上跨既有線寬體大噸位箱梁頂推技術(shù)

燕秋

摘要： 本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)上跨既有線寬體大噸位箱梁的頂推技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)建立結(jié)構(gòu)分析模型，對(duì)施工階段的箱梁、導(dǎo)梁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析及驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果對(duì)各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化。并在施工中采用了最新的同步頂升液壓系統(tǒng)。最終順利完成本項(xiàng)目寬體大噸位箱的頂推施工。

Abstract： Based on the engineering practice， this paper studies the jacking technology of wide large-tonnage box girder overcrossing the existing line. Through the establishment of structure analysis model， the box girder and guide beam are analyzed and checked. The structural parameters were adjusted and optimized. And the latest synchronous lift hydraulic system is used in the construction. Finally the jacking construction of the wide large-tonnage box girder overcrossing the existing line is successfully completed.

關(guān)鍵詞： 箱梁；頂推；寬體；大噸位；關(guān)鍵技術(shù)

Key words： box girder；jacking；wide；large tonnage；key technology

中圖分類號(hào)：U448.21+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）01-0131-03

0 引言

頂推法為在橋跨后部設(shè)置梁體施工場(chǎng)地，進(jìn)行梁體的逐段澆筑或拼裝，每施工一個(gè)節(jié)段，即用水平液壓千斤頂縱向頂推，梁體通過(guò)前方墩頂?shù)呐R時(shí)滑動(dòng)支座，將梁段逐節(jié)向前縱移，梁體全部頂推到位后，更換支座及落梁，完成梁體施工。

梁體頂推法施工，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、過(guò)程平穩(wěn)，低噪聲等特點(diǎn)，通常在跨越峽谷、深河、公路及鐵路等橋梁的等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁中采用，也可用于斜拉橋、拱橋等復(fù)雜結(jié)構(gòu)?；蚋呒軜蚝屯实那€橋和坡橋?？刹恢袛鄻蛳陆煌ɑ蛲ê?，避免大量腳手架的使用。

對(duì)于寬體及大噸位箱梁頂推，在設(shè)備選用、場(chǎng)地設(shè)置、臨時(shí)墩設(shè)計(jì)、千斤頂同步及質(zhì)量保證等方面均較普通頂推而言要復(fù)雜得多。本項(xiàng)目施工時(shí)對(duì)寬體及大噸位箱梁頂推進(jìn)行全面深入的研究，本文對(duì)所取得的研究成果及施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了描述，希望能給類似項(xiàng)目施工提供一些幫助與借鑒。

1 工程概況

簡(jiǎn)蒲高速公路永豐樞紐互通式立交主線1#橋?yàn)榉蛛x式橋梁。第4聯(lián)上跨成昆鐵路及其在建復(fù)線，結(jié)構(gòu)形式為26+26+26m斜交預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，連續(xù)箱梁采用4箱室、直腹板截面型式，其中右幅橋梁寬度19.734～23.672m，左幅橋梁寬度18.75m。梁高1.8m。

受與鐵路電氣化接觸網(wǎng)的安全距離（箱梁底距接觸網(wǎng)垂直高度1.4m）、施工條件等的限制，如采用常規(guī)支架、掛籃懸澆等施工方法施工，安全性差，施工難度大，最終確定采用整體性好、安全性高、整體受力性能佳及對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)影響小的頂推跨越方案。

2 頂推整體方案

箱梁預(yù)制及頂推平臺(tái)位于13#墩至18#墩兩跨主線上。左右半幅對(duì)稱布置，半幅頂推（預(yù)制）平臺(tái)長(zhǎng)50m，寬25m。頂推（預(yù)制）平臺(tái)橫橋向按設(shè)計(jì)做好2%的橫坡，縱向設(shè)置1.6%的縱坡。采用砼樁基礎(chǔ)及鋼管柱結(jié)合滿堂式腳手架作為頂推（預(yù)制）平臺(tái)支撐系統(tǒng)。本項(xiàng)目頂推施工平面布置見(jiàn)圖1。

結(jié)合箱梁尺寸，通過(guò)對(duì)比及分析，確定采用單點(diǎn)集中頂推就位方式，此方法避免了多點(diǎn)頂推時(shí)千斤頂同步控制復(fù)雜的難題（因?yàn)閷掦w箱梁，如果千斤頂不能同步，將對(duì)梁體產(chǎn)生較大的扭曲應(yīng)力，容易引起梁體破壞），同時(shí)減少了預(yù)埋件及千斤頂?shù)仁┕ぴO(shè)備的數(shù)量。用（4臺(tái)/右幅，3臺(tái)/左幅）TX100D自動(dòng)連續(xù)千斤頂牽引。

57m連續(xù)箱梁預(yù)制完成后，在13～18#墩、臨時(shí)墩墩頂布置滑動(dòng)支座、墩頂及臨時(shí)墩墩頂連續(xù)梁腹板兩側(cè)布設(shè)橫向限位設(shè)施，在（左幅15#墩/右幅14#墩）設(shè)置牽引點(diǎn)；箱梁前端安裝前導(dǎo)梁，尾端設(shè)置型鋼后錨反力點(diǎn)，牽引端通過(guò)縱向18-？準(zhǔn)15.24mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線與后錨反力點(diǎn)連接，頂推時(shí)由中心控制臺(tái)集中進(jìn)行程控制。

頂推時(shí)梁體在滑道梁上滑移，滑道梁固定于永久及臨時(shí)墩上。在箱梁與滑道之間放置MGE板以減少頂推摩阻力。當(dāng)梁體縱軸線偏離設(shè)計(jì)值5mm時(shí)，及時(shí)在糾偏頂上調(diào)節(jié)。

由18#墩向13#墩方向頂推，按左、右幅安排同時(shí)施工，通過(guò)鐵路上方，須經(jīng)過(guò)鐵路部門(mén)審批，要點(diǎn)封鎖線路進(jìn)行施工。并在導(dǎo)梁下部設(shè)置防電屏蔽設(shè)施，確保行車(chē)及施工安全。

頂推到位后拆除滑動(dòng)支座，安裝正式支座，起頂落梁就位。

因在頂推施工階段，梁體及導(dǎo)梁正負(fù)彎矩反復(fù)出現(xiàn)，施工前采用Super線性靜力程序，對(duì)箱梁及導(dǎo)梁在頂推階段的最不利狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)分析結(jié)果，多次對(duì)導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)及長(zhǎng)度、推力施加方式、臨時(shí)支墩布置進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以控制梁體承受的最大彎曲應(yīng)力，確保梁體結(jié)構(gòu)安全。

3 頂推箱梁預(yù)制

在臨時(shí)墩、永久墩之間搭設(shè)滿堂式腳手架，作為箱梁施工的承重結(jié)構(gòu)。箱梁底板高度較滑道梁高30cm，以便調(diào)整梁體底板標(biāo)高及后續(xù)安裝滑道板。

箱梁底板安裝前，按設(shè)計(jì)要求安裝就位滑道梁。并與臨時(shí)墩、永久墩固結(jié)；在箱梁底板鋼筋綁扎前，腹板位置預(yù)埋通長(zhǎng)不銹鋼板，作為梁體滑道。

鋼筋綁扎完成后，砼澆筑前，埋設(shè)前導(dǎo)梁、后錨點(diǎn)預(yù)埋件。

梁砼澆注完成且預(yù)應(yīng)力束張拉后，開(kāi)始進(jìn)行頂推施工系統(tǒng)的安裝工作。

4 頂推施工工藝及技術(shù)關(guān)鍵

4.1 頂推力、頂升力計(jì)算及千斤頂配置

以左幅為例進(jìn)行計(jì)算。

①全部荷載計(jì)算。

梁體砼1116m3×2.5+前導(dǎo)梁重55T+頂推千斤頂1T（3臺(tái)）+人機(jī)重量0.2T/m2×1182.75m2+防撞墻砼0.54×50×2.5=3150.1T。

②頂推力計(jì)算及千斤頂配置。

按摩擦阻力0.1計(jì)算。頂推力為315T。配置3臺(tái)200T頂推千斤頂，滿足要求。

③頂升力計(jì)算及千斤頂配置。

配置22臺(tái)頂升千斤頂，其中6臺(tái)250T千斤頂，16臺(tái)200T千斤頂。合計(jì)最大頂升力4700T。滿足頂升力要求。

4.2 滑道梁安裝施工

滑道梁、墩頂雙層支撐梁在頂推（預(yù)制）平臺(tái)安裝時(shí)同時(shí)安裝，滑動(dòng)支座（滑塊）、不銹鋼板、橡膠四氟滑板在模板拆除完畢后安裝?；葡到y(tǒng)安裝到位后，逐漸將箱梁降落至滑動(dòng)支座上，形成箱梁頂推狀態(tài)。

滑道頂面尺寸2000×800mm，滑道梁與墩頂鋼立柱頂面、砼橋墩頂預(yù)埋件焊接，在不銹鋼鋼板與滑塊之間涂抹硅脂油，用不銹鋼鐵皮將滑塊頂嚴(yán)密覆蓋，以確保施工不對(duì)滑道造成污染及破壞?；冷摪宓目v向兩端設(shè)置成向下的斜面以便頂推過(guò)程中順利塞入四氟乙烯滑塊，坡面處填干硬沙以利于拆模后能順利掏出。

橋墩、臨時(shí)墩墩上滑動(dòng)支座標(biāo)高按橋梁設(shè)計(jì)實(shí)際縱橫坡進(jìn)行控制，要求誤差不超過(guò)1mm，單幅橫斷面人左、中、右滑動(dòng)支座標(biāo)高誤差不超過(guò)0.5mm，相對(duì)誤差不超過(guò)1mm，滑道安裝示意見(jiàn)圖2。

4.3 頂、落梁施工

在落梁時(shí)，每個(gè)千斤頂旁配備落梁限位鋼板。鋼板每塊厚20mm。在千斤頂頂面和限位鋼板間墊放防滑移橡膠墊塊。防止梁體在頂、落過(guò)程中滑移。

頂落梁施工時(shí)，確保千斤頂同步性是非常關(guān)鍵的。如果千斤頂不能同步，使箱梁產(chǎn)生發(fā)扭曲，對(duì)于寬體箱梁而言，容易出現(xiàn)局部扭曲應(yīng)力過(guò)大而使梁體損壞。通常的頂推控制系統(tǒng)難以真正確保對(duì)千斤頂進(jìn)行同步控制。在此項(xiàng)目中采用了“海力”牌多點(diǎn)同步頂升液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將液壓頂升系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)PLC信號(hào)處理、位移監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行集成與統(tǒng)一控制，其頂升和降落精度誤差不超過(guò)±0.5mm，能達(dá)到安全與高效的橋梁頂升的目的。

4.4 前導(dǎo)梁設(shè)計(jì)

前導(dǎo)梁是為了減少頂推過(guò)程中箱梁大懸臂狀態(tài)下的撓度過(guò)大、提前到達(dá)前方墩位形成支撐點(diǎn)。施工時(shí)對(duì)箱梁與導(dǎo)梁組成的整體、導(dǎo)梁自身進(jìn)行受力狀態(tài)分析和內(nèi)力計(jì)算，不僅確保導(dǎo)梁本身結(jié)構(gòu)安全。且確保采用合理的導(dǎo)梁長(zhǎng)度，使主梁最大懸臂負(fù)彎矩和營(yíng)運(yùn)階段的支點(diǎn)負(fù)彎矩基本相近。

經(jīng)采用Super線性靜力程序進(jìn)行承載計(jì)算及分析，得到的最優(yōu)前導(dǎo)梁安裝凈長(zhǎng)度為15m。

導(dǎo)梁采用鋼板焊接成箱型結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)考慮采用變剛度，由根部上部向端部逐漸減小。導(dǎo)梁與連續(xù)箱梁縱向通過(guò)梁體內(nèi)預(yù)埋？準(zhǔn)32精軋螺紋鋼聯(lián)結(jié)。導(dǎo)梁分兩節(jié)拼裝完成。前導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

4.5 側(cè)向限位施工

在梁體兩側(cè)設(shè)置側(cè)向限位裝置防止梁體在頂推時(shí)橫移，限位裝置與墩頂預(yù)埋件焊接連接。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

雖然理論計(jì)算結(jié)果表明，僅在橋墩上設(shè)置限位裝置，其側(cè)向限位約束力滿足設(shè)計(jì)要求，但施工時(shí)不是每個(gè)限位同時(shí)均勻受力，會(huì)出現(xiàn)單個(gè)限位受力超出計(jì)算值的情況。故在臨時(shí)墩上增設(shè)限位裝置。

4.6 鋼絞線安裝及頂推系統(tǒng)調(diào)試

在鋼絞線端頭套和引線套，逐條從后部千斤頂?shù)拇┬目紫蚯绊敺较虼┤?，再順次穿過(guò)牽引裝置上。安裝時(shí)要注意調(diào)整千斤頂及牽引裝置上的前后工具錨，使錨孔對(duì)正。穿好的鋼絞線要順直，不交叉、不打絞、不扭轉(zhuǎn)，左、右旋均布，不得拆、碰行程開(kāi)關(guān)組件。

鋼絞線安裝并經(jīng)檢查滿足要求后，預(yù)緊鋼絞線并使其松緊程度大致相同。

頂推系統(tǒng)安裝完成后先進(jìn)行空載試驗(yàn)，模擬所有動(dòng)作，以檢查設(shè)備是否正常工作。

4.7 頂推施工工藝

①頂推前全面檢查設(shè)備裝置，要確保電路完好，各設(shè)備運(yùn)行正常，通訊暢通，各崗位操作人員就位，專職監(jiān)控及量測(cè)人員就位，對(duì)鋼絞線進(jìn)行預(yù)緊，頂推力值計(jì)算完成，制定頂推力施加方案并進(jìn)行交底。

②正式頂推前，點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行頂推系統(tǒng)2～3次，以檢查系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行良好。

③按單點(diǎn)集中頂推，施工時(shí)使用能夠根據(jù)摩阻力變化而自動(dòng)調(diào)整拉力的控制系統(tǒng)，以確保頂推縱移速度均勻。施工時(shí)頂推速率按6m～12m/h進(jìn)行控制。

④頂推過(guò)程及時(shí)更換滑板非常關(guān)鍵，每個(gè)墩頂安排專人進(jìn)行滑板的更換，滑板要各塊緊貼，不銹鋼底板與滑道間不能出落空，滑板要完整無(wú)損，損壞時(shí)要及時(shí)替換。

4.8 測(cè)量控制

監(jiān)測(cè)人員頂推全程要密切監(jiān)控量測(cè)梁體中心偏位、梁體兩端梁面標(biāo)高、各墩偏位等情況。出現(xiàn)梁體中心偏位時(shí)，要立即利用側(cè)向限位裝置上的糾偏頂實(shí)施糾偏。

監(jiān)測(cè)人員將臨時(shí)墩的墩頂瞬間偏位作為重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)偏位超值，立即停止施力，重新調(diào)整后再施力縱滑，以確保將臨時(shí)墩偏位控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

5 施工技術(shù)措施

①在頂推期間，安排專業(yè)的液壓、電控技術(shù)人員監(jiān)控千斤頂、泵站和主控臺(tái)的運(yùn)行狀況。并重點(diǎn)監(jiān)控自動(dòng)連續(xù)千斤頂前后兩套夾持器的持力轉(zhuǎn)換效率。

②頂推期間密切注意滑板磨損情況，并準(zhǔn)備頂升千斤頂以更換滑板。

③測(cè)量技術(shù)人員隨時(shí)觀測(cè)箱梁是設(shè)置的觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)變化情況，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)頂推的施工。

④最后2m的頂推改為手動(dòng)控制，以點(diǎn)動(dòng)的形式施加頂力慢速縱滑。并在橋墩上設(shè)立限位裝置，嚴(yán)防梁體頂推過(guò)頭。

6 結(jié)束語(yǔ)

頂推施工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，雖然在理論上已是非常成熟的，但針對(duì)本橋?qū)掦w大噸位箱梁頂推，受到眾多復(fù)雜因素的影響，在施工階段要充分考慮各種因素的影響，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行工況分析、驗(yàn)算，根據(jù)分析進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化，并在施工時(shí)精心組織實(shí)施，方能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。

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