高速公路鋼混橋頂推施工工藝與技術要點

張武杰

（中國水利水電第十二工程局有限公司 浙江 杭州 310004）

1 工程概況

中國水利水電第十二工程局有限公司承攬河北太行山高速公路邢臺段汦河2#大橋施工任務。由于該任務涉及跨線施工，施工具有相當大的難度。前期方案策劃對架橋機架設法、起重設備吊裝法、頂推法等施工方法進行對比分析：架橋機架設法與起重設備吊裝法存在設備投入費用較大、影響下行線道路交通、高空作業(yè)安全風險大等問題；頂推施工方法機具設備簡單，無需大型起吊設備，大部分組裝、操作工作在地面進行，減少高空作業(yè)，安全風險小，頂進路線全過程均可監(jiān)控，發(fā)現偏位可即時調整，就位精度高，頂進速度快，就位后可立即進行下一工序施工，工序銜接快，適應性好，正交斜交均可進行頂推施工，對下行線車輛通行無影響。

2 頂推施工工藝

2.1 施工準備

2.1.1 組裝場地布置

組裝場地滿足到場鋼梁的單幅單聯組焊需求。施工時，以6#橋臺為起點，往南（邯鄲方向）路基作為鋼梁的組裝場地，設置組裝平臺。為防止頂推過程前端鋼梁懸臂端過長致重心失穩(wěn)，以單幅單聯整體（3 跨）作為組拼、頂推單元，組裝平臺延橋梁縱坡單向2%、縱斷面縱坡2%及曲線1500m 半徑布置，組裝場地寬度30m、長度約為130m，組裝場配置1 臺50t 汽車吊用于鋼梁吊裝。為滿足焊接防護要求，搭設2 個移動式焊接防護棚，用于焊接時防風、防雨、防雪、防潮要求。

2.1.2 組裝平臺設置

組裝平臺布置延橋梁縱坡單向2%、縱斷面縱坡2%及曲線1500m半徑布置，路基修到指定高程后再澆筑混凝土支墩，并預埋鋼板。支墩平臺用于鋼梁支撐、定位、滑移，設置滑移支座及側向限位導向裝置。鋼梁頂推作業(yè)時，支墩平臺布置完成后，需對各坐標進行復測，才能進行鋼梁組裝。

2.1.3 頂推系統(tǒng)布置

頂推系統(tǒng)由頂推千斤頂、液壓泵站、操作控制臺組成，布置于6#橋臺位置，通過推力支架，將頂推千斤頂與6#橋臺連接固定，頂推千斤頂布置如圖1所示。

圖1 頂推千斤頂布置

2.1.4 牽引橫梁設置

由于橋面為半徑曲線，耳板設置距離連續(xù)頂推千斤頂越遠，夾角越大，勢必造成鋼絞線磨損，設備廠家推薦鋼絞線與連續(xù)頂推千斤頂中心夾角要求小于2%［1］。本次頂推耳板布置于鋼梁端（中）橫聯板處，同時確保拖拉時底板不變形，既有利于結構受力，且鋼絞線與連續(xù)頂推千斤頂中心夾角滿足設備運行要求。

2.1.5 滑移支座布置

滑移支座用于頂推時對滑板的支撐，布置于橋墩帽梁及組裝平臺位置?；浦ё刹讳P鋼板、座板、支撐板焊接而成，外形尺寸長750mm×寬600mm×高300mm，不銹鋼面做成2%的坡度，喂入滑板方向做1∶8 導向斜坡，不銹鋼板與座板貼緊焊接。為防止不銹鋼板鼓起，采用塞焊法焊接，整體制作完成后，對不銹鋼板進行打磨拋光，表面粗糙度Ra3.2。

2.1.6 塔架安裝

為防止鋼梁最大懸臂狀態(tài)時撓度過大，采用斜拉法減少鋼梁前端自重下壓力，以達到減少下撓的目的［2］，主要由塔架、鋼絞線及拉座組成。塔架由φ300mm/φ284mm 鋼管及斜撐角鋼組成，鋼管頂部設置拉座，整體高度12m。拉索由多根鋼絞線組成，并與拉座上工具錨進行連接。拉座由鋼板焊接而成，并設置工具錨用于鋼絞線連接。

塔架在地面平臺進行拼裝，頂部拉座預先與塔架頂部進行焊接，鋼絞線與頂部拉座預先穿入，由汽車吊進行吊裝鋼梁上。底板拉座與鋼梁焊接完成后，連接頂底拉座的連接鋼絞線，并對鋼絞線進行預緊。

2.2 鋼梁組拼

2.2.1 鋼梁拼裝

鋼梁運輸車輛進場，采用70t 汽車吊進行吊裝，鋼梁制作段長度為18～23m，最大吊裝鋼梁重約為13t，分段吊裝鋼梁，焊接吊耳設在工字主梁上。用70t汽車吊裝置鋼梁，吊耳位置一般選在距梁端1/4梁長度處。

根據拼裝場地支墩進行擺放定位，單跨分段位置采用千斤頂進行對接、拱度調整，并進行定位焊焊接，吊裝到位后，摘鉤前，對鋼梁進行斜拉支撐，防止傾倒。鋼梁吊裝2根后，進行橫梁吊裝［3］。

橫向聯系、水平聯系與鋼梁連接采用高強螺栓連接，將中心位固定在合理位置上，安裝高強度螺栓。若在安裝過程中無法自由投入孔內，應用鉸刀擴孔或修孔（≤原孔徑2mm）再穿入，先進行初擰，再進行終擰（擰緊），扭力符合規(guī)范要求［4］。

2.2.2 焊前檢測及整體焊接

采用全站儀，對曲率半徑、預拱度等尺寸進行測量。監(jiān)理檢查合格后，進行整體焊接。整體焊接采用CO2氣體保護焊和V型單面坡口［5］，背面貼陶瓷襯墊焊接。焊接時，注意焊接順序，焊接工序的實施確保構件與整體對稱于軸線，實現同步協(xié)調。

2.2.3 永久施工模板安裝

在鋼梁上翼緣劃出模板安裝線，將模板分片吊裝至安裝位，調整位置并壓緊后，點焊，檢查合格后，進行焊接。由于采用頂推法，撓度變形影響模板連接焊縫質量，第一跨模板僅進行點焊，頂推到位后，再進行焊接。

2.2.4 尺寸檢查

對鋼梁的縱向線型、梁段的縱向累積長度、扭轉、節(jié)段之間的孔徑匹配等進行尺寸檢驗，并在梁段進行預裝檢查之前，將胎架對梁體的限制解除，使得梁段在橋墩（托架）上保持自由。對鋼梁組裝偏差按要求進行檢查。

2.2.5 焊縫位置油漆涂裝

對焊縫位置進行油漆涂裝，如有銹蝕，先用鋼絲刷及角向磨光機進行除銹。

2.3 頂推（拖拉）施工

泜河2號大橋工字組合梁安裝采用柔性多點拖拉式頂推法進行施工，用2臺連續(xù)千斤頂牽拉鋼絞線，使鋼梁向前滑移，一聯頂推后，進行二聯組裝剛性焊接，使整幅組裝鋼梁滑移到達設計位置。采用液壓千斤頂進行頂梁、落梁，安裝支座。右幅鋼梁全部頂推施工完成后，采用同樣方法進行左幅鋼梁頂推施工。

2.3.1 頂推步驟

（1）右幅第一聯組裝焊接完成，連接牽引支座，焊接鼻梁與斜拉塔架。（2）啟動連續(xù)千斤頂牽拉鋼絞線，鋼梁以6#橋臺為起點向前滑移。（3）鋼梁滑移至5#橋墩前，通過鼻梁上設置的千斤頂抬高鋼梁前端，通過5#橋墩，移動牽引支座，收回牽引鋼絞線。（4）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過4#橋墩，移動牽引支座，收回牽引鋼絞線。（5）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過3#橋墩，進行位置精細調整。（6）右幅第二聯組裝焊接，并與第一聯進行剛性連接，連接牽引支座。（7）啟動連續(xù)千斤頂牽拉鋼絞線，鋼梁滑移前行，通過2#橋墩，移動牽引支座，收回牽引鋼絞線。（8）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過1#橋墩，移動牽引支座，收回牽引鋼絞線。（9）鋼梁繼續(xù)滑移前行，通過0#橋臺，頂推到位。（10）第一聯與第二進行分離，分別進行位置精細調整。（11）各墩頂設置頂升千斤頂，拆除滑移支座和導向限位裝置。（12）安裝支座，緩降頂升千斤頂，進行單聯落梁。（13）以同樣的方法進行第二聯鋼梁支座安裝及落梁。（14）重復以上布置，進行左幅鋼梁頂推安裝。

2.3.2 頂推過程控制重點

（1）頂推速度控制在10～15cm/min。（2）如果在頂推期間出現頂推力驟升的現象，應在第一時間停止操作并對此進行檢查。（3）當對某一節(jié)段進行頂推作業(yè)時，以5cm為推進單位，再停止，回油，重復2到3次，使各滑動面松動，隨后在各部分設施檢查結果合格的情況下，正式頂推［6］。（4）頂推期間，在梁體前移的作用下，需憑借四氟板墊塞實現滑移。喂板人員使用對講機與頂推操作人員進行溝通，防止異?，F象發(fā)生。（5）四氟滑板的接觸面應確保清潔（不可使用柴油和汽油），用干抹布擦拭后，涂抹硅脂，使摩擦作用減弱。（6）如果頂推期間四氟板跟進不及時，應及時停止工作，將鋼梁腹板頂起放入四氟板，方可再次進行操作。（7）各千斤頂同步逐級加力頂推，當鋼梁處于靜態(tài)與動態(tài)的臨界點時，應確保其余千斤頂油壓穩(wěn)定。（8）為防止頂推期間中線偏差過大，應控制梁體兩側頂推力，并實施有效的監(jiān)測手段和設置限位裝置。（9）在頂推過程中，應安排專門人員對導向梁和鋼梁進行檢查，若有變形、螺絲松動、鋼梁局部變形等，應及時停止頂入，并進行分析和處理。

2.3.3 滑板操作步驟

鋼梁頂推中使用的滑塊采用GJZF4系列聚四氟乙烯板式橡膠支座，其構件尺寸為300mm×450mm×15mm，單塊板承載能力為1000kN。滑移時，滑塊與不銹鋼面涂薄層黃油一層，減小摩阻力。每一滑道支座上使用3塊橡膠滑板，頂推時，交替喂進和吐出。

2.3.4 鼻梁過橋墩頂操作步驟

步驟1：鼻梁下部靠近橋墩100mm時停止頂推，在滑板上方放入座板、千斤頂。

步驟2：頂升千斤頂，鼻梁連同鋼梁頂升高度130mm。

步驟3：滑板與鼻梁焊接擋塊。

步驟4：啟動頂推系統(tǒng)，鋼梁滑移前行。

步驟5：降落千斤頂，使鼻梁下落至滑板，鋼梁繼續(xù)頂推滑移。

2.3.5 頂落梁千斤頂過程步驟

步驟1：橋墩頂部放置頂落梁千斤頂。

步驟2：安裝支座及楔形板，拆除滑移支座。

步驟3：頂落梁千斤頂進行同步下落，鋼梁落于鍥形板上，落梁完成后，移除落梁千斤頂。

2.3.6 兩聯鋼梁臨時對接

將第一聯和第二聯首尾兩端直接焊接成整體，根據施工設計圖，兩聯間隙為80mm，在保證第一聯到位后，割開，再使用千斤頂將第二聯頂到位。最后，對端頭進行打磨和油漆處理。

2.4 頂推施工監(jiān)測

在連續(xù)梁頂推施工中，檢測極為重要。

2.4.1 橋墩偏位檢測

為了對墩臺的偏位情況進行監(jiān)測，采用數字式雙軸傾斜式傳感器。該傳感器采用微型計算機制造的傾斜角度單元，線性度更容易得到修正。該傳感器為雙軸傾角測量，量程為±5°，精度為0.001°，高分辨率為0.0005°。

2.4.2 應力監(jiān)測

對頂推施工過程中2#工字組合梁受力最不利部位進行應力監(jiān)測，應力監(jiān)測采用HY-65B3000B數碼應變表面?zhèn)鞲衅鳌Ｔ搨鞲衅魇且环N采用磁感位置編碼技術的新型應變傳感器，直接以數碼方式將測量值傳送給專門配置的數顯表或計算機顯示。

2.4.3 變形檢測

根據本橋頂推過程受力特點，選取最大懸臂端為主要監(jiān)測對象，在組合梁體頂部布設5 個變形測點。工字組合梁在頂推過程中變形監(jiān)測主要儀器采用精密水準儀，測試儀器精度為0.1mm。

2.4.4 監(jiān)測結論

（1）組合梁頂推至3#橋墩前，組合梁結構懸臂長度為40m，達到最大，對組合梁結構傾覆、結構抗彎及抗剪均為最不利工況，懸臂端的計算變形值為377mm，實測懸臂端變形小于計算值。（2）組合梁在整個頂推施工過程中最不利工況下，結構上下緣的整體應力水平不高，應力大小滿足規(guī)范要求［6］。（3）組合梁從6#橋臺頂推至3#橋墩的過程中，組合梁前端頂部實測變形同理論變形的變化規(guī)律基本一致。結構的整體受力狀況在頂推施工過程中符合規(guī)范要求，結構處于安全可控狀態(tài)。（4）泜河2#工字型組合梁在頂推施工過程中，橋墩承受的最大彎矩值未超過開裂彎矩，也未超過極限承載力彎矩，表明墩臺結構在整個頂推施工過程中處于安全可控狀態(tài)，隨著靜止期時間的增長，由于頂推對橋墩引起的偏位或荷載顯著減小。

3 結語

綜上所述，針對涉及跨線施工等施工難度較大的高速公路鋼混橋工程，需根據現場實際情況，對多種施工方案進行比對，并選擇施工簡單、組裝方便、靈活性強、適應性高的施工方案完成施工，在對下行線車輛通行無影響情況下，達到工程建設要求。