梅山特大橋鋼箱梁頂推施工技術控制措施

盧相

（中鐵十一局集團第二工程有限公司，青海同仁 811300）

1 工程簡介

福州至廈門鐵路梅山特大橋 （中心里程為DK90＋875.738）63#~64#橋墩為門式橋墩，墩身是混凝土結構，上部柱為鋼結構，二者采用插入式連接方式，插接長度為5 m，屬于混合結構，蓋梁采用箱形鋼結構，梁寬為3.3 m，梁高為2.8 m，在外輪廓尺寸上，橫橋向為2.6 m，縱橋向為3.3 m，橋墩鋼柱外包混凝土，順橋向厚度為30 cm，橫橋向厚度為40 cm，具體參數見表1。鋼蓋梁施工采用頂推法，本工程線路與既有東吳支線鐵路立體交叉施工，距離較近，需要加強與相關單位的溝通交流，確定好作業時間，因此，此項工程施工過程復雜，干擾因素較多，現場條件有限，需要采取行之有效的技術措施加以控制（見表1）。

表1 鋼蓋梁參數表

2 橋梁工程鋼箱梁頂推施工技術控制措施

2.1 施工方案設計

本工程總體施工方案設計為：施工準備及場地處理→鋼柱吊裝→外包墩身鋼筋及混凝土→填充鋼柱混凝土→頂推支架搭設→鋼蓋梁拼裝、焊接、涂裝→導梁拼裝、焊接→頂推裝置安裝→申請線路封鎖→點前施工準備→線路封鎖命令到達→頂推→落梁→鋼柱與蓋梁焊接→填充鋼柱及梁體混凝土→銷點→導梁拆除→頂推支架拆除→梁面與蓋梁頂檢查梯安裝。

頂推施工主要包括以下內容：地基處理及預埋件安裝，支架搭設及預壓，鋼柱板片安裝，蓋梁及導梁拼裝、焊接、涂裝，頂推，導梁及支架拆除等。63#、64#門式墩鋼蓋梁在橋位左側設置滑道式拼裝支架，在支架上拼裝鋼蓋梁板片，待鋼蓋梁全部拼裝完成后，在鋼蓋梁前端設置長20 m的鋼板導梁，采用拖拉滑移的方法將鋼蓋梁縱向拖拉至橋位，拆除鋼板導梁，對鋼蓋梁進行落梁施工，最后拆除滑道式拼裝支架，澆筑剩余鋼柱墩身內外混凝土，鋼蓋梁成橋[1]。

2.2 具體工藝流程

在橋位兩側，分別采用1臺130 t和1臺350 t吊車，將兩側鋼柱整體吊裝定位焊接，并開始外包混凝土施工。在左側墩柱后搭設鋼蓋梁拼裝支架及前端頂推滑移支架。采用2臺汽車吊，吊裝鋼蓋梁板片到拼裝支架上，并定位焊接、涂裝。鋼蓋梁焊接、涂裝完成后，在鋼蓋梁前端安裝焊接兩片20 m長鋼導梁，鋼導梁腹板與鋼蓋梁腹板焊接固定。安裝頂推用自動連續千斤頂設備，焊接固定后錨梁，在鋼蓋梁尾部吊裝鐵質配重塊（40 t），對面墩柱側安裝就位，用鋼結構臨時支架。進行模擬頂推施工，頂推長度為7 m，用時1 h。開始第一階段頂推施工共計18 m，用時4 h。將鋼導梁前端擱置在對面鋼結構臨時支架上，拖拉到位后，停止拖拉，卸掉鐵質配重塊。采用100 t豎向薄型千斤頂將鋼蓋梁下兩個臨時支撐滑靴撤除落架，準備第二次拖拉。然后進行第二次拖拉，拖拉長度為19 m，用時3.5 h。采用4個豎向薄型千斤頂，將鋼蓋梁落梁，與已經焊接固定完成的鋼柱對接。焊接鋼柱對接縫，切除并吊移鋼導梁，完成安裝。拆除安裝支架。

2.3 臨時支架搭設

臨時支架基礎為鋼筋混凝土整板基礎，厚度設計為60 cm，內部設置雙層、雙向鋼筋網片，使用鋼管作為支架材料，做好水平支撐和斜支撐，頂部設置工字鋼分配橫梁，在上部設置通長縱梁，為了保證臨時支架的安全性和穩定性，需要設置斜向輔助支架。在鋼梁拼裝區域，鋼柱應采用挖孔樁基礎，前端承力支架鋼管適當加粗，固定在承臺上，為防止滑道梁縱向移位，需要在兩側設置限位板，與橫梁及滑道梁焊接固定，在部分鋼柱頂部支架端部外適當位置設置限高架[2]。

2.4 鋼箱梁現場拼裝

梁段吊裝就位后，需要開展現場焊接作業。認真檢查接口焊口情況，適當進行清潔、打磨處理，調試相關設備工具，做好防水防風防潮準備。節段焊接工藝流程主要包括：梁段就位→錯邊調整→底板、邊腹板定位→腹板焊接→頂、底板焊接→無損檢測→底板、腹板、加勁肋嵌補段焊接→無損檢測→過焊孔封堵，必須對頂板單元組焊、橫隔板裝焊、腹板單元件組焊、底板單元件組焊等關鍵環節加強技術控制。采用半自動二氧化碳氣體保護焊進行定位焊，開始焊接前，所有定位焊縫都要做打磨處理，在起弧和熄弧處做倒角處理，嚴格控制焊接質量，不能出現夾渣、裂紋、焊瘤、氣孔等問題，如果存在缺陷，要及時處理，例如，如果出現開裂現象，需要使用碳弧氣刨清除，并打磨光順，然后重新燒定位焊。為了減少焊接產生的附加應力、焊縫殘余應力以及邊緣材料局部應力，工地焊接要遵循相關規范，橫向焊縫要從橋中軸線向兩側對稱施焊，對于長焊縫，若一端有自由端，需要從另一端施焊，充分估計環焊縫收縮余量，采取適當措施，減少兩個節段鋼蓋梁之間的長度偏差，每拼裝一個梁段，都要進行測量，及時進行修正，防止累積誤差。螺栓連接需要著重從以下方面進行控制：高栓的儲運和保管；摩擦面的抗滑移系數檢驗；高強度螺栓連接副的安裝；高強度螺栓連接副的施工質量檢查和驗收[3]。

鋼蓋梁的涂裝也至關重要。在出廠前，需要嚴格按照除銹等級做好除銹處理，節段拼裝完成后，預留涂裝區域，加強鋼材表面清潔處理，這樣能夠保證鋼材與漆膜的結合效果。涂裝前，要認真核對涂料品種、參數、質量，保證涂裝位置準確。涂裝時，采用高壓無氣噴涂施工，根據涂料性能和配比，合理確定噴槍空氣壓力，涂層表面要平整、光滑，不能有漏涂、皺皮、針孔等問題出現，保證漆面色彩均勻、光潔美觀。

2.5 鋼箱梁頂推施工

2.5.1 總體施工安排

本工程63#、64#分別利用4個天窗點將鋼箱梁頂推到設計位置。做好施工現場的封鎖保護工作，嚴格按照技術管理規范執行，設置防護人員和防護設施，制定詳細的各工序作業時間表，按計劃組織施工[4]。

2.5.2 頂推拖拉系統

頂推拖拉系統主要包括2臺液壓泵站、2臺ZLD60連續頂推千斤頂、1套現場操作控柜以及相關配套設施。設備安裝就位后，開始空載調試，檢驗運行狀態。在拖拉過程中，拖拉所施加的拉力和所有摩擦力F達到平衡。鐵與鐵之間的滾動摩擦系數0.09~0.03，支撐面和MGE滑板越堅硬，摩擦系數越小，摩擦力F=結構自重作用下豎向反力×動荷載系數×摩擦力的不均勻系數×滑動摩擦系數，其中，滑動摩擦系數取0.1，動荷載系數為1.05，摩擦力的不均勻系數為1.2。拖拉所需的最大拖拉力為L=（172.72+40）×1.05×0.1/2=11.17 t。

因此，本方案選用2臺ZLD60連續千斤頂，每臺穿設2根φ15.24 mm低松弛鋼絞線作為拖拉動力設備。通過錨具和夾片將鋼絞線固定在第一臺拖拉小車上，鋼絞線另一端固定在千斤頂頂推拖拉方向后方的后錨梁上采用2孔錨具，通過夾片的形式對鋼絞線進行夾緊固定，錨具固定裝置通過焊接的形式固定在后錨梁側面與前端千斤頂保持在一條直線上。在施工過程中，2臺千斤頂分別設置在兩根縱向滑道梁端頭位置，這樣可以有效應對頂推反力。每次拖拉距離控制在20 m左右，分3個階段交替頂升、拖拉鋼蓋梁。

2.5.3 頂推滑移裝置

頂推支撐點設于外腹板與橫隔板交叉部位下。在完成鋼蓋梁拼裝后，將拖拉滑靴放置在滑道上。采用鋼板和鋼構件墊梁調節箱梁底部的平整度。

2.5.4 拖拉過程糾偏

在拖拉過程中，千斤頂的行進速度較慢，所以，不必對縱向進行限位。在縱向拖拉即將到位時，將型鋼止滑楔形塊放置在拖拉滑靴下方，并且在鋼立柱外側焊接2塊限位板，為鋼蓋梁就位后環縫焊接做好準備。相對而言，拖拉過程中的橫向偏位更為常見，通常情況下，偏轉力和滑道間橫向寬度成正相關。如果要有效解決橫向偏位問題，需要采取合適的限位裝置進行限制。限位受力點應該盡可能設置在結構縱向長度的中部和首尾兩端，保證鋼箱梁能夠按著設計軸線進行滑動。在頂推拖拉行進過程中，使用全站儀對鋼梁前后方進行觀測，實時檢查中心線偏移量，如果偏移量在10 cm以內，則不必停機糾偏；如果偏移量較大，則需要停止頂推拖拉作業，并使用油壓千斤頂進行糾偏。如有需要，也可以調節單側連續頂推滑移千斤頂拉力和拉索，這種方式能夠適用于偏差較大的情況，保證鋼梁能夠在直線方向上頂推前進。

2.5.5 鋼導梁設置要求

采用工字鋼做鋼導梁，嚴格控制鋼板質量，保證滿足設計要求。腹板、頂底板材料均為Q345B板，梁高1.9~2.8 m，底板和頂板寬度設計為40 cm，板厚2cm，腹板厚度也為2 cm。沿著橋梁縱向每隔2.5 m，設置豎向加勁板，板厚12 mm。距離頂板35 cm和底板38 cm的位置設置水平加勁，寬度為15 cm，厚度為12 mm。底板每隔50 cm，雙面設置局部豎向加勁板，厚度為12 mm，這樣能夠更好地滿足拖拉施工支撐要求。鋼導梁縱向每隔8~10 m設置橫向水平支撐，采用鋼管焊接而成的支撐架，工字型鋼導梁通過焊接的方式分兩段連接[5]。

2.5.6 拖拉抗傾覆驗算

在拖拉過程中，鋼導梁未擱置到對面鋼結構臨時支架上時，此時鋼蓋梁+鋼導梁為最大懸挑狀態（懸挑28 m），該工況下的傾覆風險最大，此時懸挑部位的質量為：鋼導梁20 t×2=40 t，鋼蓋梁8 m×5 t/m=40 t，懸挑總質量為80 t，支架上的鋼蓋梁質量為110 t+鋼蓋梁后部加設配重塊40 t，則抗傾覆系數為150/80=1.87＞1.3，滿足規范要求，拖拉過程中不會造成鋼蓋梁的傾覆。

2.5.7 模擬拖拉施工

為保證拖拉施工順利進行，在正式拖拉前，應進行模擬拖拉實驗，拖拉長度為5 m，模擬的目的主要是對頂推作業指揮系統、地基承載力、連續頂性能、錨具等進行測試。模擬過程要嚴格按照正式施工執行，所有人員和設備就位，保證人員配合良好，設施設備運行順暢，詳細記錄框架梁行走速度、設備運行的各項參數，為正式頂推拖拉施工提供有力支撐。

2.5.8 鋼蓋梁落梁及導梁拆除

千斤頂、操作控柜及相關配套設備安裝就位后，開展全系統空載調試，然后開始正式頂推施工，將鋼蓋梁頂推到位后，進行鋼蓋梁落梁施工。鋼蓋梁頂推到位后，在鋼蓋梁后錨梁下部（預留位置）及前端導梁下部布置共計4個200 t千斤頂，使鋼蓋梁支撐于4個千斤頂上。將鋼蓋梁頂起一定高度后，撤除梁墊，然后千斤頂下落21 cm后，完成鋼蓋梁落梁。采用100 t汽車吊將導梁切除后吊至場外[6]。

3 結語

綜上所述，橋梁工程是連接區域交通的重要樞紐，為社會經濟發展做出了巨大貢獻，隨著建設范圍和規模的不斷擴大，橋梁工程的施工難度越來越高，需要根據現場條件和工程特點，采取合適的技術措施，保證施工質量和效率。本文以福州至廈門鐵路梅山特大橋63#~64#橋墩鋼箱梁施工為例，對頂推施工技術應用要點進行了探討，全面控制技術細節。