的實(shí)際承載性能。由于導(dǎo)梁本身所具有的可靠性與鋼箱梁連接存在密切關(guān)聯(lián)，因此可以利用可靠性試驗(yàn)進(jìn)行判斷，確保其能夠符合實(shí)際施工需求。試驗(yàn)階段，需要在鋼箱梁與導(dǎo)梁結(jié)合位置進(jìn)行施工，通過采用豎向頂結(jié)構(gòu)，使梁體能夠被頂起約1 cm。在這種情況下對導(dǎo)梁與連接區(qū)域進(jìn)行檢查，需要在臨時(shí)墩位置利用豎向頂施加120%支反力，使臨時(shí)墩的實(shí)際承載能力得到充分檢驗(yàn)。

3.5 正式頂推

3.5.1 正常頂推

在正式頂推時(shí)，步履設(shè)備在支撐臨時(shí)支墩上，梁體全部由滑塊支撐滑動(dòng)，所有臨時(shí)墩墩頂布置主動(dòng)裝置，所有水平頂同時(shí)啟動(dòng)，實(shí)施多點(diǎn)頂推，前進(jìn)40 ～50 cm 后停止。梁體下降放置在墩柱及臨時(shí)支墩上，等待滑塊完成退回后，即可對間隙進(jìn)行調(diào)整，使梁體不斷上升。在梁體再次支撐在滑塊區(qū)域后，可以展開后續(xù)前移操作，并執(zhí)行動(dòng)作循環(huán)，保證梁體能夠維持前行狀態(tài)。

由于本次工程采用圓弧梁類型，在復(fù)雜工況下，全站儀是正式頂推環(huán)節(jié)的關(guān)鍵應(yīng)用器具，其能夠在梁體行走與滑梁過程中發(fā)揮重要作用。針對臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，并明確基礎(chǔ)沉降實(shí)際狀態(tài)，避免施工流程出現(xiàn)嚴(yán)重偏差問題。同時(shí)，全站儀可以測量梁體的位置與施工精度，能夠保證撓度與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相一致，最大限度地提高頂推施工可靠性。

3.5.2 接收前導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)

在前導(dǎo)梁部署在首個(gè)臨時(shí)支墩上方位置前，需要將滑塊通過滑移方式部署在前方區(qū)域。通常情況下，理論導(dǎo)梁前支點(diǎn)的下?lián)蠑?shù)據(jù)應(yīng)為20 cm，等待步履裝置完成收縮后，即可直接接收導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)。在實(shí)踐施工中，由于安裝誤差等影響因素，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備10 t 級別手動(dòng)液壓千斤頂裝置，對接收流程進(jìn)行輔助，確保相關(guān)環(huán)節(jié)能夠正常進(jìn)行。一是將滑塊放置最前方，二是使千斤頂?shù)捻斏蠈?dǎo)梁與滑塊間歇2 cm，三是滑塊收縮，四是移除千斤頂裝置。重復(fù)執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作至兩次循環(huán)后，導(dǎo)梁便能夠進(jìn)入正常頂推施工流程，完成接收操作。

3.5.3 偏差糾正

在頂推施工階段，梁體走行會(huì)出現(xiàn)一定程度的偏差現(xiàn)象，單一行程屬于直線，各行程偏差程度會(huì)達(dá)到3 mm 級別，同時(shí)操作規(guī)范性會(huì)進(jìn)一步加劇偏差，因此需要采取可靠的糾偏與輔助措施，避免梁體出現(xiàn)意外跑偏現(xiàn)象[5]。針對此類偏差問題進(jìn)行糾正的過程中，可以在墩柱位置安裝限位，主要針對偏差范圍進(jìn)行監(jiān)測。若發(fā)現(xiàn)超過距離標(biāo)準(zhǔn)，則執(zhí)行梁體糾偏措施，使偏差得到充分控制。梁體走偏后，適當(dāng)使滑塊向反方向區(qū)域偏移，滑塊會(huì)出現(xiàn)左右移動(dòng)的現(xiàn)象，使千斤頂裝置與梁體之間的夾角改變，最終完成糾偏流程。

橫向糾偏屬于頂推的關(guān)鍵控制措施之一，其可能出現(xiàn)3 種偏差問題，包括前后端單一側(cè)偏差、一端未偏差另一端偏差以及兩側(cè)不同偏差等。對于這些偏差情況，應(yīng)當(dāng)采取針對性處理措施，以確保偏差問題得到有效糾正。

首先，可以采用前后端滑道向右偏移、千斤頂推動(dòng)梁體向右的方式。其次，可以采用后端位置保持不動(dòng)、前端位置向右偏移、千斤頂裝置推動(dòng)梁體向右的方式。最后，可以采用后端位置向左偏移、前端位置向右偏移、前進(jìn)階段梁體圍繞中間點(diǎn)位進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的方式。通過科學(xué)選擇以上的應(yīng)用措施，能夠有效保證糾偏流程的精確性，避免偏移進(jìn)一步擴(kuò)大。

頂推裝置內(nèi)部組件受到實(shí)際工藝等因素影響，容易出現(xiàn)間隙問題，可能會(huì)導(dǎo)致坡道出現(xiàn)誤差，支墩受力后鋼梁會(huì)向下彎曲等因素，都會(huì)影響糾偏的結(jié)果，因此需在頂推過程中不斷測量，做好姿態(tài)監(jiān)測，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3.5.4 落梁施工

在頂推流程即將完成前，應(yīng)當(dāng)針對梁體姿態(tài)情況進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，防止后續(xù)偏差擴(kuò)大，提高落梁施工可靠性。在距離目標(biāo)區(qū)域剩余3 個(gè)基礎(chǔ)循環(huán)的情況下，應(yīng)當(dāng)保證梁體的實(shí)際偏差處于3 cm 級別內(nèi)。在梁體距離目標(biāo)區(qū)域剩余1 個(gè)基礎(chǔ)循環(huán)的情況下，應(yīng)當(dāng)保證梁體實(shí)際偏差處于1 cm 級別內(nèi)。在最后循環(huán)階段，應(yīng)當(dāng)保證每推進(jìn)15 cm便進(jìn)行一次偏移測量，并隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)用糾偏措施。在重復(fù)頂推施工的前進(jìn)階段內(nèi)，應(yīng)當(dāng)由測量人員對鋼箱梁坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，不斷進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整與控制，確保其能夠得到正確處理。除此之外，落梁應(yīng)當(dāng)保證步履式頂升裝置處于同步下降狀態(tài)，并在達(dá)到目標(biāo)位置前2 cm 處停止前進(jìn)，對支座和墊塊進(jìn)行檢查，保證落梁效果達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)，完成頂推任務(wù)，施工周圍關(guān)系如圖3、圖4 所示。

圖3 施工周圍關(guān)系

圖4 施工周圍關(guān)系

4 結(jié)語

連續(xù)鋼箱梁橋安裝施工應(yīng)用頂推技術(shù)的價(jià)值較為顯著，需要重視基礎(chǔ)流程，確保其能夠得到充分管控，從根源層面提高處理質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)最佳建設(shè)目標(biāo)。