寧波樞紐余姚江特大橋頂推施工技術

呂俊 LV Jun；葉博 YE Bo；陳海峰 CHEN Hai-feng

（中鐵二局集團有限公司，成都 610036）

1 工程概況

余姚江特大橋起于莊橋站南側、麗江西路北側，跨過余姚江后，止于余姚江南岸。新建橋位于既有杭深上行線余姚江大橋上游約25m 處，主要為跨越余姚江而設，是增建寧波三四線的控制性重點工程。橋梁全長958.780m，主橋采用80m+128m+80m 簡支直弦鋼桁梁形式跨越余姚江。主跨施工步驟如圖1。

圖1 余姚江特大橋頂推施工步驟圖

1.1 128m 跨簡支桁架橋概況

余姚江特大橋14#～15#孔跨為雙線128m 無豎桿整體節點平行弦三角桁架下承式簡支鋼桁梁橋，計算跨度128m，梁全長130m，節間長度為16.0m，桁高16.0m。兩片主桁中心距11.8m，人行道設置于主桁外側，人行道寬度為0.8m。

1.2 80m 跨簡支桁架橋概況

余姚江特大橋13#~14#跨和15#~16#跨結構形式為雙線80m 無豎桿整體節點平行弦三角桁架下承式簡支鋼桁結合梁橋。計算跨度80m，梁全長82m，節間長度為10.0m，桁高11.6m。

80m 與128m 鋼桁梁主桁上、下弦桿均采用焊接箱形截面，端部斜腹桿形式采用箱形截面，中部斜腹桿采用H形截面。采用焊接整體節點，箱形截面桿件均在節點外四面拼接，H 形截面桿件與節點采用插入式連接，主桁桿件與節點之間采用M30 高強螺栓連接。

2 技術特點

鋼梁場內預制，現場拼裝；支架搭設結構簡便，基礎承載力要求較高；主體結構拼裝采用門式起重機，安全系數高；鋼桁梁采用邊拼邊頂施工方式；簡支體系轉換連續體系頂推施工，施工流程化繁為簡；無導梁施工，考慮結構特點以前跨鋼梁作為后跨鋼梁導梁，節省額外投入；頂推全過程液壓體系同步控制；安裝、頂進全程監控測量；頂推跨度大、距離長、精度高、重量大；主墩采用雙滑塊施工；對周邊環境影響較小，符合綠色發展理念；相對滿堂支架施工方式節省臨時材料使用，經濟性強；施工過程安全快捷，可適用于臨近既有線路施工。

3 施工工藝

頂推施工工藝見圖2 頂推施工流程圖。

圖2 頂推施工流程圖

4 施工要點

4.1 施工拼裝場地及支撐系統

包括支架基礎樁基、承臺，預埋件及上部支墩、滑道、橫向連接裝置，需計算符合承載能力是否滿足施工荷載。

4.2 拼裝

采用33m-50t 門式起重機吊裝。安裝前，先在支架上放線放出基點位置，在梁上作出標記。安裝順序的原則為：前序桿件不影響后續桿件安裝。用全站儀復核桿件幾何位置，并作出微調。拼裝均在支架上進行，全梁預拱度通過節點處抄墊高度來進行設置，以一端梁底支點位置為基準，對后續節間的預拱進行調節。

4.3 頂推

在滑道梁前端設置反力座（見圖3），以精軋螺紋鋼為傳力索，連接滑塊和千斤頂，帶動鋼梁整體前移[1]。鋼桁梁的多點同步頂推采用DLZ 控制系統，以保證各個千斤頂同步頂進[2]。

圖3 頂推反力座

根據現場環境要求及施工條件限制，項目將施工順序優化，并舍棄傳統增設頂推導梁施工的方式，而創新使用臨時連接桿件將3 跨簡支鋼桁梁連接成為一個整體連續鋼桁梁。在過主跨上墩時，全橋以后部結構自重來平衡前端大懸臂的力矩，最大抗傾覆系數達2.19。其安全系數高，施工難度低，且臨時材料使用量較少，對于周邊環境影響小，特別是對既有鐵路、航道影響極小。全橋拼裝組合后結合體長度288m，頂推精度要求較高，因此對橫向糾偏措施及縱向頂推速度的控制極為重要。

滑塊下部設有限位板（如圖4 所示），可有效保證梁體左右受力不平衡發生旋轉、偏移；頂推若出現梁體橫橋向偏位，在豎向荷載較小時可采用縱向不等距離張拉控制（比如，橋梁中線左偏，將右側千斤頂錨固的時候預留2cm活動量，順橋向頂推時，先左側前移，可糾回梁體偏位）。當豎向力很大時，需安裝楔形塊（如圖5）強制糾偏。楔形塊的尺寸根據現場實際情況定，其斜面坡度不大于1:4（坡度太大可能會直接拉斷，解決方式為可在滑塊下部限位板上切割小斜口導向）。斜面長度根據實際情況可以適當調整，保證糾偏的有效性。

圖4 限位板示意圖

圖5 糾偏楔塊示意圖

頂推施工距離為321m，頂推重量為5300t；最大懸臂長度達116m，懸臂受力為87820t*m。抗傾覆力由后部桿件自重提供，抗傾覆系數為2.19，上弦桿最大拉應力計算值為215MPa，實測值為197MPa，與設計基本吻合，且小于設計容許值264MPa（上弦最大受力處需根據計算和設計要求適當加強處理）。

頂推施工動力裝置：安裝于滑道頂進方向側有反力支座，支座前端安裝頂推穿心千斤頂作為動力裝置。

滑移裝置：滑道梁頂鋪設并焊接不銹鋼板，不銹鋼板上涂裝黃油作潤滑劑[3]。滑塊下面安裝四氟乙烯板，以減小滑動摩阻。四氟乙烯下底面、潤滑劑、不銹鋼板頂面作為滑移面，此類裝置可有效減小摩阻系數，最小可至0.1 以下。

滑塊：滑塊是用于傳遞鋼梁豎向荷載以及頂推縱向荷載的裝置，由于其承載鋼梁整體重量大，安裝位置必須位于節點板加強位置。同時，滑塊行進過程中，需考慮支架受力，偏心距不宜過大。頂進：頂進是通過滑道梁端頭千斤頂提供牽引力，帶動傳力精軋螺紋鋼（頂前與滑塊后均用錨板和螺栓錨固），牽引滑塊向前推進（建議采用長行程穿心千斤頂，可有效提高施工效率）。滑塊上承鋼梁，帶動鋼梁向前推進[4]。頂進過程中需注意，縱向千斤頂需要同時起頂，退回時需全部退到位，以避免因千斤頂行程不均衡使得鋼梁線性位置發生偏移。

4.4 計算與監測

建立橋梁施工計算模型，對鋼梁在施工過程中所經歷的各個工況的應力狀態及前端撓度變化進行驗算，隨后同規范對比各項數據是否超過規范容許范圍。在施工過程中，在鋼梁上設置位移監測點和應力應變計，對鋼梁整體進行應力應變以及位移變形監測，以計算書為參照，監測結果同計算結果相對比、印證，以保證施工過程中梁體受力不超規范容許范圍，變形量不影響后續施工。其中最不利工況下，應力如圖6。

圖6 最大懸臂狀態應力圖

梁體前后采用全站儀實時監控，實時上傳梁體線性數據，指導下序工作。

當梁體軸線發生偏移時，利用糾偏楔塊、左右不等距離起頂、橫向糾偏千斤頂可用于糾正橫橋向的位移偏差；滑塊抄墊高度控制左右梁體高程。

4.5 落梁施工

頂推到設計位置后，調節臨時連接支點與兩端自由支點的相對高差，使臨時桿件應力解除，之后拆除臨時連接結構。待連續體系轉換成簡支梁后，開始落梁到設計位置，安裝橋梁支座，完成施工。

本梁落梁最大高度達222cm，落梁安全保證措施是鋼梁架設過程的重難點工序。本方案中，采用小型鋼墊塊進行組合的方式，作為落梁安全墊塊。小型鋼墊塊具有安裝、拆除較簡單的優點，且能滿足落梁時兩端高差不超過5cm的要求。同時設計了墊塊鎖定裝置，將小型墊塊有效地鎖定為整體結構，并固定在墩頂，可確保落梁墊塊的整體穩定性。落梁至距離墊石高度1m 時，需要切割墊石預埋鋼板，隨后安裝鋼梁支座。支座安裝應提前做好十字線，標記好參考點位，否則在落梁過程中放線難度大且易出現誤差。

落梁高度順橋向存在差異，應當做到盡快落梁，減少起頂次數，若需要縱向糾偏，可利用既有橋梁或橋臺，檢算縱向反力后，方可進行。

5 技術總結

①頂推施工需要做好施工組織設計，編制合理的施工進度計劃，做好對基礎及支架受力計算。②施工現場安全管控主要臨近營業線施工，需要控制大型機械站位及工作時間，高空作業安全保護措施等。③臨時支架樁基應具有設計強度與設計承載能力，上部支架連接應符合規范要求，保證支撐體系具有較強的承載能力及較小的沉降系數。滑道梁頂部應做到左右高程不超過5mm，同一側滑道前后高差不超過3mm。④鋼桁梁拼裝應提前放線，做好監控量測工作，保證桿件安裝精度，控制好桿件整體垂直度、幾何線性、對角線差等形位判定指標。尤其是首個節段，其框架的形位一旦定型，必然影響后續桿件拼裝，會對梁體整體的線性產生不利影響，必須嚴格按照規范要求對參數進行分析、對各個組件位置進行調整。⑤鋼桁梁下弦桿臨時連接采用對接焊，并外側焊接加勁板加固。焊接前必須對準預留槽口，并對焊接區域做好焊前處理，打磨掉銹漬、漆皮，焊接嚴格按照規范執行，焊接完成后對焊縫進行超聲波探傷，焊縫等級為一級焊縫。⑥上弦桿臨時連接方式為臨時桿件與端頭節點板栓接，栓接質量判定標準與正式桿件相同。頂推施工前，需對液壓管、控制系統、千斤頂、分壓器、錨固位置、基座等位置做好全面檢查，檢查系統是否同步有效，油管有無漏油脫落，油頂是否正常伸縮，受力結構焊接位置有無裂縫，精軋螺紋鋼連接是否牢靠。⑦頂推施工過程中，及時做好位移及應力監測、支架沉降監測、變形監測。在頂推跨越主跨時，加大監測頻率，增設監測點，對支架的檢查監控頻率提高，及時反饋監測數據，同理論數據及前一上墩工序的數據相對比印證，確保結構處于安全的狀態。⑧結構在頂推前，每個工況應做好復核檢算工作，對抗傾覆系數、承載能力及變形量復核檢算。⑨滑塊與鋼梁的相對位置關系必須滿足滑塊在鋼桁梁節點受力范圍，以滿足梁體受力傳力穩定。懸臂狀態時應嚴格控制滑塊位置，其偏心位置不能超過設計位置，頂推過程需安排專人監控指揮。⑩頂推到位后，自由端需用預制墊塊抄墊，其抄墊高度通過模擬落梁試驗得出，以釋放臨時桿件拉應力，為安全解除臨時連接做好準備。?落梁施工應當做到：落梁前控制前后及左右高程差，做到前后高差不超過5cm，左右不超過1cm。前后交叉落梁，可防止梁體縱向、橫向移動。

6 技術優勢

①該工法施工過程中，拼裝區域相對固定，可減少施工用地范圍；②頂推施工橋梁的方法，能減少梁跨之間的臨時支撐材料使用，有效降低基礎處理投入，以實現節能增效；③頂推施工，可提高施工效率，流水線作業，一拼、二焊、三栓，相互不沖突；④頂推施工工法可有效減少對既有構筑物和下穿線路的影響；⑤使用范圍廣泛，不局限于鋼梁施工，亦可用于連續梁、框架等結構物；⑥施工簡便，控制容易；各個參數都可通過測量獲得，且頂推過程中線性控制簡便快捷，頂推動力與摩擦力可自平衡，對永久結構影響小。