橋梁工程中鋼箱梁步距式多點頂推施工技術研究

徐驥鵬

（安徽華信項目管理有限公司，安徽 合肥 230088）

隨著社會經濟發展，以往的路橋交通已經無法再有效的滿足當前人們的實際出行要求，特別是一些經濟相對較為發達的地區。交通路網更加密集。新建道路往往要上跨既有繁忙航道或高速公路，面對不可能中斷的既有交通，如何采取有效施工方法進行新建道路的施工是工程建設者面臨的實際問題。為了應對復雜的現場施工環境及滿足既有交通同行需求，在跨線橋施工過程中，通常會采取相應的技術措施來解決建設與運營的矛盾。頂推施工法就是為了應對復雜的施工環境而誕生的一種先進的施工方法。

1 技術特點

鋼箱梁頂推技術有著適用范圍廣、理論與施工經驗完備、自動化控制的優勢。其中，在適用范圍方面，隨著技術體系的日趨完善，諸多類型和種類的橋梁工程均具備步履式頂推法的應用條件，如連續梁橋、拱橋、斜拉橋，乃至鋼-混結合與板桁組合截面等復雜形式橋梁，且步距式頂推法在頂推精度和施工成本方面有著顯著優勢。

1.1 采用工廠整體制作、預制場地現場組裝方案，降低了吊裝作業強度，提高了施工效率、作業精度及安全系數，安全性高。

1.2 采用步距式多點頂推法（4 點頂推）進行頂推施工，利用頂推系統、臨時支架體系、導梁引導，實現大跨度箱梁跨越式整體安裝，避免大型機械投入，減少超長重載構件的高空吊裝安全隱患。

1.3 借助構建區域的形式來實現施工作業，例如，可以在施工地點構建緩沖區、終止區以及作業區等多種功能區域。最大限度保通原跨越道路。

1.4 設置自動化控制方面，可應用電腦仿真、電氣控制、有限元分析等技術手段，輔助人工高效開展頂推鋼箱梁頂推施工，如采取計算機分控制法同步控制多個頂推設備。

1.5 采用交替落梁方案（交替降低臨時支墩及橋臺處支撐裝置），解決了現場場地狹小、大型吊裝機械難以進場的問題，有效的縮短當前的實際施工周期，并對其施工成本進行精簡，最大限度的提升施工安全。

2 適用范圍

適用于上跨高速、鐵路等既有道路及通航河道的大跨度、大噸位的等截面鋼箱梁及現澆混凝土箱梁的安裝。

3 工藝原理

頂推混凝土臺座。分段安裝連接鋼箱梁，將箱梁連接成整體,安裝導梁，豎直千斤頂受力使鋼箱梁離開拼裝胎架及臨時支架，水平千斤頂發力，克服粱底與頂推設備之間的摩擦力，使鋼箱梁向前緩慢移動，將梁逐段頂出去,完成一個步距頂推工作（行程500mm），反復循環頂進橋梁，最終達到跨越貫通。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

具體施工流程圖如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程

4.2 操作要點

4.2.1 鋼箱梁的制作及拼裝質量

施工中所要使用的鋼箱梁可以優先選擇一些裝配式的，其會在生產制造廠內對其進行預組裝，之后將其運送到施工場地，現場二次拼裝后頂推安裝就位。

在生產廠中所制作的長度要切實依據實際的焊縫收縮以及施工現場的水平向焊縫收縮等施工數據來進行制定，在對其進行制造的過程中，可以使用分段式構造法，將其進行分段制造，之后在對其進行組裝。第一，要對單元板進行加工，在將單元板制作完成后，便可以對分段制作的梁段進行預組裝。在工廠對梁段等構件進行生產以及預組裝的過程中，需派專職質量監督員常駐箱梁廠家，確保每段出廠箱梁均為合格品。

結合現場情況，使各節段鋼箱梁快速運輸至相應墩位處，便于后續鋼箱梁吊裝、焊接、頂推作業的開展。同時，清除鋼箱梁運輸路線上分布的障礙物，根據所配置運輸車輛的型號與場地地形，對每一條的運輸通道進行高度測算，胎架高度平均3.5m、直徑300mm、壁厚8mm的鋼管作豎直支架，支架縱、橫向采用10 槽鋼連接，每段主梁下設置4 根豎直支架，豎直支架下部統一采用C30混凝土硬化，以確保支架下部平整，受力均勻（圖2）。

圖2 鋼箱梁焊口處碼板安裝及鋼箱梁現場拼裝

梁段就位、固定經檢查合格后，按照腹板、底板、頂板的順序進行焊接，以保證箱梁線型。鋼箱梁合攏段需要等其他段焊接完畢后，再進行余量配切和焊接。梁段橋位焊接采用CO2氣體保護半自動焊接。鋼箱梁現場焊接前對施焊焊工進行崗前培訓和技能考試，確保施焊人員技能優良，最后對現場焊縫進行全數檢驗，保證焊縫質量合格。

4.2.2 頂推混凝土臺座設計及頂推設備的選型

4.2.2.1 頂推混凝土臺座設計

頂推設備混凝土臺座是頂推設備傳遞應力和承受應力的主要構件，需充分對地基及混凝土臺座本身的受力情況進行分析，根據受力分析及地基承載力試驗來確認頂推混凝土臺基礎尺寸和配筋，確保頂推設備混凝土臺座滿足施工需求。

4.2.2.2 頂推設備選型

頂推設備主要由液壓系統、水平向移動油缸、縱移架、橫移架、墊梁組成為一個整體，從而實現頂推設備的豎直頂升、縱向移動及橫向糾偏三維運轉集為一體，此方式有效的確保了頂推設備的精準運行，保證了鋼箱梁頂推施工的高質、快速實施。經荷載及穩定性計算，豎直頂升油缸采用一臺500t 液壓千斤頂，縱向移動油缸采用一臺50t 液壓千斤頂，橫行糾偏采用兩臺30t 液壓千斤頂。

4.2.2.3 頂推設備構造

圖3 頂推設備圖示

4.2.3 臨時支架安裝

在鋼箱梁拼裝臺架之間設置頂推設備基礎（頂推混凝土臺座），同時為減小頂推的標準跨徑，在兩橋臺之間設置臨時支架，從而行之有效的對鋼箱梁在頂推期間的彎矩變化進行降低。

圖4 臨時支架及頂推設備布置圖

圖5 臨時支架示意圖

圖6 臨時支架外觀

4.2.4 導梁安裝

晉家坡項目的左、右雙側的鋼箱梁結構中，施工技術人員全都采用了雙向導梁來對其進行頂推，其主要的施工機理是將主鋼梁體與鋼導體進行有效的焊接，或是使用栓接的方式將二者固定在一起，這種做的施工優勢在于其水平向以及垂直向的實際抗剪力以及抗扭矩力會相對較強，并且可以有效的解決當前施工結構中受力復雜的問題，同時其在完成后的拆卸工作也相對較為輕松。倘若在實際施工中使用了焊接的方式，要么施工技術人員需要在對其進行焊接之前，對其實際的焊接工藝進行評估，要時刻保證施工人員的焊接工藝能夠切實符合施工技術以及施工質量要求，不能對施工結構原有的機械性能造成任何的破壞，同時不能在焊接中出現任何的龜裂以及外觀不良等現象。

圖7 導梁尺寸圖

4.2.5 實時監測系統

在臨時搭建的支撐施工完成后，需要施工人員在每一個支撐點放置一個傳感裝置以及水準裝置。當臨時支撐受到荷載而開始出現位移時，安置在支撐點上儀器就會將實時的速率傳輸回計算機之中并對支撐應力、變形或沉降過大，要充分的考量好在測試中所收集到的實際變化數據，并以此為基礎，對實際施工中的每一個設計理論計算機與支架之間的額數據差異進行有效的分析與總結。分析施工誤差狀態，位移、應力變化異常時，頂推系統立即停止工作，封閉交通，根據預警等級采取不同的措施。

圖8 監測系統作業工序圖

4.2.6 落梁施工

落梁采用橋臺上臨時支撐與頂推用臨時支架交替切割下落的方案進行落梁，在施工過程中，必須確保切割尺寸的準確，無論是臨時支墩受力，還是橋臺處支撐受力，都得確保受力點與鋼箱梁接觸面要接觸穩固，杜絕失穩現象發生（圖9）。

圖9 落梁施工步驟圖

4.2.7 道路保通措施

由于新建橋梁上跨南林高速，高速車流量大，且現場為邊通車、邊頂推，經多次專家論證，確定了封閉應急車道、行車道限速通行的方式進行保通。作業區按車道路段劃分，在不改變交通流方向的前提下，封閉高速公路應急車道。布控時將控制區分六個部分：警告區、上游過渡區、緩沖區、作業區、下游過渡區、終止區。（圖10）

圖10 鋼箱梁頂推過程

5 質量控制

5.1 工程質量控制標準

5.1.1 設置臨時支架基礎以及實際施工質量，并按照表1 中的數據作為其標準。

表1 基礎質量驗收表

5.1.2 針對支座的實際安裝準確度要以施工設計圖紙為準，實際數據信息可參考下表2。

表2 支座安裝精度

5.1.3 針對支架的施工誤差參照表3 為例。

表3 支架及安裝的允許偏差

5.1.4 針對鋼結構的外觀質量標準，參照表4 為例。

表4 焊縫外觀質量檢驗要求

5.1.5 針對鋼箱梁的尺寸偏差標準，參照表5 來進行執行。

表5 鋼箱梁組裝完成后基本尺寸允許偏差

5.1.6 針對鋼箱梁在施工結束后的執行誤差，可以參照表6 為例進行執行。

表6 鋼梁安裝后的允許偏差

5.2 質量保證措施

5.2.1 建立、健全質量監督體系，對施工作業項目進行全過程監督檢查及驗收。

5.2.2 針對設備型號及千斤頂性能差異引起的箱梁橫向偏位，在正式頂推前先進行試頂推取得各項參數指標。在設備控制中心設定各項參數指標，減小此方面的影響。

5.2.3 做好臨時墩施工質量控制，通過模擬選用合適材質的墊板（確定橡膠墊板的彈性模量等），避免墊板選用不合理造成梁底脫空或部分應力集中。

5.2.4 準確做好測量放樣工作，確保各部件位置放樣準確無誤；錯開最高溫度時段頂推，避免穩定應力影響；

5.2.5 鋼箱梁裝、卸時速度要緩慢，在運輸車輛上墊堅實的枕木，防止劃傷設備，用鏈條葫蘆將設備固定牢固，棱角處用包角進行保護。

5.2.6 焊接材料的選擇：選用低溫沖擊韌性好、工藝性能好的焊絲。

5.2.7 對焊接進行管控：在施工技術人員對其進行操作時，需要注意的是焊接縫不能預留太寬，要使用小電流對其進行操作，盡可能開展全自動操作，最大限度的減少人工操作。

5.2.8 嚴把鋼箱梁現場焊接質量，避免不合格焊縫出現，并做好焊縫磨平工作，減少應力集中。

5.2.9 利用信息化手段建立監控量測系統，實時監控梁體橫向位移情況，及時糾偏。

結束語

采用本工法進行鋼箱梁安裝可以加快施工速度，提高安裝精度。相應的安裝施工技術先進，對同類型的安裝工程具有借鑒作用。步距式多點頂推法可以應用簡單設備實現大跨度橋梁安裝，是橋梁安裝的一個重要發展方向，有著較高經濟效益和社會效益。