公路橋梁鋼箱梁頂推施工技術

白　云

摘 要:本文結合工程實例,分析介紹了公路橋梁鋼箱梁頂推技術方案,從頂推施工臨時設施、梁段頂推、施工監測三方面對頂推施工技術及質量控制措施進行了詳細闡述。

關鍵詞:公路橋梁;鋼箱梁;頂推施工技術;施工監測

1 工程概況

某公路橋梁跨越高速公路地段設計為四跨一聯單箱單室的鋼梁,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,左側縱坡3.078%,右側縱坡4.000%,豎曲線頂點位于本聯箱梁中間。橋梁各孔跨分別設置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,根據現場施工條件,在高速公路北側橋位處搭設臨時墩,分段拼裝鋼箱梁并從北向南實施頂推。其中鋼箱梁最前端一段作為嵌補梁段,待其余鋼箱梁頂推至設計位置落梁后,再采用汽車吊安裝嵌補梁段。具體實施步驟為:第一次在支墩上拼裝前導粱及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梁段,頂推15m后拆除前導梁,將其安裝在最后端鋼梁的尾部,繼續頂推直至設計位置止,拆除導梁并落梁,最后汽車吊安裝嵌補梁段。

為減輕前端鋼梁自重,頂推時前方跨鋼箱梁的翼緣板及防撞護欄暫不安裝,待鋼梁就位后再安裝。

3 頂推施工工藝及方法

3.1頂推施了工臨時設施

3.1.1臨時墩設計與施工

臨時墩除滿足鋼箱梁拼裝平臺外,還要兼作對鋼箱梁實施空間曲線頂推之用。因此,在設計臨時墩時,既要考慮其能承受頂推時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要求。同時,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等因素。

1)臨時墩結構

本橋臨時墩均設計為φ500×8鋼管柱,用Q235鋼板卷制。1組臨時墩共由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置頂升千斤頂,同時提高臨時墩抗推能力,在每組支墩頂部縱向設置2根140縱梁。位于橋墩處的臨時墩,其墩頂用塑鋼與橋梁支座墊石進行連接。

2)臨時墩基礎

臨時墩基礎采用鋼筋混凝土擴大基礎,根據地基實際承載力(120kpa)及最大豎向荷載(一般墩為850KN,中央分隔帶處為1760KN),確定一般臨時墩2個分離式基礎,尺寸為4m×2m×1.2m。基礎混凝土按照C25控制。在基礎混凝土施工時預埋M25地腳螺栓,鋼管柱與基礎栓接。中央分隔帶處臨時墩基礎充分利用匝道橋承臺。臨時墩確定后,根據頂推工況對其進行承載力和抗傾覆驗算。

3)臨時墩布置

臨時墩沿線中線徑向布置,除各組臨時墩平面滿足與鋼箱梁相同半徑(R=240m)的圓曲線線形外,滑道面高程還必須滿足豎向圜曲線(R=P850m)線形要求。

根據鋼箱梁在頂推中處于最大懸臂34m時滿足抗傾覆系數1.5,以及鋼箱梁分段長度(9.22m),確定拼裝地段臨時墩縱向中心間距10m,每組臨時墩鋼管柱橫向間距5.15m,縱向間距2m。G匝道橋需要布設11組。鋼箱梁的頂推高程與設計落梁高程相同。

4)支架搭設

按照臨時墩布置圖用全站儀測放各個臨時墩位置,并對地基進行處理,隨后按常規澆筑基礎C25混凝土;待混凝土達到一定強度后安裝鋼管柱,采用[16槽鋼設置好縱橫向水平支撐和剪刀撐。臨時支墩安裝時精度:垂直度≤1%:頂面高程0～-10mm。

3.1.2滑動和導向裝置

滑動裝置主要由下滑道、上滑道組成。

1)滑道位置

頂推滑道設置在腹板下方的底板附近,并對腹板下部設三角形加勁肋,同時在頂推滑道中心位置沿縱通長設80cm的高肋板進行加強,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。

考慮到鋼箱梁在頂推過程中上滑塊可能會出現擠壓卡住現象,需要起頂鋼箱梁。故在每側滑道梁的兩旁卻設有吊籃,吊籃內可安放50t液壓千斤頂以備用。

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、內部設兩層鋼板的橡膠板,其規格為400×200×20。下滑板和上滑板共同組成頂推摩擦,在頂推千斤頂的作用下,實施鋼箱梁的頂推前進。

4)導向裝置

為方便鋼箱梁節段拼裝時的橫向定位和頂推的導向,在臨時墩下滑道板外側設置了導向裝置(橫向限位器)。導向裝置主要由鋼軸、螺母、墊片及導向輪組成。通過鋼軸及螺母將導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,必要時用鋼板進行調整,符合要求后再將滑道梁與支座焊接。

3.1.3導梁

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

3.2梁段頂推

3.2.1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,本橋選擇多點拉桿工連續頂推,即2臺千斤頂分別固定于G匝道19號墩、20號墩。

3.2.2牽引裝置

根據頂推最大水平力,選擇2臺ZLD-100自動連續千斤頂提供水平動力。位桿采用3根中φ15.24鋼絞線和自動錨具。拉錨器采用Q235鋼板組焊而成,設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,事先在底板上打好固定拉錨器的栓孔。

3.2.3分段拼裝及頂推

第一步:安裝G2～G5共4個梁段和導梁。用1臺250t汽車吊分別將C2～5梁段吊裝在支架上,調整鋼箱梁高程、線形,焊縫焊接,檢測。安裝前導梁并對梁段補涂裝。第二步:頂推鋼箱梁C2～C5梁段前移20m。操作頂推泵站,由2臺千斤頂緩緩給鋼箱梁施力,鋼箱梁隨之向前滑動。在頂推過程中隨時觀察滑板情況,一旦出現滑板脫空時,暫停頂推,及時在滑板與梁底間加墊鋼板。當最前端滑板滑出后,及時從尾部喂新送滑板。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欄,并進行涂裝。第四步:第二次頂推鋼箱梁前進30m。繼續頂推鋼箱梁,當導梁伸進中央分隔帶臨時墩下滑道約40cm時,暫停頂推,用豎向千斤頂將導梁前端頂起一定高度(千斤頂下端墊上聚四氟乙烯滑板),接著繼續便推0.5～1m暫停,在導梁下端安裝滑板,拆除導梁上墩用的千斤頂,繼續頂推,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20m。用汽車吊吊裝G11梁段,繼續向前頂推15m,并逐節拆除導梁。最后安裝尾梁,繼續頂推前進5m,使鋼箱梁達到設計位置,拆除尾梁。第七步:落梁,安裝支座。調整梁端線、梁邊線精度滿足設計及施工規范要求后,用千斤頂起梁,準確量測支座位置及上座板螺栓孔位置后安裝支座,支座位置、高程經復核無誤,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。測量G1長度,必要時切割余量,符合設計要求后吊裝最后C1分段,并焊接。安裝G1等梁段翼緣板和鋼護欄,噴涂最后面漆。

4質量控制及安全措施

臨時墩滑道安裝時,相鄰墩高程差控制在±2mm以內,同墩兩滑道高程差控制在土±以內。梁頂升最大高度及反力不得超過設計規定值。鋼梁施工質量控制以相關的設計文件及技術規范、驗收標準為準。頂推速度控制在10～15cm/min。頂推作業時對鋼箱梁、臨時墩、導梁、橋墩實施監控,確保結構安全。位于既有道路地段的鋼箱梁在實施頂推前完成護欄及鋼結構表面防護等施工,以防后續施工時對行車帶來安全隱患。在支墩兩側用鋼管搭設人行通道,并設置護欄,安裝防落網,確保鋼梁焊接和頂推時作業人員高空安全。中央分隔帶中墩四周設置防護網,防止物品墜入行車道。在作業地段設置施工警示牌。

5 結束語

綜上所述,該公路橋梁的鋼箱梁采用空間曲線頂推技術實現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,但其最大的優勢在于不需要進行交通管制,可以減少交通防護設施費,確保既有道路交通暢通。