某大橋大型鋼箱梁頂推施工技術(shù)要點分析

盛健

（湖南省益陽公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 益陽 413000）

1 工程概述

某大型自錨式懸索橋項目，主橋上部結(jié)構(gòu)為鋼箱梁，主橋長732m，橋跨組合為70m+132m+328m+132m+70m，主橋橋墩編號范圍為9#～14#墩，其中11#墩、12#墩為主塔墩。

2 鋼箱梁施工方案

結(jié)合本項目所在流域水文特點、航運情況和項目實況，對比表1 中各安裝方案優(yōu)劣勢，選擇頂推法安裝加勁鋼箱梁；在加勁梁端部進(jìn)行頂推平臺和臨時墩的安裝施工；根據(jù)鋼箱梁尺寸、重量合理設(shè)計平臺滑道裝置，通過焊接的方式連接各段滑道，保證各段連接的穩(wěn)固性；根據(jù)鋼箱梁重量，合理選擇千斤頂規(guī)格、數(shù)量，并合理安裝，作為拖動鋼箱梁滑移的動力；循環(huán)作業(yè)拖拽鋼箱梁，使其到達(dá)設(shè)計安裝位置；鋼箱梁的安裝方案主要內(nèi)容：（1）根據(jù)項目特點，合理選擇一端頂推施工方案，還是兩端頂推的施工方案；（2）在頂推施工作業(yè)時，應(yīng)通過合理布置墩頂，規(guī)避鋼箱梁易出現(xiàn)豎向形變的風(fēng)險；此外，應(yīng)采取一定措施，避免鋼箱梁局部壓應(yīng)力過大，造成局部損傷、形變，對其力學(xué)特性造成影響。

表1 自錨式懸索橋主梁安裝方案比較

3 頂推方案的比選

一端頂推和兩端頂推方案對比如表2，兩種方案均能滿足本工程施工要求；對比兩方案的優(yōu)劣勢和方案特點，確定一端頂推施工方案；在確定一端頂推施工方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合橋梁所在水域水文特點和航運狀況，對比東向西頂推（頂推平臺布設(shè)在14#墩西側(cè)）和西向東頂推（頂推平臺布設(shè)在9#墩）方案優(yōu)缺點，如表3；9#墩位置水深可滿足滿載鋼箱梁運輸船吃水要求，在不影響正常航運的情況下，可直接將鋼箱梁運輸至頂推平臺，再通過龍門吊吊運鋼箱梁，即可直接對接安裝；結(jié)合兩方案優(yōu)缺點，考慮到西向東頂推方案箱梁運輸、安裝頂推施工更加便捷，最終確定由西向東的頂推方案。

表2 一端頂推和兩端頂推方案比較

表3 一端頂推的2 個方案比較

圖1 鋼箱梁豎曲線布置（單位：m）

4 鋼箱梁頂推施工布置

鋼箱梁總長為732 米，有兩種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，長度分別為 9m 和12m，節(jié)段總數(shù)為81 個，吊裝重量220t；鋼梁頂推平臺為正方形，邊長36 米；平臺擬定存放12m 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，存放數(shù)量為3節(jié)；鋼箱梁頂推重量約17.8t/m；為避免箱梁頂推施工造成箱梁形變，需進(jìn)行多點頂推施工，現(xiàn)有主墩跨度約122 米，無法滿足鋼箱多點頂推的技術(shù)要求，需布設(shè)頂推平臺臨時支墩，使頂推跨度在70m 左右；為保證橋梁施工施工期間，該水域航運船只能正常通行，臨時墩跨徑不宜超過77m；綜合考慮，頂推跨徑設(shè)置為70m。

4.1 滑道布置：滑道沿河橫橋向布設(shè)，間距為22.8 米雙滑道，單滑道寬0.7m，再根據(jù)各支點受力情況，合理設(shè)置滑道長度。

4.2 鋼導(dǎo)梁設(shè)置：鋼導(dǎo)梁設(shè)計總長為48m，分節(jié)長度為8米，相鄰分節(jié)通過焊接連接。

4.3 頂推牽引系統(tǒng)：各主墩和臨時墩均需設(shè)置千斤頂，型號為ZLD100 自動連續(xù)頂推泵站系統(tǒng)，構(gòu)成頂推施工動力系統(tǒng)；拖拉桿為6 根Ф15.24m 鋼絞線，組成牽引系統(tǒng)；兩者組合為頂推牽引系統(tǒng)；此外，需在鋼梁底部位置焊接臨時反力座，避免局部壓應(yīng)力過大的問題。

5 鋼箱梁頂推豎曲線線形的施工控制方法

5.1 鋼箱梁頂推線形的主要控制方法

鋼箱梁底面設(shè)計線形為半徑R=23499.145m 豎曲線，兩錨箱間距為594m，兩側(cè)70m 邊跨無吊桿；在錨箱兩端邊跨無吊桿區(qū)域，應(yīng)合理設(shè)置預(yù)拱，以保證鋼梁線形符合豎曲線控制線形；兩端預(yù)拱區(qū)域控制線形為半徑R=4660.7676m 的圓曲線，因此主橋鋼箱梁控制曲線為3 段豎曲線；鋼導(dǎo)梁線形為平曲線，梁端的連接方向由鋼梁底面控制線性的切線方向確定，見圖2。

圖2 頂推平臺上支點縱向布置示意圖（單位：mm）

鋼箱梁頂推線形不僅直接影響成橋后的橋面線形，還會直接影響其力學(xué)特性，進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力，因此在鋼梁制作、焊接和頂推施工作業(yè)中，應(yīng)嚴(yán)格控制梁體線型。

5.2 鋼箱梁節(jié)段的線型匹配

主橋鋼箱梁81 個節(jié)段，全部由工廠加工，待運輸至施工場地，再縫焊接連接；因鋼箱梁線形控制曲線半徑較大，而標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度最大為12 米，矢高極小，因此節(jié)段線性近似為直線；在工程實踐中，單節(jié)段制作均按直線控制，因此，鋼箱梁本質(zhì)上由多段折線連接而成；工廠會根據(jù)箱梁控制線形，計算各節(jié)段理論長度，再通過短線臺座加工制作；在短線臺座加工過程中，還需根據(jù)控制線性，匹配節(jié)段控制線、控制點和高程、中線，以及節(jié)段間端口；在拼裝安裝時，必須依照節(jié)段間匹配端口、匹配控制線焊接拼裝。

5.3 現(xiàn)場頂推安裝各支點標(biāo)高的控制

在施工實踐中，線形控制實際上是通過對各支點的標(biāo)高控制實現(xiàn)的，因此在頂推和焊接施工作業(yè)時，應(yīng)嚴(yán)格控制各支點相對高程；為提高線控制效果，減少因支點不均勻沉降造成的相對高程變化，以及梁體拼接造成相箱梁線形誤差，應(yīng)保證線形具有一定的可調(diào)性，特別是在本項目中，箱梁線形有三段豎曲線組成，各支點均存在相對高程差，見圖2 和表4。

表4 頂推平臺上滑道中心頂標(biāo)高

5.4 鋼箱梁梁面高程控制點高程的監(jiān)測

現(xiàn)場箱梁拼裝施工，除應(yīng)嚴(yán)格依照匹配線拼接之外，為進(jìn)一步提高箱梁線形質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)理論值，精確控制節(jié)段間的縱向相對高差，本項目采用了水準(zhǔn)儀對這一數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制；應(yīng)用該控制法，僅需對箱梁橋面線形進(jìn)行控制，就可使吊桿施工位置與設(shè)計位置相符，無需考慮節(jié)段箱梁高度誤差對相鄰線型的影響，達(dá)到了箱梁線型控制的目的。

由于小幅度梁高誤差，對梁底線形的影響可以忽略，因此可通過適量調(diào)整滑到頂面高程的方式，提高橋面線形控制效果。

5.5 鋼箱梁平面軸線的控制

在進(jìn)行鋼箱梁頂推施時，應(yīng)做好平面軸線偏差控制，避免因軸線偏差較大，造成箱梁節(jié)段間出現(xiàn)平面折線；箱梁節(jié)段制作完成后，應(yīng)在節(jié)段上標(biāo)記好軸線控制線，在拼裝時嚴(yán)格按照軸線拼裝，確保軸線偏差范圍不超過2mm；在進(jìn)行頂推施工時，可通過全站儀實時觀測梁體軸線偏差，及時糾正施工產(chǎn)生的軸線偏差。

6 結(jié)論

本文結(jié)合某橋梁工程施工實踐，首先概括了該橋梁工程概況，然后根據(jù)工程特點、水域水文特征和航運情況，在對各施工方案進(jìn)行充分對比分析的基礎(chǔ)上，確定了一端鋼箱梁推頂推施工的技術(shù)方案。另比較詳細(xì)的對鋼箱梁頂推施工布置進(jìn)行了介紹，給出了滑道布置、鋼導(dǎo)梁設(shè)置、頂推牽引系統(tǒng)布置的具體方案。最后，基于箱梁線性控制的重要性，本文從鋼箱梁頂推線形控制方法、鋼箱梁節(jié)段的線型匹配、現(xiàn)場頂推安裝各支點標(biāo)高的控制、梁面高程控制點高程的監(jiān)測、鋼箱梁平面軸線的控制等方面出發(fā)，詳細(xì)的介紹了本項目施工實踐中的鋼箱梁頂推豎曲線線形的施工控制方法，可以為后續(xù)其他同類項目施工提供借鑒和參考。