兆河特大橋鋼箱梁頂推施工技術(shù)分析

宋治明

（安徽虹橋交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

鋼箱梁的頂推法施工是一種結(jié)構(gòu)性施工技術(shù)方法，該工藝技術(shù)的實施主要是借助于特殊頂推設(shè)備，由于鋼箱梁頂推施工技術(shù)具有工期較短、使用方法單一以及對環(huán)境影響較小等特點，因此在許多橋梁工程中被應(yīng)用?；诖?，本文主要針對該項技術(shù)的技術(shù)特點與實際應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 工程概況

該項目為兆河特大橋鋼箱梁的制作與安裝工程，起點接廬江縣廬城鎮(zhèn)規(guī)劃的東外環(huán)路與南外環(huán)路交叉口，東側(cè)沿黃陂湖北側(cè)環(huán)湖路布置至縣道X071，兆河特大橋工程位于現(xiàn)S319 跨引江濟(jì)巢河道向南一側(cè)位置上，距離約1.8km，在樁號點K13+772.05 的位置處跨越引江濟(jì)巢段河道。橋梁全長2187m。

2 兆河特大橋鋼箱梁頂推施工流程

鋼箱梁頂推施工工藝的流程為：現(xiàn)場拼裝平臺以及臨時墩的施工安裝—將左幅鋼箱梁通過吊裝放在拼裝平臺上拼裝處理—進(jìn)行鋼導(dǎo)梁的合理安裝并檢查性能—將設(shè)備的豎向千斤頂頂起—使用橫向千斤頂開展頂推前進(jìn)到達(dá)指定位置—將豎向千斤頂下降并保證箱梁落定在臨時支墩位置上—回縮頂推千斤頂—將右幅鋼箱梁通過吊裝放在拼裝平臺上拼裝處理—進(jìn)行鋼導(dǎo)梁的安裝與檢查—頂起豎向千斤頂—使用橫向千斤頂開展頂推前進(jìn)到達(dá)指定位置—運用橫向千斤頂將鋼箱梁段位移到橫向的設(shè)計橋位上—下降豎向千斤頂保證鋼箱梁落定到對應(yīng)的支墩上—回縮頂推千斤頂裝置—微調(diào)各梁段保證安裝合理就位即可。

整個橋梁的鋼箱梁頂推施工均采用了步履式方法，借助千斤頂設(shè)備開展同步頂推控制，合理調(diào)整主橋移動，在順向、豎向以及橫向上做好調(diào)整，確保頂推施工時的位置準(zhǔn)確。

對于實際頂推設(shè)備的千斤頂來說，其操作步驟分別為推、頂、縮、降等等。首先，主橋整體向上，其次將油缸平移直至完成推動行程，再次將整個主橋降至臨時底座位置，最后將油缸平移向下推動，這種頂推工藝能夠保證整體施工順利完成，同時其穩(wěn)定性與安全性較為顯著。

3 兆河特大橋鋼箱梁頂推施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁頂推施工的準(zhǔn)備工作

實施鋼箱梁頂推施工之前需要確定好科學(xué)的施工方案，同時還要做好鋼箱梁安裝的線形控制工作，主要是結(jié)合施工圖紙做好相關(guān)測量，對所有的測量控制點進(jìn)行全面檢查，實際測量的數(shù)據(jù)需專人進(jìn)行記錄、復(fù)核，保證其數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。結(jié)合實際情況，選擇合適的頂推施工設(shè)備并做好設(shè)備的布置工作，在該項目當(dāng)中頂推設(shè)備分別布置于兩個立柱上方位置，選用的設(shè)備類型為步履式頂推設(shè)備，此設(shè)備的工作原理為，結(jié)合鋼箱梁安裝的受力情況，機械結(jié)構(gòu)提升油缸安裝在建筑物的下部內(nèi)，然后對橋墩的頂面進(jìn)行支撐，結(jié)構(gòu)的上下部分可能滑動，中間連接處主要放置不銹鋼板以及四氟乙烯板。整套設(shè)備運作時可劃分為三部分系統(tǒng)，分別為機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)，通過各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合做出組合式動作，以便進(jìn)行鋼箱梁的移動或頂升，也能夠保證整體施工安裝結(jié)束后呈現(xiàn)出全橋線型。此外，實施鋼箱梁頂推施工還需確保臨時支墩安設(shè)良好，相關(guān)導(dǎo)梁合理拼裝，為后續(xù)施工頂推操作打好基礎(chǔ)，注意要把控各項準(zhǔn)備工作質(zhì)量。

3.2 鋼箱梁頂推施工的基本原理

使用步履式的頂推設(shè)備，其豎向上的千斤頂裝置負(fù)責(zé)桁架軌導(dǎo)梁的起重操作，而水平方向上的千斤頂裝置則主要是負(fù)責(zé)向前推進(jìn)的操作，落梁后將裝置放于墊塊位置上，然后千斤頂會進(jìn)行回油，這就是一個頂推的行程，整體頂推施工時都應(yīng)當(dāng)處于自平衡狀態(tài)，保證頂推動作的平穩(wěn)進(jìn)行。分析其實際頂推行程步驟，其主要是分為以下幾步。一是在岸上將頂推裝置進(jìn)行合理安裝，將裝置與墊梁拼裝好；二是對桁架軌導(dǎo)梁進(jìn)行頂升操作，由設(shè)備的控制系統(tǒng)來操作千斤頂進(jìn)行伸缸動作，一直到所設(shè)定的活塞，承重的桁架軌導(dǎo)梁和頂推裝置都將會被頂起，頂起時離開墊梁，這個過程中與墊梁保持的距離控制在2m 左右較為適宜；三是操作前移桁架軌導(dǎo)梁，頂推設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行同步控制操控千斤頂伸缸，使得移位器被推動，間接帶動起桁架軌導(dǎo)梁的前移動作，向前移動到活塞設(shè)置的移動位置；四是桁架軌導(dǎo)梁前移定位完成后，將活塞頂升后使得油缸回縮，這時桁架軌導(dǎo)梁就自然落在了墊梁上，立即進(jìn)行轉(zhuǎn)換；五是在回程結(jié)束后完成了單個的頂推行程，再繼續(xù)進(jìn)行頂推的循環(huán)施工，反復(fù)循環(huán)直至桁架軌導(dǎo)梁平移就位。

3.3 鋼箱梁頂推施工的難點

在該項目中，結(jié)合特大橋梁鋼箱梁結(jié)構(gòu)的特點，進(jìn)行實際的頂推施工時需注意幾個難點。一是橋梁本身的結(jié)構(gòu)較大，因此鋼箱梁的跨度相應(yīng)較大，且現(xiàn)場實際地質(zhì)條件不佳，因此具有較高的施工安全要求，施工的難度也比較大；二是為了把控施工進(jìn)度，該項目采取的是多套頂推設(shè)備同步進(jìn)行施工操作的方式，這種施工方法對同步控制設(shè)備的精度提出較高要求，需要特別注意；三是嚴(yán)格控制臨時柱上蓋板結(jié)構(gòu)的水平荷載；四是實際結(jié)構(gòu)中鋼箱梁的下壓力是有限的。因此，使用起重設(shè)備時，支撐力只能作用在鋼箱梁網(wǎng)上。同時，起重設(shè)備還應(yīng)具有高度精確的支撐力強度調(diào)節(jié)功能，以便固定（見圖1）。

圖1 頂推部位實景圖

3.4 鋼箱梁頂推施工時需要注意的內(nèi)容

為了保證鋼箱梁頂推施工的順利完成，在實際操作的過程中還需要注意幾點內(nèi)容。一是在使用整個頂推系統(tǒng)之前，對設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的啟動和測試，以進(jìn)行頂升操作，重點是安裝過程中的提升控制系統(tǒng)、油缸以及油路的調(diào)試操作，確保其使用后的運行正常；二是在該項目的鋼箱梁頂推施工設(shè)計當(dāng)中，要求其頂推設(shè)備的墊梁在順著橋梁方向上，長度應(yīng)最少在2.2m 以上，頂推設(shè)備對鋼箱梁施加力的過程中，應(yīng)當(dāng)要將力的作用傳遞到腹板上，由于采用的頂推方式為步履式，因此鋼箱梁的底板與頂推裝置之間還墊有厚鋼板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的作用之一，是使頂推設(shè)備與鋼箱梁底板直接的接觸面積擴(kuò)大，對鋼箱梁底板的受力有著一定的分散作用，以免在頂推過程中出現(xiàn)變形問題，保證頂推施工順利完成；三是實際頂推時，還應(yīng)嚴(yán)格對箱梁和導(dǎo)梁的情況開展檢查工作，防止頂推時出現(xiàn)箱梁局部變形、梁螺絲松動或變形以及箱梁和導(dǎo)梁連接位置出現(xiàn)變形問題等等，若是發(fā)生了以上問題情況，需要及時停止頂推并對問題進(jìn)行分析和處理；四是實施頂推之前，需與設(shè)計單位和監(jiān)理單位做好協(xié)商溝通，主要是針對頂推施工時各項關(guān)鍵點的水平推力、豎向力的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和確認(rèn)，確保每個點的受力合理，保證頂推的位移偏差控制在合理范圍內(nèi)，將實際計算的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到控制器的數(shù)據(jù)庫中，若有變動也要及時更改（見圖2）。

圖2 頂推上墩實景圖

3.5 鋼箱梁頂推施工控制要點分析

一是結(jié)合該工程工況的支點反力，來進(jìn)行頂推時摩擦力的計算，然后與油壓表進(jìn)行驗證；二是要對頂推過程中的頂推力參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，若是發(fā)現(xiàn)頂推力出現(xiàn)驟升情況，應(yīng)立刻停止操作并進(jìn)行檢查，其檢查的重點位置在頂推面和實際設(shè)備的上支撐架，施加的推力通常由摩擦阻力決定，控制臺將根據(jù)摩擦阻力調(diào)整頂升，尺寸將由機油表指示，使用前必須校準(zhǔn)機油表，千斤頂在實際使用前還應(yīng)按照要求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)；三是位移觀測控制，實際觀測內(nèi)容包括墩頂縱橫向位移、梁軸線位移等，要通過觀測并采用千斤頂進(jìn)行精準(zhǔn)的控制調(diào)整，墩頂位移的觀測和控制非常重要，要結(jié)合實際情況確定一個最大允許偏位值，并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從施力到整個鋼箱梁的移動應(yīng)進(jìn)行連續(xù)觀測。若位移超過合理范圍，停止推壓，有效調(diào)整千斤頂牽引力；四是頂進(jìn)最終梁段時，結(jié)合實際監(jiān)測指令，確保梁段達(dá)到設(shè)計位置，最終位置頂進(jìn)在夜間溫度相對穩(wěn)定時進(jìn)行，然后再結(jié)合實際溫度對梁長進(jìn)行計算。

3.6 鋼箱梁頂推施工的同步控制

鋼箱梁頂推施工中的同步控制主要涉及幾個方面。首先，在同步頂升的控制方面，控制系統(tǒng)控制泵站，通過位移傳感器獲取提升過程中各油缸的具體排量，并傳輸給系統(tǒng)。控制系統(tǒng)收到反饋信息后，合理調(diào)整泵站比例閥，控制各油缸的提升速度，保證提升同步。同時，取消了臨時橋臺梁結(jié)構(gòu)，為同步推進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。其次，在同步給水控制方面，給水也由控制系統(tǒng)和控制泵站控制。在推進(jìn)過程中，氣缸平移行程通過平移行程傳感器獲取信息并反饋給控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)調(diào)整泵站相應(yīng)的比例閥，控制各油缸的平移速度，需要同步前進(jìn)，直到達(dá)到行程上限。同樣，對于同步下降控制，在過程控制過程中，通過頂升行程傳感器傳輸油缸行程信息，并設(shè)置泵站比例閥用于控制油缸下降速度。同步控制應(yīng)保證油缸同時落在墊梁上，頂梁最終全速同步反轉(zhuǎn)，以控制泵站的動作。以全速將每個點返回同步初始位置，然后再循環(huán)這些同步控制操作，直到頂推工作完成。

3.7 鋼箱梁頂推的線形控制

在鋼箱梁頂推施工中，其頂推的線形控制也是非常關(guān)鍵的內(nèi)容，需要著重觀測。實際線形控制主要是分為橫向和豎向兩部分，其中橫向的線形控制方式就是對油缸進(jìn)行調(diào)節(jié)，而豎向的線形控制則是通過調(diào)整豎向千斤頂來實現(xiàn)。頂推線形控制還需采取兩類措施，這樣才能夠保證控制的有效性。

一方面，采用防止中線偏差的措施，重點是把控頂推的同步進(jìn)行，在每次頂推操作之前，都需對各墩位處的頂推設(shè)備進(jìn)行全面檢查，保證其性能良好，同時還需檢查中央控制系統(tǒng)。實際進(jìn)行頂推控制時，主要是針對施加力值和位移參數(shù)開展控制，且位移量控制為主體，檢測鋼梁兩側(cè)的前進(jìn)位移值。與此同時，還需采用監(jiān)測的手段，設(shè)置中線偏移監(jiān)測點，主要的位置是鋼梁前端與尾端底面，監(jiān)測采用連續(xù)方式，先是將鋼箱梁吊到拼裝的相應(yīng)平臺上，然后在其底面滑道中心線的外側(cè)，距離中心線約1m 左右的距離使用紅筆進(jìn)行標(biāo)線標(biāo)記，滑道的外側(cè)也應(yīng)當(dāng)使用標(biāo)記筆畫出精確到厘米的刻度，這樣就可以根據(jù)刻度和標(biāo)線來把控兩側(cè)同步進(jìn)尺，提升頂推的效果。此外，還可采用限位措施，運用多種導(dǎo)向裝置來進(jìn)行頂推時的限位，這種方法是十分有效且直接的，能夠切實防止頂推時鋼箱梁的偏移。在該項目當(dāng)中，其頂推設(shè)備設(shè)置了4 個橫向上的調(diào)節(jié)油缸，可隨時進(jìn)行限位糾正。

另一方面，采用糾正中線偏差的措施，實際頂推施工中，若發(fā)生了中線偏移情況，應(yīng)當(dāng)要立刻停止頂推施工，直接對中線偏移進(jìn)行糾正，實際設(shè)備上的四個側(cè)面調(diào)整油缸可用于對偏移量進(jìn)行校正，具體操作如下：當(dāng)頂進(jìn)設(shè)備空閑時，先將頂進(jìn)梁移動到位，然后控制同步頂進(jìn)，直到鋼梁離開實際頂進(jìn)梁；然后拆下偏置另一側(cè)的導(dǎo)軌護(hù)圈，并使用側(cè)頂升油缸進(jìn)行調(diào)整，最后控制同步下降操作，保證其回到底部還原成初始狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，橋梁的鋼箱梁頂推施工是一項較為復(fù)雜的工程，其對于實際頂推的位移、頂推力和推進(jìn)速度等具有較高要求，為了保證實際施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，需要把控這些要點，促進(jìn)頂推施工的順利完成。由本文分析可知，兆河特大橋鋼箱梁頂推施工技術(shù)關(guān)鍵包括鋼箱梁頂推施工的準(zhǔn)備工作、鋼箱梁頂推施工的難點、鋼箱梁頂推施工控制要點、鋼箱梁頂推施工的同步控制、鋼箱梁頂推的線形控制等，實際進(jìn)行施工時，一定要把控以上技術(shù)要點，保證鋼箱梁頂推的順利完成，對最終工程質(zhì)量進(jìn)行控制。