某橋梁項(xiàng)目施工階段的箱梁頂推技術(shù)分析

楊高貴

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

近年來(lái)，科技的不斷發(fā)展極大地推動(dòng)了橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和文化交流。預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁憑借剛度大、穩(wěn)定性高、耐久性好、承載性能強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，被大規(guī)模應(yīng)用于橋梁工程領(lǐng)域，但隨著施工技術(shù)的優(yōu)化和完善，傳統(tǒng)的箱梁施工方式已無(wú)法滿足現(xiàn)階段施工需要，亟須進(jìn)行技術(shù)更新[1-3]。為此該文提出了箱梁頂推施工技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際工程案例，全面分析了箱梁頂推技術(shù)，總結(jié)了其施工技術(shù)要點(diǎn)。

1 工程概況

某高速公路立交橋工程為預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度139 m，全幅采用雙向六車道布置，跨越鐵路橋部位跨徑組合為40 m+50 m+40 m，采用整幅設(shè)置，橋梁設(shè)計(jì)寬度26.2 m，主梁結(jié)構(gòu)形式為單箱三室等高預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，其中頂推施工段為10 m+50 m+10 m，總長(zhǎng)度70 m，導(dǎo)梁長(zhǎng)度為35 m。

2 采用的主要施工方案

（1）箱梁加工場(chǎng)地采取標(biāo)準(zhǔn)化布置，按照14～16 m標(biāo)準(zhǔn)間距設(shè)置L1～L7 號(hào)臨時(shí)墩，其中L1～L5 為混凝土材質(zhì)，L6～L7 為鋼管材質(zhì)。

（2）箱梁通過(guò)制梁平臺(tái)制作而成，制梁平臺(tái)通過(guò)L1#臨時(shí)墩與0#臺(tái)搭設(shè)支架體系。并分別在L1～L7 臨時(shí)墩及1#～2#永久墩頂部設(shè)置導(dǎo)軌梁。

（3）箱梁頂進(jìn)作業(yè)采用4 臺(tái)噸位為500 t 全自動(dòng)頂進(jìn)千斤頂。箱梁頂進(jìn)前，應(yīng)先完成箱梁預(yù)制，待箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后開(kāi)始張拉施工，并完成孔道壓漿，待滿足頂推要求后開(kāi)始頂推作業(yè)。頂進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制軸線位置及偏差，確保箱梁精準(zhǔn)就位后，再完成落梁加固[4]。

3 箱梁頂推施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工特點(diǎn)

該橋梁工程整體頂推長(zhǎng)度為70 m，結(jié)構(gòu)形式為混凝土預(yù)制箱梁，其頂推噸位高達(dá)4 800 t，施工區(qū)域下方存在大量交通基礎(chǔ)設(shè)施，防止橋梁傾覆是施工中質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，頂推過(guò)程中應(yīng)采取科學(xué)有效的防傾覆措施，并實(shí)時(shí)進(jìn)行限位糾偏，最大限度確保施工安全。

主橋梁段存在部分弧形結(jié)構(gòu)，對(duì)制梁平臺(tái)及臨時(shí)墩布設(shè)具有較高要求。同時(shí)，因梁體體型龐大，噸位較重，考慮起重機(jī)械限制，采用分段制作，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)散拼施工提出了更高的要求。

3.2 頂推施工要求

箱梁頂推施工質(zhì)量與其自身結(jié)構(gòu)形式及周圍環(huán)境密切相關(guān)，實(shí)際施工中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）預(yù)應(yīng)力箱梁跨越鐵路，周邊高壓線路密布，其距10 kV 高壓線最近處僅2 m，對(duì)施工安全、進(jìn)度均提出了較高的要求。

（2）實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)對(duì)臨時(shí)墩水平方向荷載作用進(jìn)行科學(xué)控制。

（3）箱梁頂推作業(yè)時(shí)，其腹部位置承受荷載作用最大，因此頂推設(shè)備必須具備較強(qiáng)的支反作用調(diào)節(jié)功能。

3.3 頂推施工關(guān)鍵技術(shù)

（1）箱梁頂推作業(yè)采用多點(diǎn)頂推施工，頂推過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控梁體偏差，并及時(shí)調(diào)節(jié)壓力進(jìn)行糾偏。此外，根據(jù)臨時(shí)墩承受豎向荷載作用情況，對(duì)各點(diǎn)頂推壓力進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，以有效降低臨時(shí)墩承受的水平荷載作用[5]。

（2）頂推過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)梁體中線偏差及墩頂豎向位移量，確保偏差處于允許范圍內(nèi)，若偏差過(guò)大，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。

（3）頂推作業(yè)時(shí)出現(xiàn)偏差，采用滑移同步糾偏措施，其技術(shù)要點(diǎn)如下：①保證各液壓爬行器受力均勻；②各頂推位置同步受力；③實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂推過(guò)程梁體偏差，一旦超出規(guī)定值，及時(shí)進(jìn)行糾偏處理。

（4）加強(qiáng)臨時(shí)墩水平位置及沉降監(jiān)測(cè)，確保臨時(shí)墩穩(wěn)定、可靠[6]。

3.4 頂推施工流程關(guān)鍵點(diǎn)

（1）臨時(shí)墩布設(shè)：①該橋梁頂推作業(yè)時(shí)，為避免主梁末端懸挑過(guò)長(zhǎng)，確保其受力平衡，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在箱梁頂推區(qū)域布設(shè)L1～L7#臨時(shí)墩；②L1～L5 由混凝土制作而成；L6～L7 則為鋼管材質(zhì)；③對(duì)各墩頂部高程實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，將其始終控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的?20～0 mm范圍內(nèi)；④鋼管墩根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施質(zhì)量控制。

（2）頂推作業(yè)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)墩身有效連接可通過(guò)桁架梁輔助施工，其施工要點(diǎn)如下：①桁架梁為三角形，其高度為1.5 m，沿橋梁方向節(jié)長(zhǎng)為2 m，主管中心距1.2 m，管徑299 mm，壁厚10 mm，材質(zhì)為鋼管；②墩身桁架布設(shè)時(shí)，先將法蘭端固定牢固，然后頂緊進(jìn)行末端焊接，確保墩身桁架能有效傳遞橋墩變形產(chǎn)生的荷載，起到約束其變形的作用。

（3）滑道設(shè)置：①滑道主要包括墩頂導(dǎo)軌梁及壁厚2 mm 鋼板兩部分，鋼板表面應(yīng)光滑、平整，其粗糙度不得超過(guò)Ra12.5 μm；②導(dǎo)軌梁長(zhǎng)寬分別為3 100 mm、800 mm，在其上方安裝尺寸為30 cm×40 cm×3 cm的耐磨橡膠滑塊，強(qiáng)度應(yīng)高于30 MPa。

（4）導(dǎo)梁安裝：①導(dǎo)梁安裝工序包括安裝導(dǎo)梁、頂推鋼束穿束、布設(shè)橫向限位器等；②該箱梁頂推時(shí)在其上部安裝長(zhǎng)37.5 m 的導(dǎo)梁，分四節(jié)安裝，長(zhǎng)度依次為7.5 m、5 m、12.5 m、12.5 m；③導(dǎo)梁主要由鋼板制作而成，并進(jìn)行平聯(lián)組合。

（5）導(dǎo)梁預(yù)頂：①在正式頂進(jìn)前，應(yīng)先對(duì)導(dǎo)梁實(shí)施頂進(jìn)作業(yè)，保證其不會(huì)出現(xiàn)變形和破壞；②先于1#墩位置進(jìn)行導(dǎo)梁頂進(jìn)，施加200 t 牽引力，確保兩邊同時(shí)頂進(jìn)；③對(duì)導(dǎo)梁受力情況進(jìn)行檢測(cè)，獲取試頂數(shù)據(jù)，并進(jìn)行綜合分析。

（6）試頂：①試頂前應(yīng)先啟動(dòng)主控臺(tái)和泵站電源，通過(guò)主控站調(diào)節(jié)千斤頂運(yùn)行狀態(tài)，試頂長(zhǎng)度以0.5 m 為宜；②試頂時(shí)若出現(xiàn)異常狀況應(yīng)立即停止頂進(jìn)，待故障排除后再進(jìn)行頂進(jìn)。

（7）正式頂推：①采用手動(dòng)模式。油泵控制人員嚴(yán)格按照主控臺(tái)操控者信號(hào)完成溢流閥壓力調(diào)整，啟動(dòng)“前頂進(jìn)”程序后，對(duì)30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%頂推力作用下各結(jié)構(gòu)變形情況實(shí)施檢測(cè)，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理；②若主梁軸線發(fā)生偏離，應(yīng)及時(shí)采用導(dǎo)向、限位功能，進(jìn)行糾偏處理。

（8）落梁就位：待永久墩支座安裝完成后，及時(shí)進(jìn)行箱梁落梁作業(yè)。落梁過(guò)程中通過(guò)16 臺(tái)500 t 千斤頂輔助施工，確保落梁位置準(zhǔn)確。

3.5 質(zhì)量及安全保障措施

（1）在檢測(cè)施工材料的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)原材料質(zhì)量及規(guī)格進(jìn)行全面檢測(cè)，盡可能選擇有質(zhì)量保障，生產(chǎn)規(guī)模較大的實(shí)力材料生產(chǎn)廠商，并建立長(zhǎng)期合作關(guān)系。加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)原材料檢查，對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料嚴(yán)謹(jǐn)核對(duì)出廠證明，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行原材料試驗(yàn)規(guī)程、技術(shù)規(guī)范的指標(biāo)，對(duì)每批次材質(zhì)合規(guī)性進(jìn)行核查，按頻率進(jìn)行抽樣檢查，嚴(yán)禁不合格產(chǎn)品進(jìn)場(chǎng)，確保項(xiàng)目質(zhì)量達(dá)標(biāo)[7]。

（2）建立健全質(zhì)量控制體系。設(shè)置項(xiàng)目經(jīng)理為質(zhì)量控制小組的主要負(fù)責(zé)人，組建包括總工程師、技術(shù)員、現(xiàn)場(chǎng)施工員、施工班組負(fù)責(zé)人等人員的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，合理分工強(qiáng)化職責(zé)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，進(jìn)一步提高技術(shù)交底工作的效率。

（3）完善質(zhì)量監(jiān)督體系，落實(shí)責(zé)任人，強(qiáng)化施工質(zhì)量監(jiān)督人員的責(zé)任意識(shí)。質(zhì)量員作為現(xiàn)場(chǎng)施工的監(jiān)督員，需具備足夠的質(zhì)量管理意識(shí)，嚴(yán)格遵循質(zhì)量管理要求開(kāi)展施工檢驗(yàn)。針對(duì)核心的施工工序，施工質(zhì)量監(jiān)督人員必須全程旁站施工，科學(xué)指導(dǎo)施工，有效確保施工質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量問(wèn)題需第一時(shí)間上報(bào)，采取措施糾正。

（4）質(zhì)檢人員在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程管控，針對(duì)施工中出現(xiàn)的不合格行為，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行制止，并要求整改；針對(duì)施工中的關(guān)鍵控制點(diǎn)，應(yīng)加大旁站、巡視力度，確保工程建設(shè)質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（5）為保障安全監(jiān)督檢查的效果，項(xiàng)目施工安全管理部門(mén)需合理安排施工安全管理工作，科學(xué)分工，提高施工安全管理效果。組建施工安全管理小組，施工現(xiàn)場(chǎng)需安排工作細(xì)致認(rèn)真的施工安全員，全面提升安全管理質(zhì)量，嚴(yán)格根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，開(kāi)展安全管控工作，確保各施工人員嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)[8]。

（6）認(rèn)真開(kāi)展施工安全教育培訓(xùn)?，F(xiàn)階段，很多施工管理人員的安全意識(shí)及專業(yè)素養(yǎng)有待提升，有的缺乏足夠的施工安全管理知識(shí)，甚至很多專職施工安全員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重缺乏，在施工實(shí)踐中無(wú)法做到及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)源，不能針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。因此，需重視施工安全員的安全教育培訓(xùn)，提高其施工安全管理能力及執(zhí)行力度，確保各項(xiàng)安全管控制度得到有效落實(shí)。

4 利用計(jì)算模型進(jìn)行受力分析

控制工作實(shí)施的初期階段，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)及施工方式，通過(guò)分析計(jì)算橋梁結(jié)果和校核設(shè)計(jì)成果對(duì)施工中存在的偏差實(shí)施分析和控制[9-10]。

（1）通過(guò)Midas Civil 有限元模擬系統(tǒng)，并結(jié)合橋梁實(shí)際施工情況，對(duì)施工過(guò)程中橋梁受力狀態(tài)展開(kāi)模擬分析。首先按照施工及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)計(jì)算得出各種狀況下橋梁截面應(yīng)力及變形指標(biāo)，并結(jié)合設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)實(shí)施計(jì)算分析。計(jì)算時(shí)應(yīng)全面考慮施工中存在的臨時(shí)荷載作用及預(yù)應(yīng)力張拉等因素。

（2）施工過(guò)程模擬計(jì)算時(shí)按照施工方式、永久墩和臨時(shí)墩受力情況、施工荷載等設(shè)計(jì)指標(biāo)，而應(yīng)力監(jiān)測(cè)及撓度控制則按照施工過(guò)程中撓度及內(nèi)力得出理論計(jì)算結(jié)果。通過(guò)誤差分析，可有效確保頂推施工的安全性、高效性。其頂推施工時(shí)計(jì)算模型如圖1 所示。

圖1 頂推施工階段計(jì)算模型

（3）頂推計(jì)算時(shí)，以頂推1 m 為一個(gè)施工步驟，全程0～95 m，準(zhǔn)確計(jì)算出各步驟下導(dǎo)梁、主梁、主墩、臨時(shí)墩等各斷面應(yīng)力及變形量，其應(yīng)力及變形最大位置則為頂推控制斷面，該斷面施工步驟即為頂推施工時(shí)的最不利工況，其控制應(yīng)力及控制工況如表1 所示。

表1 頂推過(guò)程中重要構(gòu)件的控制應(yīng)力與控制工況

5 結(jié)論

綜上所述，預(yù)應(yīng)力箱梁頂推施工技術(shù)對(duì)我國(guó)交通運(yùn)輸及橋梁工程建設(shè)發(fā)展具有極為重要的作用。傳統(tǒng)橋梁施工時(shí)，通常因施工技術(shù)限制造成橋梁失穩(wěn)和傾覆，嚴(yán)重威脅施工安全。為此，該文結(jié)合傳統(tǒng)橋梁施工技術(shù)，針對(duì)連續(xù)箱梁橋頂推施工技術(shù)展開(kāi)綜合探究，分析總結(jié)了其施工技術(shù)要點(diǎn)。針對(duì)跨越現(xiàn)狀鐵路線等復(fù)雜環(huán)境下的橋梁施工，箱梁頂推技術(shù)是最為科學(xué)高效的施工方式。采用此技術(shù)能有效降低對(duì)現(xiàn)狀交通的影響，并能顯著提高施工質(zhì)量和施工安全，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和可行性。