步履式頂推法安裝系桿鋼拱橋現(xiàn)場施工組織及過程要點(diǎn)控制

孫偉

摘 要：鋼拱橋現(xiàn)場組裝完成后采用步履式頂推法跨河安裝，即在條件較好岸上設(shè)置拼裝及頂推支架，在河中非航道位置設(shè)臨時支架，在臨時支架上設(shè)置步履式頂推設(shè)備。頂推過程中的線性控制，應(yīng)依據(jù)設(shè)計方案中反力及各點(diǎn)線型數(shù)據(jù)，設(shè)備在各個頂推階段即時反饋實際載荷，配合監(jiān)測部門線型數(shù)據(jù)，每隔一段距離進(jìn)行一次調(diào)節(jié)。超出預(yù)警值可隨時停機(jī)，每臺設(shè)備具備單獨(dú)調(diào)節(jié)能力。保證整個頂推過程中，整橋狀態(tài)與設(shè)計方案一致。鋼梁頂推到位后，通過各支架上的橫向、豎向千斤頂對鋼梁整體線形進(jìn)行微調(diào)，最后落梁到位，拆除導(dǎo)梁及撐桿，系桿鋼絲張拉，拆除各支架，最后完成鋼梁的安裝。

關(guān)鍵詞：鋼拱橋;頂推;施工

1 拼裝、頂推組合支架施工

1.1 支架設(shè)置

拼裝支架需根據(jù)跨度、航道或道路凈寬要求、鋼梁場內(nèi)制作節(jié)段、頂推支架整體受力及鋼梁運(yùn)輸?shù)惹闆r最終確定支架數(shù)量和間距。

橋面拼裝支撐架有兩部分組成，一是僅用于橋面拼裝的支撐架，二是用于頂推支撐架兼做橋面拼裝的支撐架?？紤]到頂推支架最大受力情況并非拼裝階段，而是在整橋拼裝完成后，頂推頂升階段。

本文只參考本人施工的項目做介紹，共設(shè)置9組臨時支架，每組臨時支架分為左右兩個支撐架。本項目設(shè)置橋面拼裝支撐架共包括4組拼裝支架和5組頂推支架。其中拼裝支架采用混凝土基礎(chǔ)，頂推支架采用壁厚1 cm以上鋼管樁基礎(chǔ)，鋼管樁深度需根據(jù)不同位置地質(zhì)情況，通過專家論證確定。

1.2 水中支架施工

根據(jù)現(xiàn)場情況、航運(yùn)部門要求、河道泄洪要求等條件設(shè)置支架位置和間距，使用打樁船進(jìn)行鋼管樁施工，測量出鋼管樁的位置坐標(biāo)，鋼管樁施工使用浮吊船配合打樁船，浮吊船固定位置后，利用振動錘夾住鋼管樁進(jìn)行豎向振動逐漸打入土層，鋼管樁入土約為35 m，具體深度根據(jù)地質(zhì)情況獲得。

施工過程加強(qiáng)觀測，鋼管樁偏位不大于10 cm，垂直度不小于0.1%。振動施工應(yīng)保持鋼管豎直;施工應(yīng)連續(xù)，不宜停頓過久，以免土的摩阻力恢復(fù)，造成鋼管樁打入困難。

1.3 支架預(yù)壓

支架施工完成后需進(jìn)行預(yù)壓及單樁承載力試驗，根據(jù)預(yù)壓和試驗結(jié)果，確定高程預(yù)留值，盡量減小地基和支架非彈性變形造成的誤差，從而更有利于鋼橋整體線形的控制。

采用砂袋或混凝土預(yù)制塊進(jìn)行支架堆載預(yù)壓，以檢查支架的承載力是否滿足計算要求，并記錄其變形值。最大加載重量按主梁及附屬設(shè)施等自重的1.2倍計。加載及卸載要分級進(jìn)行。

2 臨時導(dǎo)梁和撐桿

2.1 臨時導(dǎo)梁

導(dǎo)梁是鋼橋臨時前伸構(gòu)件，目的是提前接觸到前方支架，盡可能增加受力支架，以減小鋼橋?qū)χЪ艹休d力的壓力，同時增加支架數(shù)量，也能增加千斤頂數(shù)量，使頂推更加安全穩(wěn)定。需根據(jù)支架間距、支架受力、最大跨徑等要求進(jìn)行自行設(shè)計，原則上導(dǎo)梁自重要小，不超過鋼橋自重的5%為宜，并報送設(shè)計單位進(jìn)行審核是否滿足鋼橋前端受力要求。

本項目設(shè)計導(dǎo)梁長度30.5 m，寬度與主橋橋面系梁同寬，為27.5 m。兩側(cè)系梁采用變截面，與主橋橋面系梁連接位置截面尺寸同橋面系梁，前端變截面處最小截面為1 000 mm。

導(dǎo)梁重點(diǎn)在于與主梁焊接，由于導(dǎo)梁在最前端，與主梁端梁進(jìn)行焊接，端梁是主要承重部位，結(jié)構(gòu)無法改變。導(dǎo)梁與之連接除頂板與頂板能采用熔透焊外，大部分加勁肋只能采用角焊縫。

建議端梁處出廠前將端梁處頂板、底板、腹板處預(yù)留與導(dǎo)梁焊接鋼板長度，并錯開鋼板長度，以免導(dǎo)梁與端梁主要焊縫在一個斷面。對導(dǎo)梁熔透焊進(jìn)行焊縫檢測，不低于二級焊縫，并建議模擬導(dǎo)梁最不利工況及最大撓度進(jìn)行受力加載試驗。

2.2 臨時撐桿

針對下承式系桿拱橋，建議頂推之前不進(jìn)行系桿張拉，以免頂推過程在各種力作用下造成系桿受力不均，為保證頂推過程中拱肋的臨時穩(wěn)定，在臨時支撐拆除前，在拱肋和系梁之間設(shè)置臨時加強(qiáng)撐桿。

撐桿一般盡量采用整體結(jié)構(gòu)，如大直徑鋼管，需要自行設(shè)計并報設(shè)計同意，重點(diǎn)在于撐桿與拱肋、系梁連接處的接頭，建議采用栓式活連接，以便應(yīng)對頂推過程的拱肋和系梁之間的部分變形及便于拆除。

3 頂推設(shè)備

3.1 步履式頂推裝備

本項目頂推設(shè)備采用上海同新的設(shè)計產(chǎn)品，構(gòu)造如下：其頂升油缸安裝于下部結(jié)構(gòu)內(nèi)，支撐在頂推支架頂面，下部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置四氟乙烯板和不銹鋼板保證頂推滑動，頂推時頂升油缸和下部結(jié)構(gòu)相對于支架保持不動。通過循環(huán)操作使鋼拱橋在順橋向、豎向、橫橋向分別進(jìn)行移動、頂升或調(diào)整，從而保證鋼拱橋頂推到位后的整體線性。設(shè)備分別布設(shè)在頂推支架上面，每組頂推支架上各布置一組千斤頂系統(tǒng)，千斤頂前后設(shè)置鋼墊梁。

3.2 設(shè)備安裝

3.2.1 安裝要點(diǎn)

①設(shè)備的位置須經(jīng)過測量復(fù)核，根據(jù)鋼拱橋系梁中線數(shù)據(jù)，指定設(shè)備安裝位置（四個頂升油缸的底腳位置）。

②所有同側(cè)設(shè)備的中線必須在一條直線上面，且與鋼拱橋系梁中線平行;安裝好之后，由檢測單位復(fù)核。

③調(diào)整上部頂推梁，使得上部頂推梁在設(shè)備的中心位置，夾緊橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)，使得上部頂推梁被兩側(cè)的導(dǎo)向油缸夾緊，只能沿順橋向前進(jìn)和后退。

④油泵系統(tǒng)和千斤頂系統(tǒng)要提前進(jìn)行調(diào)試，務(wù)必做到同步頂升、下降與推進(jìn)。其中油泵系統(tǒng)易受天氣溫度影響，務(wù)必每天頂推前進(jìn)行千斤頂統(tǒng)一升降調(diào)試。

4 頂推施工

4.1 頂推施工難點(diǎn)

（1）鋼拱橋跨越航道施工，施工進(jìn)度和施工安全受天氣、航運(yùn)等不利條件影響較大。

（2）多組千斤頂設(shè)備同步進(jìn)行，對電腦系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)性要求較高。

（3）頂推千斤頂施力于鋼拱橋底部，對于鋼梁底板和腹板焊接質(zhì)量和受力要求較高。

4.2 頂推施工流程

采用步履式頂推鋼拱橋施工，在多組頂推支架上布置頂推設(shè)備，采用多組千斤頂同步頂推循環(huán)作業(yè)完成鋼拱橋安裝。

頂推施工工藝流程：

（1）豎向油缸頂升，鋼梁脫空。

（2）縱移油缸加載，多臺設(shè)備同步向前推動鋼梁縱移，橫向糾偏油缸根據(jù)要求糾偏。

（3）縱移到位，豎向油缸卸載，鋼梁落到設(shè)備前后鋼墊梁上。

（4）豎向油缸完全卸載，縱移油缸空載回行程。

（5）縱移油缸回到初始位置，準(zhǔn)備下一輪頂推。

4.3 頂推注意事項

（1）施工前與設(shè)計、分包等單位溝通，確定頂推過程各千斤頂?shù)呢Q向力、 水平頂推力等數(shù)據(jù)。

（2）正式頂推前，應(yīng)進(jìn)行設(shè)備同步調(diào)試和試頂推，確保油泵、油管、線路、電腦系統(tǒng)等在頂推過程中正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）在溫度穩(wěn)定、溫差波動不大的情況下進(jìn)行鋼拱橋節(jié)段焊接，以免溫差造成節(jié)段變形，影響合攏段的最終梁長確定。

（4）頂推豎向力應(yīng)盡量作用于鋼梁腹板上，可根據(jù)具體圖紙，考慮在腹板內(nèi)增設(shè)臨時肋板，以應(yīng)對鋼梁腹板集中受力可能造成變形等情況。

（5）頂推過程，派專職人員檢查支架、導(dǎo)梁、撐桿及拱橋本身，如支架、導(dǎo)梁等構(gòu)件有開焊、變形、松動等情況發(fā)生時，應(yīng)立即停止頂推作業(yè)，并分析原因，采取補(bǔ)救措施。

4.4 頂推控制要點(diǎn)

（1）根據(jù)各頂推點(diǎn)豎向力，估算水平摩阻力并采用試頂推進(jìn)行驗證。

（2）頂推過程若頂推力急劇增大，應(yīng)及時停止頂推并檢查分析原因，重點(diǎn)檢查頂推支架是否變形及滑動面是否光滑。

（3）每頂推1 m，測量人員需進(jìn)行位移觀測，包括中線偏移、水平和豎向位移，位移偏差較大需停止頂推，用千斤頂及時調(diào)整。

（4）頂推速度不宜過快，以便進(jìn)行測量觀測和位移調(diào)整。

5 鋼拱橋線形控制

頂推施工過程中，鋼拱橋線形控制非常重要，通過控制豎向、橫向千斤頂進(jìn)行豎向、橫向線形調(diào)整。

5.1 鋼拱橋安裝偏差

5.2 避免中線偏位措施

（1）每次頂推前，應(yīng)仔細(xì)檢查電腦系統(tǒng)和各支架千斤頂，確保兩側(cè)鋼拱橋同步頂推，并記錄每組前進(jìn)位移和相對應(yīng)的頂推力，作為后續(xù)頂推數(shù)據(jù)分析。

（2）在鋼拱橋前端和尾端頂面設(shè)中線位移觀測點(diǎn)。鋼拱橋拼裝完成后，在鋼拱橋底面每隔1 m設(shè)置標(biāo)線，以便觀測人員能觀測梁體兩側(cè)前進(jìn)是否同步。

（3）鋼拱橋頂推前需設(shè)置限位裝置，防止位移偏差過大，造成后期位移調(diào)整困難。通過橫向千斤頂對鋼梁進(jìn)行橫向調(diào)節(jié)，糾正出現(xiàn)的位移偏差。

5.3 調(diào)整中線偏差措施

頂推中如果出現(xiàn)中線偏差，應(yīng)該暫停頂推施工，進(jìn)行糾偏，每組頂推設(shè)備設(shè)置 4 個橫向千斤頂，進(jìn)行橫向糾偏。糾偏后再進(jìn)行測量觀測，直到滿足要求為止。

5.4 橋形控制

一般鋼橋梁都帶有縱曲線，由于頂推過程支架高程不變，每前進(jìn)1 m，梁底高程都會發(fā)生1.5 cm左右的變化（具體依據(jù)圖紙），如果不提前考慮鋼梁前進(jìn)過程造成的高程變化，會出現(xiàn)千斤頂揚(yáng)程不夠及鋼墊梁脫空造成支架受力不均等風(fēng)險。

需提前根據(jù)最大高程差選用合適的千斤頂，并在支架鋼墊梁處設(shè)置可調(diào)節(jié)鋼墊塊，由于鋼板自重大，調(diào)高程需塊數(shù)較多，建議使用壁厚較大的缸筒支墩，上下加焊鋼板以增大受力面積。計算好每前進(jìn)1 m高程需調(diào)節(jié)的高度，派專人監(jiān)控調(diào)節(jié)過程是否按照計算數(shù)據(jù)進(jìn)行。

6 落梁施工

落梁選擇在墩頂蓋梁上，主橋的支座位置設(shè)置千斤頂，由于主橋橋面及拱肋重量較重，每個支座位置選用4臺320 t液壓千斤頂進(jìn)行落梁操作，在支座上設(shè)置保險垛。

落梁前的準(zhǔn)備工作：

（1）拆除導(dǎo)梁。

（2）拆除步履式頂推設(shè)備。

（3）安裝落梁千斤頂及墊梁。

就落梁的步驟及工序的重點(diǎn)對作業(yè)人員進(jìn)行交底和培訓(xùn)，使施工人員明確直到其職責(zé)。落梁由專人統(tǒng)一指揮，各位置施工人員使用對講機(jī)溝通，聽從指令步驟統(tǒng)一，確保每組千斤頂能同時頂進(jìn)、退回。落梁過程中派專人檢查梁體情況，一旦出現(xiàn)較大偏差或梁體的傾斜要立即停止施工，及時采取措施。

鋼橋一般自重較大，如果落梁到位后偏差較大，則不利于后期調(diào)整，應(yīng)加強(qiáng)落梁過程中位移偏差的檢測，有問題及時采取措施。

控制梁位偏差措施如下：

（1）落梁前定出梁端位置橫線及支座底部輪廓線，在梁端位置橫線上定出梁底部邊緣的點(diǎn)，以便校正梁的位置。

（2）使用靠尺在兩側(cè)梁端腹板檢查梁的垂直度，若梁體傾斜應(yīng)通過調(diào)整墊梁高度調(diào)節(jié)。

（3）為防止在落梁過程中發(fā)生梁體橫向位移，左右兩側(cè)需保證所有千斤頂同步作業(yè)，并且頂?shù)母叱桃谝粋€高度上。

（4）為防止在落梁過程中發(fā)生梁體縱向偏移，落梁高差較大時，梁體須交替落梁，至前后梁端高程差達(dá)到一個頂升行程時，調(diào)整一端先準(zhǔn)確落在已經(jīng)安裝的球形支座上，并使用限位裝置，保證該梁端無位移，再落另一端。

（5）必須均勻?qū)ΨQ布置千斤頂。千斤頂?shù)撞宽毞胖煤皲摪逡栽龃笫芰γ娣e，減小對蓋梁的局部應(yīng)力，千斤頂與上下鋼板之間增設(shè)薄橡膠墊等防滑措施，防止千斤頂與鋼板產(chǎn)生相對滑動。

（6）梁體須交替落梁，嚴(yán)禁兩端梁體同時起落，先一端落在墊梁上位置準(zhǔn)確無誤后，再進(jìn)行另一端的落梁工作。千斤頂?shù)膶嶋H行程不應(yīng)超過額定行程。

（7）落梁作業(yè)必須控制施工速度，在無雨和無大風(fēng)的白天進(jìn)行，嚴(yán)禁在惡劣天氣和晚間進(jìn)行施工。

7 結(jié)束語

鋼橋步履式頂推是近些年發(fā)展起來的施工工藝，得益于先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)及設(shè)備，對于有不斷交、不斷航要求的項目有其先進(jìn)性。同時場內(nèi)制作、現(xiàn)場拼裝、整體安裝也屬于橋梁裝配式施工的案例。后續(xù)施工及技術(shù)發(fā)展還有很大提升空間，希望通過不斷實踐和摸索，能發(fā)展出更為先進(jìn)的設(shè)備及施工工藝。

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