公路橋梁工程中混凝土箱梁頂推施工技術(shù)

趙俊楠

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司）

1 工程概況

云南省鶴慶至關(guān)坡高速公路工程鶴慶立交聯(lián)絡(luò)線上跨大麗鐵路立交橋，橋梁全長139m，雙向六車道整幅布置，跨鐵路橋孔跨布置為40m+50m+40m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，整幅布置，橋?qū)?6.2m，主梁采用單箱三室等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，頂推梁段為10m+50m+10m，頂推梁段全長70m，前導(dǎo)梁長35m。

2 施工方案

制梁場地設(shè)置間距達(dá)14～16m 的L1～L7 號臨時(shí)墩。L1～L5 選擇混凝土臨時(shí)墩，L6～L7 選擇鋼管臨時(shí)墩。用制梁平臺預(yù)制箱梁，制梁平臺主要是L1 臨時(shí)墩～0#臺之間搭設(shè)的支架系統(tǒng)?；懒喊惭b在L1～L7 臨時(shí)墩、1#～2#永久墩的頂部。4 臺500t 自動連續(xù)頂推千斤頂進(jìn)行箱梁頂推前，首先要完成預(yù)制箱梁并養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，再完成預(yù)應(yīng)力張拉注漿，箱梁頂推就位后再進(jìn)行落梁。

3 施工技術(shù)

3.1 施工特點(diǎn)

跨線橋主橋頂推施工段的長度70m，混凝土預(yù)制箱梁，自重大，最大頂推重量達(dá)4800 噸，混凝土梁下方接觸網(wǎng)眾多，控制傾覆穩(wěn)定性是頂推過程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而防傾覆措施和糾偏限位方法的科學(xué)合理性十分關(guān)鍵。主橋線形帶有一定弧度的豎曲線，帶豎曲線頂推，對控制拼裝平臺、臨時(shí)墩及混凝土梁線形有較高的要求。由于梁體體積較大，且受到起重設(shè)備限制，因此現(xiàn)場散拼時(shí)對定位控制精度要求較高。

3.2 頂推施工要求

頂推施工過程和質(zhì)量受結(jié)構(gòu)本身的構(gòu)造力學(xué)特點(diǎn)及周邊環(huán)境影響，具體要求如下：

⑴混凝土梁跨鐵路，距離10KV 高壓線緊2 米，對于施工進(jìn)度和施工安全性要求高。

⑵施工中臨時(shí)墩上面所承受的水平載荷需要被嚴(yán)格控制。

⑶只有混凝土梁腹板承受頂推設(shè)備支撐力，所以要求頂推設(shè)備具有高精度的支反力調(diào)節(jié)功能。

3.3 頂推施工關(guān)鍵技術(shù)

⑴頂推過程中采用多點(diǎn)頂推的方式，輔以壓力調(diào)節(jié)。考慮臨時(shí)墩所受豎向載荷的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)每個(gè)點(diǎn)的頂推壓力值，借此減小臨時(shí)墩所承受的水平力[1]。

⑵每次頂推，對梁體中線及墩頂橫豎向位移進(jìn)行測量，并控制在允許范圍以內(nèi)；如出現(xiàn)偏差，立即調(diào)整。

⑶頂推過程中的糾偏采用滑移同步控制策略液壓滑移同步控制技術(shù)要求：①各臺液壓爬行器均勻受載；②各個(gè)滑移頂推點(diǎn)保持同步。

⑷提高對移動偏差的實(shí)時(shí)監(jiān)測精度，發(fā)現(xiàn)偏差超出限制，及時(shí)借助千斤頂糾偏。

⑸對臨時(shí)墩水平位移和沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，防止臨時(shí)墩遭受破壞。

3.4 頂推施工流程關(guān)鍵點(diǎn)

⑴臨時(shí)墩設(shè)置：①本工程頂推施工過程中，為減小主梁尾部的懸臂長度，保證梁尾在懸臂狀態(tài)的受力要求，在頂推平臺范圍設(shè)置L1～L7 號臨時(shí)墩；②L1～L5采用混凝土臨時(shí)墩，L6～L7 采用鋼管臨時(shí)墩；③臨時(shí)墩標(biāo)高反復(fù)進(jìn)行測量，確保臨時(shí)墩標(biāo)高在設(shè)計(jì)值的-20～0mm；④鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)墩按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行驗(yàn)收。

⑵頂推過程中，墩頂過程中會受到壓力，主要來自于水平向的摩阻力以及千斤頂?shù)乃巾斄?，串?lián)墩身時(shí)可以借助桁架梁：①桁架梁主要采用高1.5m、縱向節(jié)間長2m、主管橫向中心距1.2m 的三角形桁架結(jié)構(gòu)，主管采用外徑299mm、壁厚10mm 的鋼管；②墩身串聯(lián)桁架安裝時(shí)，法蘭端首先聯(lián)接牢固，后頂緊焊接另一端，以保證墩身串聯(lián)桁架可靠地傳遞橋墩變形產(chǎn)生的拉力或壓力，從而約束橋墩變形，使各永久墩和臨時(shí)墩共同受力，降低橋墩墩身所受的水平力。

⑶滑道設(shè)置：①滑道由墩頂滑道梁和2mm 厚不銹鋼板組成，表面粗糙度不大于Ra12.5μm；②臨時(shí)墩滑道梁頂面尺寸3100mm×800mm，永久墩頂滑道梁頂面尺寸2300mm×800mm，上部設(shè)規(guī)格為30㎝×40㎝×3㎝的四氟乙烯滑塊，其抗壓強(qiáng)度不低于30MPa；③四氟乙烯滑塊與箱梁混凝土接觸面必須光滑平整；④不銹鋼板必須與滑道梁表面鋼板聯(lián)接牢固，四周采用氬弧焊連續(xù)焊接牢固，避免頂推過程因?yàn)槟Σ亮^大，造成不銹鋼板與鋼板脫離，造成質(zhì)量事故。

⑷導(dǎo)梁安裝：①安裝導(dǎo)梁、穿頂推鋼束、安裝橫向限位裝置；②本橋頂推過程在箱梁上設(shè)置了前導(dǎo)梁，前導(dǎo)梁長為37.5m（埋入梁體內(nèi)2.5m，梁體外35m），共分四節(jié)，長度分別為7.5m、5m、12.5m、12.5m；③導(dǎo)梁采用鋼板焊接分塊制作，然后平聯(lián)組合。

⑸導(dǎo)梁預(yù)頂：①在箱梁頂推之前對導(dǎo)梁進(jìn)行預(yù)頂，確保導(dǎo)梁的整體剛度以及連接部位的強(qiáng)度；②在1 號永久墩處起頂導(dǎo)梁，頂力200t，兩側(cè)起頂同步進(jìn)行；③監(jiān)測導(dǎo)梁的上撓度及導(dǎo)梁應(yīng)力驗(yàn)證導(dǎo)梁試頂結(jié)果[2]。

⑹試頂：①試頂前打開主控臺及泵站的電源，利用主控臺控制千斤頂并且施力，試頂距離約0.5m；②施工過程中及時(shí)解決橋體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的故障和受力部位產(chǎn)生的裂紋，時(shí)刻保持橋體的平衡性；③試頂過程中出現(xiàn)異常情況需要立即停止試頂，解決故障后方可繼續(xù)；④試頂后采集精調(diào)數(shù)據(jù)，按1s、2s、3s 進(jìn)行點(diǎn)動方式操作，為了在頂推初步到位后精確定位，需要測量組測量每點(diǎn)動一次前進(jìn)距離的數(shù)據(jù)作為定位依據(jù)。

⑺正式頂推：①選擇手動模式。油泵操作人員調(diào)整溢流閥的工作限壓時(shí)，要根據(jù)主控臺操作人員的信號，在按下“前頂進(jìn)”的按鈕后，檢查在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%牽引力狀態(tài)下各受力結(jié)構(gòu)的變形程度，及時(shí)報(bào)告發(fā)現(xiàn)的問題并解決。在頂推過程中，通過頂推力的一致來實(shí)現(xiàn)降低結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)，摩擦力一致并不能降低不利情況；②如果發(fā)現(xiàn)主梁軸線偏離設(shè)計(jì)軸線，應(yīng)通過導(dǎo)向、限位裝置，在頂推過程中及時(shí)進(jìn)行糾偏。

⑻落梁就位：安放完各永久墩支座后實(shí)施箱梁頂推就位，再借助16 臺500t 落梁千斤頂將箱梁落在設(shè)計(jì)位置。

4 計(jì)算模型

在開展控制工作的初步階段，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和施工方法，并以分析計(jì)算橋梁結(jié)果與校核設(shè)計(jì)成果作為施工過程中誤差分析、控制決策的依據(jù)。

用Midas Civil 有限元分析軟件并參考橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工情況仿真計(jì)算分析本橋梁。前期根據(jù)施工和設(shè)計(jì)的施工工序，通過計(jì)算得到各施工狀態(tài)下結(jié)構(gòu)控制截面應(yīng)力和變形等參數(shù)，以及采用設(shè)計(jì)所提供的初始數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算中將考慮頂推、施工臨時(shí)荷載的變化、預(yù)應(yīng)力的張拉等影響因素[3]。

施工過程中的實(shí)時(shí)仿真計(jì)算是根據(jù)施工工藝和工序、永久墩及臨時(shí)墩的結(jié)構(gòu)形式、施工荷載等設(shè)計(jì)參數(shù)，應(yīng)力監(jiān)測和撓度控制需要根據(jù)施工過程中各個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)撓度和內(nèi)力來得到理論計(jì)算值。后期誤差分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是保證頂推施工安全和結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)。圖1 為全橋計(jì)算分析模型，圖2 為頂推施工階段計(jì)算模型。

圖1 全橋計(jì)算分析模型

圖2 頂推施工計(jì)算模型圖

頂推計(jì)算過程中，施工階段頂推1m 定義一個(gè)施工步驟，從頂推開始計(jì)算（行程0～95m），計(jì)算每個(gè)施工步驟下導(dǎo)梁、主梁、主墩、臨時(shí)墩每個(gè)斷面的應(yīng)力與變形值，其中應(yīng)力與變形最大的斷面即為頂推過程中的控制斷面，控制斷面的變形與應(yīng)力最大的施工步驟即為頂推過程中的最不利工況。主要計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 頂推過程中重要構(gòu)件的控制應(yīng)力與控制工況

5 結(jié)語

在橋梁工程跨越既有鐵路等復(fù)雜路線施工過程中，箱梁頂推項(xiàng)目是行之有效的辦法，橋梁后期運(yùn)行與其施工質(zhì)量密不可分，采用頂推施工方案，方案科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行，施工過程安全順利，可有效地減少對鐵路既有線路的影響。