鋼桁梁頂推施工技術(shù)分析

黃慶玲

鋼桁梁頂推施工技術(shù)分析

黃慶玲

（廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530000）

鋼桁梁的頂推施工有著占地少、施工過程連續(xù)、結(jié)構(gòu)整體性好、設(shè)備和模板能夠反復(fù)利用、施工過程中無噪音且施工速度一般較快等優(yōu)勢，在跨線鋼箱梁橋施工中得到廣泛應(yīng)用。文章以廣西區(qū)內(nèi)某大跨鋼桁的梁頂推施工流程、頂推施工技術(shù)特點、頂推施工控制要點進(jìn)行了深入分析，且對比較重要的施工環(huán)節(jié)也提出了相應(yīng)的施工技術(shù)方案及注意事項，提高了施工過程的安全系數(shù)，確保鋼桁梁能夠準(zhǔn)確無誤地頂推到指定位置。

鋼桁梁；頂推技術(shù)；控制要點；施工特點；監(jiān)測措施

引言

隨著現(xiàn)代土木施工技術(shù)的日新月異，橋梁施工技術(shù)也在不斷發(fā)展，跨線鋼結(jié)構(gòu)橋梁成為目前市政橋梁中的一種趨勢。由于鋼桁梁頂推施工方法在時間、地點等諸多因素上不受限制的優(yōu)點，該方法得到了廣泛的應(yīng)用。然而在頂推過程中，有很多需要控制的重要關(guān)鍵點，如果控制不好，則難以保證工程質(zhì)量、施工安全。因此，為了提高鋼桁梁頂推施工的質(zhì)量和安全性，加強(qiáng)鋼桁梁的施工控制具有重要的意義。

1 鋼桁梁頂推技術(shù)的應(yīng)用

1.1 工程概況

本工程位于廣西區(qū)內(nèi)，是雙幅鋼桁梁的跨鐵路橋頂推施工整體工程。該工程采用在兩邊的橋臺墩固定，橋長59.8 m，跨鐵路段長度59 m。其中，梁高為8 m，寬為19.8 m，節(jié)間間距5.9 m。部分平聯(lián)、腹桿以及橫聯(lián)采用的截面為工字形，其它平聯(lián)橫撐及弦桿均采用的截面是箱型結(jié)構(gòu)。本項目把導(dǎo)梁裝在端部，采用頂推技術(shù)進(jìn)行安裝，總體頂推重量為1389 t，距離為94.4 m。該工程的布置圖如圖1、圖2所示，圖1為鋼桁梁立面布置，圖2為鋼桁梁橫斷面布置。

圖1 鋼桁梁立面布置圖

圖2 鋼桁梁橫斷面布置圖（單位：mm）

1.2 頂推施工原理

頂推中的滑移設(shè)備由計算機(jī)控制、夾軌器、傳感檢測、液壓泵站等部分構(gòu)成。

滑移中管道潛望鏡起到滑移驅(qū)動的作用。液壓測桿的結(jié)構(gòu)為組合式，一邊滑移軌道與楔型夾塊相連，另一邊滑移胎架或構(gòu)件采用鉸接形式相連，中間采用液壓柱塞泵推動爬行。預(yù)制場設(shè)置在橋梁的縱橋向的臺后，分段預(yù)制梁體，張拉縱向預(yù)應(yīng)力筋之后，由水平千斤頂完成輕壓，采用滑道及滑塊，把梁逐段往前頂推，到位落梁之后，再更換上正式支座。

1.3 施工流程

1.3.1 鋼桁梁拼裝平臺的搭設(shè)

為了保證鋼梁架設(shè)時營業(yè)線的運(yùn)輸安全，及鋼梁架設(shè)時不會侵入限界，架設(shè)時將鋼梁從原位向遠(yuǎn)離既有線外側(cè)平移7米后搭設(shè)拼裝平臺進(jìn)行拼裝。搭設(shè)鋼梁拼裝平臺時，其中心線與橋中心線一致。為加強(qiáng)桿件穩(wěn)定性，增設(shè)斜撐，形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，碗扣頂托縱向放置方木。支架搭設(shè)完畢，調(diào)整高程，使坡度和橋面坡度一致，然后滿上木板作為施工平臺。拼裝時采用履帶吊，根據(jù)最大桿件重量，確定大臂控制范圍，履帶吊中心距離既有線中心的長度，即可以保證鐵路運(yùn)營的安全。鋼桁梁拼裝完成后，采用千斤頂，將鋼梁頂起，然后安裝滑板，鋼梁的橫移使用“液壓自鎖頂推千斤頂”頂推完成。

1.3.2 臨時墩的施工

臨時墩主要受到梁體的垂直方向點的荷載以及頂推水平方向的摩擦力，除此之外還要受到頂推的啟動和停止的慣性作用的影響。另外，施工期間的通航以及洪水漂浮物的作用也對臨時墩有不容忽視的影響。

為了滿足臨時墩設(shè)計強(qiáng)度和剛度的要求必須要考慮臨時墩的變形（所受外力及溫度變化）對于頂推標(biāo)高允許偏差的影響。

從上述臨時墩布置原則考慮，在設(shè)置1號和2號臨時墩時，當(dāng)鋼桁梁頂推到2號臨時墩時，此刻鋼桁梁的懸臂長度最大，這時1號臨時墩受力最為不利。為了穩(wěn)定，鐵路兩側(cè)的臨時墩必須要采用混凝土連續(xù)墻進(jìn)行支撐加固，其基礎(chǔ)采用承臺式基礎(chǔ)，此范圍的地基也要用水泥攪拌樁進(jìn)行地基的加固以提高承載能力。因連續(xù)墻具有良好的受力特點，大大提高了安全系數(shù)?；涝谶B續(xù)墻和橋墩上進(jìn)行錨固。

1.3.3 滑道、導(dǎo)梁制作安裝

（1）滑塊和滑道。整個頂推系統(tǒng)中滑道的設(shè)計指標(biāo)要求剛度大，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，傳力過程均勻可靠。為了提升拼裝精度，在鋼桁梁受力節(jié)點位置要布置提升強(qiáng)度的鋼板，鋼板位置要和鋼桁梁的各個節(jié)點對應(yīng)起來。橡膠滑塊鋪設(shè)在加強(qiáng)鋼板下，材料采用四氟乙烯。鋼桁梁的頂推是在滑塊及滑道的滑動過程中完成的。

（2）導(dǎo)梁。為了讓梁體前段的負(fù)彎矩和懸出長度能夠有效減小，在梁體的前端位置安裝了自制的導(dǎo)梁，導(dǎo)梁對稱布置在鋼桁梁下弦桿的前端位置上，和鋼桁梁上使用的節(jié)點板通過高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行錨固連接。通過手拉葫蘆把上弦桿與兩個鋼導(dǎo)梁之間進(jìn)行拉結(jié)，這樣就能保證鋼梁的撓度是零。頂推到導(dǎo)梁到達(dá)對面臨時墩時，必須馬上放松手拉葫蘆，不然可能會起反作用，影響頂推效果和安全。

1.3.4 鋼桁梁現(xiàn)場拼裝

鋼桁梁按上、下兩個半橋設(shè)計，全橋總重1389 t，主材鋼筋采用16 Mnq，構(gòu)件采用栓、焊結(jié)合的連接方式，高強(qiáng)螺栓等級為10.9級。連接主要以M22高強(qiáng)螺栓為主，全橋共用5.7萬多套，一級焊縫和二級焊縫總長度約為8500 m。

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，拼裝工作先由半幅鋼桁梁開始，完成之后再進(jìn)行另一半幅鋼桁梁拼裝。鋼桁梁在工廠預(yù)制后，先進(jìn)行預(yù)拼裝的工作，然后經(jīng)過檢查、驗收，合格后再簽收，之后按施工進(jìn)度分段運(yùn)往施工工地。

1.3.5 鋼桁梁頂推

鋼桁梁的拼梁點距離鋼桁梁中心線7 m，保證鋼梁架設(shè)過程中，吊車大臂投影在既有線路路肩以外，確保了施工安全。具體頂推步驟以下分布闡述。

第1步：橫移軌道預(yù)先在鋼梁兩端鋪好，架梁時設(shè)置端支撐點的結(jié)構(gòu)，待鋼梁安裝完成之后，安放千斤頂，底部布置20 mm厚鋼板墊片，E0節(jié)點的中心放置千斤頂，并在兩側(cè)安放保護(hù)墩，起頂開始。

第2步：撤除鋼梁下部的枕木跺，安裝滑板，每個點安裝一個。放置位置為頂梁點下部，開始第一次落梁。

第3步：落梁完成后，加固滑板與梁體的連接，撤掉千斤頂，之后頂推設(shè)備就位，頂推設(shè)備共兩套，再加固頂推設(shè)備與梁、滑板間的連接，準(zhǔn)備頂推。

第4步：啟動油泵開始頂推，兩臺終端設(shè)備保持相同行程進(jìn)行頂推，行進(jìn)過程中確?；宀黄x軌道，同時安裝支座。等鋼桁梁基本頂推到預(yù)定位置后再進(jìn)行調(diào)整位置，最后準(zhǔn)備落梁。

第5步：鋼梁就位后，拆除頂推器，放置千斤頂。并在墩前放置枕木跺，保護(hù)鋼梁。

圖3 頂推流程圖

1.4 頂推施工特點

1.4.1 對地勢條件要求低

我國土地幅員遼闊，地形情況復(fù)雜多變，施工場地多種多樣，諸多因素的原因，又加之傳統(tǒng)的施工方法對地形地勢的要求相對較高，如果采用鋼桁梁頂推施工方法，不僅使地面支撐支架加設(shè)預(yù)算能夠得到有效的控制，還能有效減少地面支架搭設(shè)的工程量，有利于高輔助墩的施工。

1.4.2 有效保證鋼桁梁拼裝精度

拼裝平臺搭設(shè)在滑道梁起點，有較寬敞的施工活動場地及空間，拼裝的起吊高度不大，有利于保證拼裝的精度及速度。而且頂推施工項目也不會受到起吊能力和起吊高度的限制，這樣就能有效地降低了高空作業(yè)的風(fēng)險。

1.4.3 質(zhì)量控制難度系數(shù)低

鋼桁梁在拼裝過程中精確度可以控制，設(shè)備運(yùn)行過程實施嚴(yán)格監(jiān)控把關(guān)，使得整體施工質(zhì)量也易于控制。

1.4.4 安全危險系數(shù)低

鋼桁梁節(jié)段零部件組裝在平臺上進(jìn)行拼裝，場地設(shè)施和空間條件都比較好，能更簡便、高效地進(jìn)行施工作業(yè)，安全危險系數(shù)低。

1.4.5 施工進(jìn)度快、工期短

對比傳統(tǒng)步拖拉頂推方法，平移頂推施工具有連續(xù)施工作業(yè)面、施工速度快、能夠節(jié)省工期等優(yōu)點。

1.5 施工控制要點

1.5.1 滑移軌道和拼裝支架的施工階段控制

（1）軌道軸線的復(fù)測：鋼梁落在滑移軌道之前，必須對軌道軸線指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行復(fù)測，保證桁架梁的滑移軌道不會有軸線偏位的情況。

（2）胎架標(biāo)高的監(jiān)測：標(biāo)高是否達(dá)標(biāo)是鋼桁架拼裝胎在拼裝過程中最關(guān)鍵的一步。在支架拼裝過程中，拼裝胎架的線形指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行不斷調(diào)整達(dá)到滿足設(shè)計參數(shù)的要求。如果胎架標(biāo)高不能達(dá)到要求，會使得鋼構(gòu)件在施工過程中沒有辦法連接，或拼接后線形指標(biāo)不能達(dá)到設(shè)計的目標(biāo)。檢測時，標(biāo)高測量點布置在胎架上，利用精密鋼尺和高精度的水準(zhǔn)儀來檢測各胎架的測點高程，標(biāo)高復(fù)核工作必須在拼裝前完成，作為滿足胎架標(biāo)高的參數(shù)要求。

1.5.2 滑移階段和鋼桁架拼裝控制要點

（1）鋼桁架應(yīng)力監(jiān)測：如構(gòu)件受力變化幅度較大，就必須設(shè)置監(jiān)測點，在頂推實施過程中進(jìn)行實時監(jiān)測，以保證結(jié)構(gòu)各部分受力符合要求。

（2）鋼桁架變形監(jiān)測：對梁各節(jié)點空間坐標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測時，棱鏡的安裝位置在鋼桁架上弦桿的節(jié)點上。

（3）鋼桁架扭轉(zhuǎn)的控制：因兩側(cè)著力點存在懸挑，因此在拖移前和拖移過程中，采用浮式拖航時，主桁架的支撐點高差的存在必將導(dǎo)致主桁架扭曲。在施工過程中，應(yīng)監(jiān)測拖船的標(biāo)高和支架的垂直度，以確保支撐點不在同一高度。

（4）主梁軸線水平偏位監(jiān)測和控制：在浮式拖航過程中，由于水流等因素的影響，梁體可能會出現(xiàn)軸線偏位。施工過程中應(yīng)進(jìn)行實時監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行糾偏，保證桁架軸線位置無誤，梁體定位準(zhǔn)確。

（5）滑動支架水平位移控制：觀測點設(shè)置在滑動支架上，對支架的水平變位和沉降進(jìn)行觀測。支架水平位移在推架過程中變化過大時，應(yīng)馬上報警，并且停止施工，進(jìn)行糾偏，錨死。

1.5.3 滑靴倒換控制

拼裝頂推平臺的滑靴倒換時機(jī)控制：滑靴作為鋼桁梁節(jié)點的支撐釋放裝置，應(yīng)倒換使用。如果每次頂推距離比較大，就應(yīng)該對滑靴進(jìn)行倒換。如何把握滑靴的倒換時機(jī)至關(guān)重要，頂推平臺的滑靴倒換最佳時機(jī)發(fā)生在滑靴馬上滑出滑道梁的時候，這是就該對滑靴進(jìn)行倒換。

輔助墩和主墩的最佳倒換滑靴的時期的控制：為進(jìn)入滑道梁的桁架梁分支節(jié)點相交點布局對稱分布時（±4 m或±6 m）。

千斤頂?shù)捻斉e控制：滑靴倒換過程通過待倒換滑靴里面的千斤頂把鋼桁梁整體頂舉后放進(jìn)新活塞桿并落下梁體，然后通過千斤頂頂舉鋼桁梁和待倒換滑靴托空，取出滑靴；松開千斤頂，鋼桁梁再次落入滑靴中承受壓力，繼續(xù)頂推。

1.5.4 落梁的控制

當(dāng)頂推工作完成后可以將梁落到準(zhǔn)備好的永久支座上，因此需用落梁設(shè)備把桁架梁托起，然后對滑靴、臨時設(shè)施、滑道梁進(jìn)行拆除，再將桁架梁下落固定。為了結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，頂升過程必須要求在控制系統(tǒng)下完成。落梁逐步下落，每次落梁行程為15 cm。

落梁時必須注意以下事項：

（1）落梁必須利用千斤頂同步完成；

（2）整聯(lián)鋼梁下落時必須有對應(yīng)的備用千斤頂；

（3）落梁使用的千斤頂必須確保壓力不能超過使用極限；

（4）各支座的高差在落梁過程中要注意實時監(jiān)控；

（5）梁與墩支座間的找平是通過支座墊板來完成的。

1.5.5 糾偏控制

因為頂推點環(huán)境及設(shè)備的差異、誤差，梁到位后可能出現(xiàn)實際與設(shè)計線形不一樣的情況，又因為鋼桁梁是柔性結(jié)構(gòu)，使得各點不盡相同。為了確保施工線形、里程以及支座外緣與桿件中心位置偏移，所以頂推后線形需要調(diào)整。

防中線偏位措施：

（1）同步頂推的措施：在頂推開始之前，必須全面檢查各處頂推設(shè)備和中央控制系統(tǒng)是否有問題，頂推中對頂推力以及頂推位移進(jìn)行控制，保證側(cè)前行位移量一致。

（2）監(jiān)測措施：在橋梁的前后兩端上部設(shè)置中線偏移監(jiān)測點，頂推過程中必須進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。起吊至拼裝平臺，于底部距離軌道中心線1 m位置用紅筆標(biāo)注程標(biāo)，標(biāo)注間距1 m?；劳鈧?cè)也要用油漆筆畫上刻度，精確到厘米，這樣做是為了讓旁的工作人員很明顯地查看兩旁進(jìn)尺是否一致。

（3）限位措施：頂推時導(dǎo)向限位設(shè)施的布置，如用軌道卡板阻止橫向偏移的產(chǎn)生。除此之外，設(shè)備里還配置有4個橫向油缸，能對梁段位置調(diào)節(jié)，及時糾正過程中的偏差。

為避免過度頂推現(xiàn)象的出現(xiàn)，措施如下：

（1）在頂推端頭布置限位支架，確保為頂推到位防止過度頂推；

（2）在距到位還有1 m的地方，改為點動操作，每操作一次前進(jìn)20 cm，并進(jìn)行實時觀測；

（3）嚴(yán)格把控頂推到位時間，預(yù)防梁因溫差引起移位。

2 鋼桁梁頂推施工注意事項

（1）頂推系統(tǒng)使用前必須認(rèn)真調(diào)節(jié)好開關(guān)的位置，整個頂推系統(tǒng)電源要確保質(zhì)量。

（2）必須確保油液的干凈清潔。必須經(jīng)常對油液進(jìn)行過濾，確保精度高于20 μm，按要求進(jìn)行定期換油。

（3）每次開始頂推時，都要對頂推的鋼桁梁梁中線和各滑道頂部標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，并控制偏差在規(guī)定范圍內(nèi)：

①導(dǎo)梁中線允許誤差要求小于等于2.0 mm；

②梁體中線允許誤差要求小于等于2.0 mm；

③滑道表面要求應(yīng)光滑流暢。

（4）鋼桁梁頂推時，必須由專人負(fù)責(zé)檢查導(dǎo)梁和箱梁，如發(fā)現(xiàn)導(dǎo)梁撓度有部位變化、螺絲不緊、分配梁與主梁聯(lián)結(jié)處有偏位或普通混凝土破壞等出現(xiàn)情況時，應(yīng)停止施工，進(jìn)行問題處理。

（5）如預(yù)應(yīng)力束錨具不緊時，應(yīng)馬上停止頂推，并把不緊的錨具調(diào)整、重新固定。

（6）用拉桿頂推時，如出現(xiàn)桿件彎曲、螺絲松動不緊等情況，都應(yīng)該及時有效地處理。

（7）頂推時不得少于兩個墩上布置保險千斤頂，如遇到滑移故障等原因使用千斤頂處理時，起頂?shù)姆戳χ当仨毿∮诘扔谟嬎惴戳Φ?.1倍，起頂高度也要小于5 mm～10 mm。

（8）四氟滑板兩面都要應(yīng)保持清潔，白色一面涂上硅脂減少摩擦，清理四氟板不能使用可燃性的油料。

（9）頂推過程中如果出現(xiàn)四氟板跟進(jìn)不及時，應(yīng)馬上停止頂推工作，頂起桁架梁的腹板，必須放入四氟板后才能繼續(xù)頂推。

（10）每節(jié)段頂推過程不能一次到位，要分多次完成。第一次頂推5 cm，停止，回油，再頂推5 cm，停止，回油，反復(fù)多次頂推。

3 結(jié)束語

針對現(xiàn)代鋼箱梁頂推施工技術(shù)如何安全、高效的實施等問題，本文從鋼桁梁施工原理、施工工藝流程、施工特點等幾個方面出發(fā)，總結(jié)了要保證整個鋼桁梁施工過程的安全可靠，加強(qiáng)頂推施工過程中各環(huán)節(jié)的監(jiān)測控制是必不可少的。在頂推各環(huán)節(jié)的監(jiān)控中，必要的措施也為跨線鋼架橋鋼桁梁頂推施工方便、快速、順利地完成提供了重要的保障。

[1] 吳高杰. 鋼桁架橋梁頂推施工監(jiān)控要點[J]. 科技風(fēng)，2018(34): 122-123.

[2] 樊勇，鄭海龍，馬永軍，等. 淺談跨線鋼桁架橋頂推滑移施工技術(shù)[J]. 中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2020(6): 52-54.

[3] 黃慶玲. 某跨鐵路橋鋼桁梁頂推施工方案及受力特性分析[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展，2021(6): 73-75.

[4] 張?zhí)煊?，廖萬輝. 鋼桁梁斜拉橋拖拉式頂推施工控制要點[J]. 黑龍江交通科技，2018，41(9): 143-144.

Construction Technology Analysis of Steel Truss Beam Pushing

The pushing construction of steel truss beam has the advantages of small footprint, continuous construction process, good structural integrity, repeated use of equipment and formwork, no noise in the construction process, and generally fast construction speed. It has been widely used in the construction of cross-line steel box girder bridges. This paper makes an in-depth analysis on the steel truss beam pushing construction process, pushing echnical characteristics and construction control points of a large-span steel truss in Guangxi, and also puts forward the corresponding construction technical scheme and precautions for the more important construction links, which improves the safety coefficient of the construction process and ensures that the steel truss can be accurately pushed to the specified position.

steel truss beam; pushing technology; control points; construction characteristics; monitoring measures

U445

A

1008-1151(2022)09-0031-04

2022-06-05

國家自然科學(xué)基金（82074574）；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃（科AB17195021）。

黃慶玲（1982－），女，安徽阜南人，廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級工程師，研究方向為路橋和市政工程施工技術(shù)研究及教學(xué)。