鋼箱梁頂推施工技術(shù)分析

摘要 該文主要針對(duì)鋼箱梁頂推施工技術(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)案例分析法、理論研究法、資料調(diào)研法等展開(kāi)具體化探索，結(jié)合相關(guān)案例來(lái)明確鋼箱梁頂推施工基本步驟，包括施工準(zhǔn)備、鋼支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、鋼桁梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝等，梳理各施工環(huán)節(jié)要點(diǎn)內(nèi)容，提升對(duì)施工過(guò)程中的質(zhì)量、安全控制，以此來(lái)保證鋼箱梁頂推施工穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明：嚴(yán)控鋼箱梁頂推施工流程，可為工程穩(wěn)定推進(jìn)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)，為施工過(guò)程增加一層保障，并為相關(guān)研究提供可靠參考。

關(guān)鍵詞 鋼箱梁；頂推施工；技術(shù)途徑

中圖分類(lèi)號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）19-0087-03

0 引言

該研究主要是關(guān)于鋼箱梁頂推施工技術(shù)相關(guān)研究資料的整合、分析，并提出新的技術(shù)應(yīng)用方法，使其能更加契合工程項(xiàng)目特征。對(duì)比其他研究結(jié)果，該文直接結(jié)合相關(guān)案例推進(jìn)施工操作，使得出的結(jié)論更具可信度、真實(shí)度，并能較好地引入到其他工程實(shí)際中，提升施工效果。

1 案例分析

該項(xiàng)目工程為某大橋A，已知橋梁A62～63橋墩為門(mén)式橋墩，上部柱是鋼結(jié)構(gòu)、墩身混凝土結(jié)構(gòu)，插入式連接，其中插接長(zhǎng)度5 m，整體是混合結(jié)構(gòu)，其中蓋梁是箱形鋼結(jié)構(gòu)，梁高×梁寬（2.8 m×3.3 m）測(cè)量外輪廓尺寸，縱橋向厚度×順橋向厚度（40 cm×30 cm），參數(shù)詳情如下表1所示。鋼蓋梁工程以頂推法展開(kāi)，在施工時(shí)需協(xié)調(diào)好各方關(guān)系，設(shè)定各階段作業(yè)時(shí)間，減少外界因素影響。

2 鋼箱梁頂推施工技術(shù)實(shí)施途徑

鋼箱梁頂推施工結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

具體如下：

（1）運(yùn)輸準(zhǔn)備：在運(yùn)輸作業(yè)前，檢查運(yùn)輸路線(xiàn)上的涵洞、橋梁等結(jié)構(gòu)，保證其承載能力、尺寸可讓各類(lèi)構(gòu)件、機(jī)械設(shè)備通過(guò)；設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)，清除路障、看管電纜，由專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)指揮構(gòu)件裝卸；進(jìn)行支架下地基處理，達(dá)到技術(shù)要求；各項(xiàng)操作前，做好技術(shù)交底；制定吊裝方案，保證可靠、可行、安全。

（2）吊裝施工準(zhǔn)備：方法如表2所示，保證吊裝穩(wěn)步展開(kāi)。

（3）頂推施工準(zhǔn)備：結(jié)合場(chǎng)地條件設(shè)定頂推方案，盡量減少水上支墩數(shù)量、水上作業(yè)，針對(duì)設(shè)置鋼管樁的情況，橫推就位后布置足量臨時(shí)支墩，保證鋼箱頂推跨徑達(dá)到通航標(biāo)準(zhǔn)；在頂推長(zhǎng)度相對(duì)較大時(shí)，綜合考慮鋼箱在懸鏈條上所處位置，選擇一端拉拔方式；在各墩頂鋼板胎架頂面標(biāo)高布設(shè)在懸鏈條上時(shí)，進(jìn)行臨時(shí)墩設(shè)計(jì)，考慮各墩可承載水平力，嚴(yán)控平臺(tái)上的拼裝線(xiàn)形，減少因線(xiàn)形誤差所引發(fā)的次內(nèi)力；進(jìn)行鋼箱頂推時(shí)，針對(duì)局部壓應(yīng)力、拉應(yīng)力，提前驗(yàn)算，以防構(gòu)件變形。

2.2 鋼支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)思路：以混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)為拼裝支架基礎(chǔ)，縱移基礎(chǔ)選擇長(zhǎng)×寬×高（74.7 m×4 m×0.5 m）規(guī)格的鋼筋混凝土，并在下方回填磚渣、夯實(shí)處理，檢測(cè)地基容許承載力>108 kPa；所用鋼桁梁在鋼支架上完成拼裝，其中支架體系包括縱梁、橫梁、鋼管支架、基礎(chǔ)部分等，支架則包括水中支架、陸地支架，滿(mǎn)足不同環(huán)境所需[2]。

（2）陸地支架：準(zhǔn)備16列鋼柱，布置鋼支架縱橋，4根鋼柱布置鋼支架橫橋，其中兩根為一組，每組側(cè)向長(zhǎng)度、縱向長(zhǎng)度分別為1.5 m、5 mφ609×12 mm螺紋焊鋼管，鋼管內(nèi)部布置剪力撐，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性。

（3）水中鋼支架：布置8列縱移支架，橫向單側(cè)3組一根，2 m間距，兩組間距16 m，單根鋼管樁35 m、柱底標(biāo)高26 m，在鋼管樁間布設(shè)兩道上下間距2.6 m的剪刀撐。

（4）整體化設(shè)計(jì)：陸地鋼支架上布設(shè)45C工字鋼橫梁，水中鋼支架布設(shè)40C工字鋼橫梁，滿(mǎn)足不同需求，其中滑道梁按照箱式結(jié)構(gòu)布置，岸上鋼支架縱移滑道高×寬（50 cm×60 cm），水中高×寬（70 cm×60 cm），布置在左、右兩側(cè)的縱梁距離16 m，鋼支架整體長(zhǎng)度zljpKGG+zHIe0X3NTK3t7A==83.5 m，縱向、橫向采取平坡設(shè)計(jì)。

2.3 鋼桁梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝

（1）導(dǎo)梁拼裝：在施工地面布置好若干高×寬（6 m×6 m）的導(dǎo)梁，按照既定流程組裝為框架結(jié)構(gòu)，檢查無(wú)質(zhì)量問(wèn)題后，吊裝到縱移滑道，豎桿底部布設(shè)重物移運(yùn)器；按照上述流程拼接高×寬（12 m×6 m）的導(dǎo)梁，吊裝、轉(zhuǎn)移；緊固導(dǎo)梁上的高強(qiáng)度螺栓，讓其達(dá)到扭矩值標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)手拉倒鏈葫蘆前拉導(dǎo)梁，讓縱向滑道、導(dǎo)梁下弦中心線(xiàn)對(duì)齊，拖拉導(dǎo)梁到指定位置后，再將其緊固在滑道梁上[3]。

（2）橋面系拼裝：將下弦桿吊裝至拼裝支架，安裝下弦桿對(duì)應(yīng)桿件，通過(guò)導(dǎo)鏈葫蘆、千斤頂微調(diào)桿件，臨時(shí)固定；安裝橋面板體系、弦桿主橫梁、次橫梁，緊固各個(gè)安裝沖釘、接頭螺栓。

（3）上平聯(lián)、斜腹桿拼裝：選定預(yù)拼區(qū)域，將各個(gè)腹桿依次吊裝到拼裝支架上；調(diào)整各支點(diǎn)標(biāo)高、鋼桁梁設(shè)計(jì)線(xiàn)形，緊固各個(gè)桿件的沖釘、接頭螺栓。

（4）橋門(mén)架拼裝：按照既定方案安裝上平聯(lián)、橋門(mén)架，讓上部整體結(jié)構(gòu)完成閉合；調(diào)整支架上不同支點(diǎn)標(biāo)高，確保鋼桁架下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量過(guò)關(guān)，調(diào)整設(shè)計(jì)線(xiàn)形，緊固各個(gè)桿件的沖釘、接頭螺栓。

（5）其他桿件拼裝：按照拼裝順序組裝其他桿件，緊固接頭螺栓。

2.4 頂推系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）設(shè)置重物移運(yùn)器：在鋼桁架、導(dǎo)梁各處節(jié)點(diǎn)布置重物移運(yùn)器，調(diào)整移運(yùn)器上鋼支架高度，確定下弦預(yù)拱度，避免下弦、移運(yùn)器不同步，為保護(hù)鋼桁梁涂裝層，可通過(guò)在調(diào)節(jié)段頂端布置厚橡膠墊來(lái)增加摩擦力，或者是用高栓將移運(yùn)器布置在下弦桿節(jié)點(diǎn)處。

（2）設(shè)置導(dǎo)梁：鋼桁梁前段布設(shè)主桁裝置導(dǎo)梁，其中鋼桁架跨度64 m，為保證導(dǎo)梁作用效果，取24 m長(zhǎng)度，以300 mm×300 mm型鋼桿件組成，中間布設(shè)2.5 m寬橫撐，橫向間距15.8 m，高度方向規(guī)劃為變截面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)梁前、后段長(zhǎng)×高分別是（6 m×6 m）、（6 m×12 m），通過(guò)連接板焊接主梁、導(dǎo)梁節(jié)點(diǎn)，結(jié)合一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展探傷檢查；接應(yīng)支撐點(diǎn)布設(shè)于導(dǎo)梁最前端，在縱梁端頭處布設(shè)重物移運(yùn)器，再在其上放置螺旋千斤頂，用于卡座固定；將導(dǎo)梁最前端轉(zhuǎn)移到鋼支架上，通過(guò)千斤頂支撐導(dǎo)梁，讓導(dǎo)梁、螺旋千斤頂、重物轉(zhuǎn)移器緊隨鋼桁架移動(dòng)。

（3）裝設(shè)頂推設(shè)定：選擇DTS頂推設(shè)備，布設(shè)在鋼桁梁左、右下弦桿尾部，其中頂推裝置組成單位包括：控制臺(tái)、泵站、液壓反力架、頂推千斤頂?shù)?，將頂推千斤頂油缸端布設(shè)在鋼梁尾部，連接液壓反力架、活塞桿端，通過(guò)銷(xiāo)子緊固縱向滑道、液壓反力架，充當(dāng)千斤頂頂推鋼梁的支點(diǎn)，在完成一段距離的頂推后，松開(kāi)銷(xiāo)子，發(fā)現(xiàn)千斤頂活塞回縮，帶動(dòng)反力架移動(dòng)，完成回縮后，再次緊固定液壓反力架，往返重復(fù)上述過(guò)程，讓鋼梁逐步頂推到位。

（4）設(shè)置導(dǎo)向輪：頂推鋼桁架過(guò)程中，在所有節(jié)點(diǎn)處布設(shè)重物轉(zhuǎn)移器，轉(zhuǎn)移器上裝設(shè)導(dǎo)向輪，讓導(dǎo)向輪、縱梁間保持15 mm距離，如此能讓移運(yùn)器在橫梁上保持穩(wěn)定滑動(dòng)[4]。

2.5 頂推施工

（1）試頂推：進(jìn)行鋼桁架試驗(yàn)，加固處理，對(duì)鋼桁架展開(kāi)試頂推試驗(yàn)，測(cè)試頂推體系、支架結(jié)構(gòu)可靠、穩(wěn)定性；設(shè)定1 m頂推距離、10 min頂推時(shí)間，記錄試頂推過(guò)程中泵站壓力表上的數(shù)據(jù)，基于此計(jì)算鋼橫梁頂推力，再計(jì)算下滑道、重物移運(yùn)器間摩擦系數(shù)，進(jìn)行頂推力調(diào)整、控制；初始狀態(tài)下，在鋼支架上拼裝鋼梁，在各節(jié)點(diǎn)單側(cè)布置重物移運(yùn)器，鋼橫梁下弦桿尾部布置底座、千斤頂支撐，再將其焊接為整體，滑道尾部布設(shè)千斤頂反力架，形成完善的頂推體系，進(jìn)行試頂推，檢查有無(wú)錯(cuò)漏并及時(shí)調(diào)整[5]。

（2）正式頂推：起頂，通過(guò)豎向千斤頂開(kāi)啟支撐油缸，讓鋼箱梁受到頂推作用力而脫離支撐結(jié)構(gòu)；前移，通過(guò)水平千斤頂開(kāi)啟頂推油缸，讓鋼箱梁、支撐結(jié)構(gòu)同步前移，觀察到頂推油缸走完行程后停止；落梁，通過(guò)豎向千斤頂開(kāi)啟支撐油缸，讓鋼箱梁、支撐結(jié)構(gòu)同步下移，在觀察到鋼箱梁平穩(wěn)落到臨時(shí)承載結(jié)構(gòu)上位置，可以發(fā)現(xiàn)此時(shí)支撐結(jié)構(gòu)已經(jīng)與鋼箱梁分離；復(fù)位，通過(guò)水平千斤頂開(kāi)啟頂推油缸，讓支撐結(jié)構(gòu)移動(dòng)到原來(lái)位置，頂推油缸歸位。按照上述四個(gè)步驟重復(fù)操作，可將鋼箱梁頂推到預(yù)定設(shè)計(jì)位置。

2.6 落梁施工

鋼桁架東西兩側(cè)將橋墩頂面充當(dāng)落梁平臺(tái)，觀察到鋼桁架頂推就位后，檢測(cè)落梁高度1.03 m，引入間隔交替落梁法，確保兩橋墩支點(diǎn)高差≤8 cm，每次落梁高度≤10 cm，頂落梁時(shí)加裝保險(xiǎn)裝置，可隨千斤頂活塞起落發(fā)揮作用，為提升落梁過(guò)程安全程度，確保各梁端兩側(cè)支點(diǎn)起落量一致，控制千斤頂行程≤80%有效行程。將千斤頂布設(shè)在鋼桁梁下弦桿內(nèi)側(cè)大約2 500 mm位置，增加鋼桁架橫梁強(qiáng)度，在橫梁底板處焊接鋼板長(zhǎng)×寬×高（1.1 m×0.8 m×5 cm），分別在橫梁腹板兩側(cè)焊接6塊鋼板長(zhǎng)×寬×高（1.0 m×0.4 m×3 cm），設(shè)定20 cm橫向間距，在鋼梁接觸面、千斤頂間布置橡RkGxvwX883vPCkojpAd2kg==膠板。橋墩墩頂上布設(shè)千斤頂，墩頂、油缸底部之間布設(shè)落梁鋼板、調(diào)節(jié)墩，用膨脹螺栓連接、緊固墩頂、落梁墩，注意連接前檢測(cè)落梁墩垂直度，避免造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，根據(jù)各千斤頂油壓值，計(jì)算起頂力，獲取各墩實(shí)測(cè)支反力Ri，單位：MN。計(jì)算實(shí)測(cè)梁重G1，單位：TAR2L3FLF1l27v9U4FFxuA==kg。具體如下式1所示：

G1=ΣRi （1）

再根據(jù)計(jì)算梁重G（kg）、設(shè)計(jì)支反力Ri（N）、實(shí)測(cè)梁重G2（kg）。計(jì)算出各支點(diǎn)的理想支反力（即在實(shí)測(cè)梁重情況下各支點(diǎn)應(yīng)該承受的支反力）Rm（MN）。如下式2所示：

Rm=RiG1/G2 （2）

3 鋼箱梁頂推施工技術(shù)控制

3.1 質(zhì)量控制

（1）同步性控制：通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)步履式頂推設(shè)備加以控制，保證載荷均衡、同步位移，嚴(yán)控頂推載荷差值≤10%，確保位移同步性精度在2～4 mm區(qū)間，如果步履式頂推在工作中發(fā)生同步性異常，所用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出告警信息，下達(dá)指令，頂推設(shè)備停止操作，進(jìn)行及時(shí)處理。

（2）頂推糾偏：開(kāi)始頂推施工后，在臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)、墩旁支架作用下，會(huì)讓鋼箱梁重量緩緩轉(zhuǎn)移到樁體，為保障頂推質(zhì)量，可通過(guò)BIM技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等分析受力承臺(tái)、樁基在不斷階段參數(shù)變化，保證受力承臺(tái)、樁基剛度達(dá)到頂推時(shí)水平推力、豎向壓力標(biāo)準(zhǔn)要求；再結(jié)合橋梁鋼箱梁施工標(biāo)準(zhǔn)，核對(duì)各類(lèi)參數(shù)有無(wú)異常偏差，糾偏處理，可有效提升鋼箱梁頂推施工質(zhì)量。

（3）中線(xiàn)精度控制：在鋼箱梁頂推施工時(shí)，需預(yù)制、拼裝鋼箱梁階段，嚴(yán)控拼裝參數(shù)、中線(xiàn)精度，在鋼箱梁階段內(nèi)布設(shè)四個(gè)中線(xiàn)標(biāo)記，鋼箱梁階段底部布設(shè)三個(gè)標(biāo)記，通過(guò)經(jīng)緯儀檢測(cè)鋼箱梁階段中線(xiàn)、底部標(biāo)記是否吻合，如果誤差>5 mm，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，以此來(lái)保證頂推施工質(zhì)量。

3.2 安全控制

（1）準(zhǔn)備環(huán)節(jié)：在滑道安裝時(shí)，關(guān)注其高程差，控制差值在1～2 mm區(qū)間內(nèi)，臨時(shí)墩高程差≤2 mm，以防因滑道高程差過(guò)大而造成頂推移動(dòng)不平衡，造成安全事故，核檢材料質(zhì)量，嚴(yán)控各類(lèi)材料進(jìn)貨、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、檢驗(yàn)流程。

（2）頂推環(huán)節(jié)：嚴(yán)控頂推速度，維持在4～6 m/h之間，避免因頂推速度過(guò)快而出現(xiàn)滑落事故；利用監(jiān)控裝置嚴(yán)控頂推過(guò)程，出現(xiàn)事故時(shí)及時(shí)應(yīng)對(duì)；在頂推現(xiàn)場(chǎng)布置防護(hù)欄、防落網(wǎng)、警示標(biāo)志等，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)；施工前組織各施工主體開(kāi)展安全交底，提升安全管理力度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)鋼箱梁頂推施工中涉及的施工準(zhǔn)備技術(shù)、鋼支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等展開(kāi)了深入分析，各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用流程是基于案例特征提出的，故而具備較高的可行性，又因案例中提出的工程并無(wú)較多特殊之處，故而提出的技術(shù)應(yīng)用方法具備較大的普遍性，實(shí)用價(jià)值較高。與其他研究項(xiàng)目的不同之處在于提出了質(zhì)量、安全控制措施，關(guān)注同步性控制、頂推糾偏等工作，對(duì)于工程穩(wěn)定推進(jìn)起到保障作用。但安全控制環(huán)節(jié)相對(duì)簡(jiǎn)略，難以有效解決施工中復(fù)雜異常的安全問(wèn)題，后續(xù)研究還需集中在安全問(wèn)題識(shí)別、分類(lèi)、應(yīng)對(duì)措施制定等方面，以此來(lái)避免出現(xiàn)安全事故。

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收稿日期：2024-07-30

作者簡(jiǎn)介：黎溥逵（1989—），男，本科，助理工程師，研究方向：橋梁工程。