公路橋梁鋼箱梁頂推施工技術(shù)探討

劉業(yè)雄

摘 要：本文結(jié)合工程實(shí)例，分析介紹了公路橋梁鋼箱梁頂推技術(shù)方案，從頂推施工臨時(shí)設(shè)施、梁段頂推、施工監(jiān)測(cè)三方面對(duì)頂推施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；鋼箱梁；頂推施工技術(shù)；施工監(jiān)測(cè)

1 工程概況

湖南某公路橋梁跨越高速公路地段設(shè)計(jì)為四跨一聯(lián)單箱單室的鋼梁，其中C橋跨徑布置為(20+32+34+25)m，鋼箱梁與線路呈135°交角，鋼梁頂板寬度10.5m，底板寬度5.5m，底板水平，箱梁中心線處梁高1.8m，頂板設(shè)有6％橫坡。鋼箱梁地段平曲線半徑R=240m，豎曲線半徑R=1850m，左側(cè)縱坡3.078％，右側(cè)縱坡4.000％，豎曲線頂點(diǎn)位于本聯(lián)箱梁中間。橋梁各孔跨分別設(shè)置2、9、11mm及6mm的拱度，拱度線形為圓曲線。鋼箱梁中心線與線路中線相距1.75m。鋼箱梁在工廠加工時(shí)分11段，其中第一段長10.472m，最后一段長10.265m，其余段均為9.22m。

2 頂推方案

為保證該高速公路雙向8車道的交通暢通，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，在高速公路北側(cè)橋位處搭設(shè)臨時(shí)墩，分段拼裝鋼箱梁并從北向南實(shí)施頂推。其中鋼箱梁最前端一段作為嵌補(bǔ)梁段，待其余鋼箱梁頂推至設(shè)計(jì)位置落梁后，再采用汽車吊安裝嵌補(bǔ)梁段。具體實(shí)施步驟為：第一次在支墩上拼裝前導(dǎo)粱及4段鋼粱，頂推20m；第二次依次拼裝2段鋼梁，頂推30m；第三次依次拼裝3段鋼梁，頂推30m；第四次安裝尾端一個(gè)梁段，頂推15m后拆除前導(dǎo)梁，將其安裝在最后端鋼梁的尾部，繼續(xù)頂推直至設(shè)計(jì)位置止，拆除導(dǎo)梁并落梁，最后汽車吊安裝嵌補(bǔ)梁段。

3 頂推施工工藝及方法

3．1頂推施了工臨時(shí)設(shè)施

臨時(shí)墩設(shè)計(jì)與施工。臨時(shí)墩除滿足鋼箱梁拼裝平臺(tái)外，還要兼作對(duì)鋼箱梁實(shí)施空間曲線頂推之用。因此，在設(shè)計(jì)臨時(shí)墩時(shí)，既要考慮其能承受頂推時(shí)的最大豎向荷載和最大水平力，又要考慮滿足鋼箱梁在頂推過程中沿同半徑平面圓曲線和同曲率凸形豎曲線軌跡前進(jìn)要求。同時(shí)，還要考慮頂梁千斤頂安放位置、橫向限位裝置，以及施焊及接送滑板人員的工作平臺(tái)等因素。

1)臨時(shí)墩結(jié)構(gòu)

本橋臨時(shí)墩均設(shè)計(jì)為φ500×8鋼管柱，用Q235鋼板卷制。1組臨時(shí)墩共由4根鋼管柱組成，柱間用[16槽鋼作剪刀撐連接，柱頂設(shè)置用于固定下滑道的鋼支座。考慮到拼裝鋼箱梁過程中需要設(shè)置頂升千斤頂，同時(shí)提高臨時(shí)墩抗推能力，在每組支墩頂部縱向設(shè)置2根140縱梁。位于橋墩處的臨時(shí)墩，其墩頂用塑鋼與橋梁支座墊石進(jìn)行連接。

2)臨時(shí)墩基礎(chǔ)

臨時(shí)墩基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，根據(jù)地基實(shí)際承載力(120kpa)及最大豎向荷載(一般墩為850KN，中央分隔帶處為1760KN)，確定一般臨時(shí)墩2個(gè)分離式基礎(chǔ)，尺寸為4m×2m×1.2m。基礎(chǔ)混凝土按照C25控制。在基礎(chǔ)混凝土施工時(shí)預(yù)埋M25地腳螺栓，鋼管柱與基礎(chǔ)栓接。中央分隔帶處臨時(shí)墩基礎(chǔ)充分利用匝道橋承臺(tái)。臨時(shí)墩確定后，根據(jù)頂推工況對(duì)其進(jìn)行承載力和抗傾覆驗(yàn)算。

3)支架搭設(shè)

按照臨時(shí)墩布置圖用全站儀測(cè)放各個(gè)臨時(shí)墩位置，并對(duì)地基進(jìn)行處理，隨后按常規(guī)澆筑基礎(chǔ)C25混凝土；待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后安裝鋼管柱，采用[16槽鋼設(shè)置好縱橫向水平支撐和剪刀撐。臨時(shí)支墩安裝時(shí)精度：垂直度≤1％：頂面高程0～-10mm。

滑動(dòng)和導(dǎo)向裝置。滑動(dòng)裝置主要由下滑道、上滑道組成。

1)滑道位置

頂推滑道設(shè)置在腹板下方的底板附近，并對(duì)腹板下部設(shè)三角形加勁肋，同時(shí)在頂推滑道中心位置沿縱通長設(shè)80cm的高肋板進(jìn)行加強(qiáng)，以防止鋼箱梁的變形。

2)下滑道

下滑道由滑道梁，下滑板組成。滑道梁為2根2b槽鋼，下滑道有效長度2.0m，寬度30cm。

下滑板由5塊500×500×20鋼板組成，每塊鋼面外包1mm厚不銹鋼板。

3)上滑塊

上滑塊為一面貼聚四氟乙烯、內(nèi)部設(shè)兩層鋼板的橡膠板，其規(guī)格為400×200×20。下滑板和上滑板共同組成頂推摩擦，在頂推千斤頂?shù)淖饔孟拢瑢?shí)施鋼箱梁的頂推前進(jìn)。

4)導(dǎo)向裝置

為方便鋼箱梁節(jié)段拼裝時(shí)的橫向定位和頂推的導(dǎo)向，在臨時(shí)墩下滑道板外側(cè)設(shè)置了導(dǎo)向裝置(橫向限位器)。導(dǎo)向裝置主要由鋼軸、螺母、墊片及導(dǎo)向輪組成。通過鋼軸及螺母將導(dǎo)向輪固定在下滑道鋼板面上。

5)下滑道安裝

下滑道加工好后，用吊車整體就位在鋼管柱頂部的支座上，檢查滑道頂面高程，必要時(shí)用鋼板進(jìn)行調(diào)整，符合要求后再將滑道梁與支座焊接。

導(dǎo)梁。導(dǎo)梁長度一般為頂推跨徑的0.6～0.7倍，本橋鋼導(dǎo)梁長度內(nèi)側(cè)20m、外側(cè)22m，其截面為工字形鋼板梁。導(dǎo)梁頂板、底板厚度20mm，腹板厚度16～12mm。導(dǎo)梁高度及線形與鋼箱梁相同，并與鋼箱梁腹板栓接。考慮到導(dǎo)梁上墩時(shí)要設(shè)置千斤頂頂升，導(dǎo)梁前端做棄門。

3．2梁段頂推

頂推方式。為減小橋墩承受的水平力，考慮到平曲線及豎曲線頂推，本橋選擇多點(diǎn)拉桿工連續(xù)頂推，即2臺(tái)千斤頂分別固定于G匝道19號(hào)墩、20號(hào)墩。

牽引裝置。根據(jù)頂推最大水平力，選擇2臺(tái)ZLD-100自動(dòng)連續(xù)千斤頂提供水平動(dòng)力。位桿采用3根中φ15.24鋼絞線和自動(dòng)錨具。拉錨器采用Q235鋼板組焊而成，設(shè)置在鋼梁底橫向中心線處的橫隔板部位。拉錨器與鋼箱梁板拴接。鋼箱梁加工工時(shí)，事先在底板上打好固定拉錨器的栓孔。

分段拼裝及頂推

第一步：安裝G2～G5共4個(gè)梁段和導(dǎo)梁。用1臺(tái)250t汽車吊分別將C2～5梁段吊裝在支架上，調(diào)整鋼箱梁高程、線形，焊縫焊接，檢測(cè)。安裝前導(dǎo)梁并對(duì)梁段補(bǔ)涂裝。

第二步：頂推鋼箱梁C2～C5梁段前移20m。操作頂推泵站，由2臺(tái)千斤頂緩緩給鋼箱梁施力，鋼箱梁隨之向前滑動(dòng)。在頂推過程中隨時(shí)觀察滑板情況，一旦出現(xiàn)滑板脫空時(shí)，暫停頂推，及時(shí)在滑板與梁底間加墊鋼板。當(dāng)最前端滑板滑出后，及時(shí)從尾部喂新送滑板。

第三步：拼裝G6、G7梁段。用同樣的方法吊裝G6、G7分段，調(diào)整鋼箱梁高程、線形，焊接好接頭焊縫，隨后安裝G6、G7梁段的翼緣板和鋼護(hù)欄，并進(jìn)行涂裝。

第四步：第二次頂推鋼箱梁前進(jìn)30m。繼續(xù)頂推鋼箱梁，當(dāng)導(dǎo)梁伸進(jìn)中央分隔帶臨時(shí)墩下滑道約40cm時(shí)，暫停頂推，用豎向千斤頂將導(dǎo)梁前端頂起一定高度(千斤頂下端墊上聚四氟乙烯滑板)，接著繼續(xù)便推0.5～1m暫停，在導(dǎo)梁下端安裝滑板，拆除導(dǎo)梁上墩用的千斤頂，繼續(xù)頂推，直至梁段前移30m止。

第五步：吊裝G8～G10分段，并頂推30m。具體方法同前。

第六步：吊裝G11梁段，頂推前進(jìn)20m。用汽車吊吊裝G11梁段，繼續(xù)向前頂推15m，并逐節(jié)拆除導(dǎo)梁。最后安裝尾梁，繼續(xù)頂推前進(jìn)5m，使鋼箱梁達(dá)到設(shè)計(jì)位置，拆除尾梁。

第七步：落梁，安裝支座。調(diào)整梁端線、梁邊線精度滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求后，用千斤頂起梁，準(zhǔn)確量測(cè)支座位置及上座板螺栓孔位置后安裝支座，支座位置、高程經(jīng)復(fù)核無誤，均速緩慢的落梁于永久支座上。

第八步：安裝最前端G1段鋼梁。測(cè)量G1長度，必要時(shí)切割余量，符合設(shè)計(jì)要求后吊裝最后C1分段，并焊接。安裝G1等梁段翼緣板和鋼護(hù)欄，噴涂最后面漆。

3．3施工監(jiān)控

為確保頂推過程中鋼箱梁、橋墩及臨時(shí)墩的安全，頂推全過程進(jìn)行監(jiān)控。

橫向位移監(jiān)控 。在導(dǎo)道梁頂面，鋼箱梁頂板中線位置每隔10～20m固定一個(gè)小棱鏡，分別在頂推前、頂推中、頂推中、頂推就位后采用全站儀觀測(cè)小棱鏡，根據(jù)測(cè)設(shè)的小棱鏡位置推斷鋼箱梁及導(dǎo)梁的橫向位移偏差。用同樣的方法，對(duì)臨時(shí)墩頂部位移進(jìn)行監(jiān)控。

鋼箱梁、橋墩、臨是墩應(yīng)力監(jiān)測(cè)。在墩底部、鋼箱梁度板底部等部位安裝應(yīng)力計(jì)，實(shí)測(cè)應(yīng)力，并與設(shè)計(jì)規(guī)定值對(duì)比。落梁時(shí)永久支座反力的監(jiān)測(cè)。在永久支座處設(shè)置應(yīng)力計(jì)，落梁時(shí)對(duì)各永久支座的支反力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整支座高程。

4質(zhì)量控制及安全措施

臨時(shí)墩滑道安裝時(shí)，相鄰墩高程差控制在±2mm以內(nèi)，同墩兩滑道高程差控制在土±以內(nèi)。梁頂升最大高度及反力不得超過設(shè)計(jì)規(guī)定值。鋼梁施工質(zhì)量控制以相關(guān)的設(shè)計(jì)文件及技術(shù)規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。頂推速度控制在10～15cm/min。

頂推作業(yè)時(shí)對(duì)鋼箱梁、臨時(shí)墩、導(dǎo)梁、橋墩實(shí)施監(jiān)控，確保結(jié)構(gòu)安全。位于既有道路地段的鋼箱梁在實(shí)施頂推前完成護(hù)欄及鋼結(jié)構(gòu)表面防護(hù)等施工，以防后續(xù)施工時(shí)對(duì)行車帶來安全隱患。在支墩兩側(cè)用鋼管搭設(shè)人行通道，并設(shè)置護(hù)欄，安裝防落網(wǎng)，確保鋼梁焊接和頂推時(shí)作業(yè)人員高空安全。中央分隔帶中墩四周設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，防止物品墜入行車道。在作業(yè)地段設(shè)置施工警示牌。

結(jié)束語

綜上所述，該公路橋梁的鋼箱梁采用空間曲線頂推技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越高速公路施工，該法與支架拼裝法相比盡管在施工投入方面相差不大，但其最大的優(yōu)勢(shì)在于不需要進(jìn)行交通管制，可以減少交通防護(hù)設(shè)施費(fèi)，確保既有道路交通暢通。