跨滬寧高速公路鋼箱梁頂推施工技術

范 翔，郁志剛，徐新華

（上海浦東路橋建設股份有限公司，上海市 201203）

1 工程概況

惠南路（錫澄運河～老錫澄路）新建工程位于無錫市惠山區南部，是惠山區內部一條東西向的城市主干道，是連接惠山經濟開發區與滬寧城際鐵路惠山站的主要交通要道。其中跨越滬寧高速公路大橋是惠南路的控制性橋梁，橋梁起點樁號K11+595.13，終點樁號K12+411.69，橋梁全長816.56 m。在樁號K12+158.5處跨越滬寧高速公路，與滬寧高速公路交角約55°。橋梁采用分幅設置，在跨滬寧高速公路段左右幅采用錯孔布置，單幅橋梁結構寬度12.5 m，中間設置2 m中央分隔帶，橋梁全寬27 m，見圖1。

跨滬寧高速公路處，橋梁上部結構采用鋼箱梁結構。左幅兩跨為42 m+45 m，右幅兩跨為45 m+45 m，在滬寧高速公路中分帶內設置一個獨柱橋墩26#墩，滬寧高速東西側分別為27#、25#墩。鋼箱梁主橋頂板寬12.5 m，底板寬7.5 m，梁高2.2～2.35 m，由腹板變高形成橫坡，頂板設單向2%橫坡，底板水平。單箱雙室鋼箱梁中心線處梁高2.275 m。兩幅鋼箱梁總重為1 032 t，見圖2。

2 整體頂推方案

為保證滬寧高速公路車輛正常通行，跨滬寧高速公路處的兩跨鋼箱梁采用頂推法進行施工。根據現場施工條件和鋼箱梁單體分段重量，采用現場搭設鋼桁臨時支架，分段吊裝、組裝、拼接、焊接鋼箱梁和鋼導梁，組裝成型后，分批次依次頂推并接長鋼箱梁進行頂推施工；待鋼箱梁全部頂推到位后，進行落架就位固定。

3 頂推施工工藝

3.1 臨時墩支架

鋼桁臨時支架縱橋向布置間距為15 m或45 m，其支架立面見圖3。東側區域為節段鋼箱梁吊裝、焊接和頂推施工區，共設置5個普通鋼桁臨時支架（1#～5#）和 1個頂推反力鋼桁臨時支架（6#），滬寧高速公路中央分隔帶設置1個落梁鋼桁臨時支架（7#），西側設置2個普通鋼桁臨時支架（8#～9#）。

3.1.1頂推反力鋼桁支架

在滬寧高速公路東側僅設置一個頂推反力支架，即6#臨時墩。該頂推反力支架兼焊接施工平臺、下滑道支架和落梁支架功能。

鋼桁支架的立柱采用8根φ400×10 mm圓鋼管，縱橋向設置兩根，間距為4.0 m；橫橋向設置四根，中間間距4.4 m，兩側邊間距2.0 m，其平面尺寸8.4 m×4.0 m。支架頂縱橋向設置7根32#工字鋼，間距為1.0 m和2.2 m，使之兩組槽鋼組合件形成整體框架。頂推反力鋼桁臨時支架頂面橫橋向間距6.8 m兩側各安放一組4×45#工字鋼焊接組合而成的下滑道。支架構造尺寸見圖4。

3.1.2落梁鋼桁支架

滬寧高速公路中央分隔帶設置一個落梁支架，即7#臨時墩。該落梁支架兼下滑道支架和落梁支架功能。

鋼桁支架的立柱采用8根φ400×10 mm圓鋼管，縱橋向設置兩根，間距為3.0 m；橫橋向設置四根，中間間距4.4 m，兩側邊間距2.0 m，其平面尺寸8.4 m×3.0 m。支架頂縱橋向設置7根32#工字鋼，間距為1.0 m和2.2 m，使之兩組槽鋼組合件形成整體框架。頂推反力鋼桁臨時支架頂面橫橋向間距6.8 m兩側各安放一組4×45#工字鋼焊接組合而成的下滑道。支架構造尺寸見圖5。

圖1 鋼箱梁總平面示意圖

圖2 鋼箱梁橫斷面示意圖

圖3 鋼桁支架立面布置示意圖

圖4 頂推反力鋼桁支架構造示意圖（單位：mm）

3.1.3普通鋼桁支架

在滬寧高速公路東西兩側設置7個普通鋼桁臨時支架，即1#～5#、8#～9#臨時墩。普通鋼桁支架兼焊接施工平臺和下滑道支架功能。

圖5 落梁鋼桁支架構造示意圖（單位：mm）

鋼桁支架的立柱采用8根φ400×10mm圓鋼管，縱橋向設置兩根，間距為4.0 m；橫橋向設置四根，中間間距2.0 m，兩側邊間距4.0 m，其平面尺寸10.0 m×4.0 m。支架頂縱橋向設置6根32#工字鋼，間距為2.0 m，使之兩組槽鋼組合件形成整體框架。普通鋼桁臨時支架頂面橫橋向間距6.8m兩側各安放一組2×45#工字鋼焊接組合而成的下滑道。支架構造尺寸見圖6。

圖6 普通鋼桁支架構造示意圖（單位：mm）

3.1.4臨時墩混凝土擴大基礎

臨時墩支架基礎全部采用混凝土擴大基礎。鋼桁臨時支架搭設在橋梁25#-29#墩承臺和墩跨內原地面上兩種。臨時支架位于承臺上借助基礎承臺，搭設鋼桁支架；臨時支架位于在原地面上采用80 cm 6%灰土回填，并夯實，然后澆注C30混凝土方形基礎，尺寸長5 m×寬5 m×高0.5 m，最后搭設鋼桁支架。

3.2 鋼導梁裝置

導梁在施工中雖然只是臨時性結構，并不參與成橋以后的結構受力，但是它對頂推施工中主梁受力的影響不容忽視。對主梁內力有重大影響的因素主要為導梁的長度、剛度和重量。本工程鋼導梁長度為30 m，約鋼箱梁頂推自由長度的0.67倍，滿足強度和穩定性的要求。

單片長度30 m貝雷鋼桁架是由10片貝雷桁架連接而成，單個貝雷片規格尺寸為1.5 m×3 m。貝雷片由上弦桿、下弦桿、豎桿和斜桿焊接而成，上下弦桿采用雙肢10#槽鋼，豎桿和斜桿采用8#槽鋼，均為16 Mn鋼材質。單片貝雷桁架重量為270 kg，折算其自重集度為0.9 kN/m。

鋼導梁與鋼主梁的連接構造：鋼箱梁端部近滑道腹板內側35 cm處設置長度100 cm腹板，使該腹板與箱梁外側腹板、滑道腹板共三道腹板外伸40 cm，同時通過加強鋼板局部形成整體，采用銷子與貝雷上下弦桿有效連接，鋼腹板與貝雷上下弦桿焊接，構造見圖7、圖8。

3.3 滑動裝置

本工程滑動裝置主要由下滑道和上滑道組成。

3.3.1下滑道

圖7 鋼導梁構造示意圖

圖8 鋼導梁與鋼箱梁連接構造示意圖

下滑道由4根或2根45#工字鋼焊接組件制成，平面尺寸為60 cm×500 cm，其兩端做成1：8的坡度，坡長50 cm，上鋪一層5 mm厚的普通鋼板，面上貼2mm厚的不銹鋼板，不銹鋼板與焊件點焊焊接。每個支架上安裝兩組下滑道，其橫向中心間距為6.8m。

3.3.2上滑道

7#臨時墩頂的滑移塊以4組80 t的CRM型履帶式重物搬運坦克為主（支架頂部受力在380 t左右）；6#臨時墩頂的滑移塊以不銹鋼和四氟乙烯板相組合的滑道裝置；其它臨時墩支架頂部的以2～4組普通重物搬運坦克為主（每座支架頂部受力在100 t以內）。滑移裝置CRM履帶式滾動滑移塊示意見圖9。

圖9 滑移裝置CRM履帶式滾動滑移塊示意圖

鋼箱梁頂推過程中使用的滑塊采用GJZF4系列聚四氟乙烯板式橡膠支座，其構件尺寸為300 mm×400 mm×49 mm，單塊板承載能力為1 200 kN，其聚四氟乙烯板與不銹鋼件的摩擦系數不大于0.08。每一組滑道上使用3塊橡膠支座，即每一鋼桁臨時支架頂部配置6塊橡膠支座板。

3.4 橫向限位裝置

橫向限位裝置采用滾輪限位糾偏，滾輪采用四氟乙烯滾輪，并固定在三角形組合槽鋼上，每個限位器由2個滾輪組成。滾輪器固定在鋼桁支架頂的橫橋向40#槽鋼組合件上，布置在鋼梁腹板兩側，與鋼箱梁預留3 cm間隙，以便于頂推和糾偏，見圖10。

3.5 頂推裝置

根據頂推最大水平力的計算，在頂推反力鋼桁臨時支架6#臨時墩頂面中央位置設置一組ZLD-100型自動連續千斤頂和7根Φ15.24鋼絞線單點頂推滑移頂推系統。它能均勻地將鋼箱梁頂推前進，克服了傳統千斤頂由于反復啟動、停止，而造成拉力不均勻影響，并能大大加快施工進度。

圖10 橫線限位裝置與滑移滾動裝置構造示意圖

自動連續頂推系統的組成：ZDL100型自動連續頂推千斤頂、ZLDB自動連續液壓泵站、主控制臺、行程開關和鋼絞線（柔性拉桿）等組成。施工采用OVM廠生產的連續千斤頂和配套液壓泵站，見圖11、圖12。

圖11 自動連續頂推千斤頂

圖12 自動連續液壓泵站

連續頂推千斤頂的工作原理：自動連續千斤頂前后布置2臺油缸，其中一臺油缸工作時，另一臺油缸回縮原來的行程，當工作油缸行程達到設定的行程時就停止其工作，此時通過控制系統的傳感器命令另一臺油缸工作，而原工作的油缸則回縮其原來的行程，循環往復。

連續頂推千斤頂通過工具錨夾住傳力鋼絞線，而鋼箱梁底板下焊接錨扣點，通過耳板、插銷、工具錨與傳力鋼絞線相連接，當千斤頂頂推作業時，鋼絞線拖拉著鋼梁前移。

在每節段鋼箱梁底部前端焊接耳板，耳板布置于鋼箱梁橫隔板處，同時在耳板處采用加勁鋼板進行縱橫向局部加強，確保拖拉時底板不變形。

3.6 頂推基本流程

基本流程：履帶吊進場組裝→吊裝鋼導梁→連續吊裝前四節段鋼箱梁→鋼箱梁成型頂推后繼續吊裝→吊裝后兩個節段鋼箱梁→鋼箱梁頂推到位→拆除現場鋼桁支架→履帶吊拆卸退場。

鋼箱梁整體頂推施工流程見圖13。

3.7 落架施工

鋼箱梁的落架就位，分兩次進行。第一次箱梁落架就位于滾動裝置的滾軸上，使箱梁底板下滑道和滾軸接觸。第二次箱梁落架就位于混凝土墩柱頂的支座上，使箱梁底板下支座鋼板和墩柱支座接觸。對于鋼箱梁的落架，采用10只50～100 t的液壓千斤頂，進行同步或分批次的落架就位。

當鋼箱梁整體滑移至所需安裝的位置后，先拆除前置安裝在鋼箱梁上的輔助導梁架。然后用千斤頂頂升鋼箱梁一定高度（20 mm），拆除滾動滑移裝置，安放調整支座位置并作最終固定。千斤頂的頂升，可從中間向兩邊進行，先26#橋墩后25#和27#橋墩。也可同時頂升布置在25#～27#橋墩處的千斤頂，進行同步落架，但應注意鋼箱梁的變化，防止側向位移或扭曲變化。

4 頂推過程監控

鋼箱梁頂推施工階段的控制是一個系統工程，主要包括兩部分。一部分是數據采集系統，即監測；另一部分是數據分析處理系統，即監控。

本次鋼箱梁監控是利用高效計算機程序，對施工過程進行仿真模擬分析計算，并對實測數據進行分析處理，確定和指導下一工況的施工參數；并預報施工中可能出現的不利狀況及避免錯失，達到施工預警的目的。

橋梁上跨日交通量巨大的滬寧高速公路，鋼箱梁頂推施工過程中的穩定和安全非常重要，為確保頂推過程中鋼箱梁及下部結構（含臨時墩）的安全穩定，并最終實現設計線形和受力要求，對鋼箱梁頂推施工進行了全面監控。主要包括以下內容：鋼導梁橫向偏位、豎向撓度；鋼箱梁中線偏位、豎向撓度；臨時墩柱頂水平變位、沉降監測；鋼導梁與主梁連接處鋼導梁上下緣應力；鋼箱梁上下緣應力；臨時墩柱底應力。

圖13 鋼箱梁頂推施工基本流程圖

鋼箱梁頂推監控歷時7個月，進行了偏位、應力等測試28個工況共約300組監測數據，根據頂推施工前由計算確定的控制值，在頂推過程中進行實時監測，發現控制截面有指標超出控制值則及時預警、糾偏，確保了頂推過程中結構安全。

最終經過全過程的有效監控，實現了實時監控實時預警，及時調整，頂推到位落架后線型相當理想，偏差滿足規范的高程控制要求，并成橋內力滿足設計要求。

5 結語

經過本次跨滬寧高速公路鋼箱梁頂推施工，深深感受到鋼箱梁頂推施工是一項工藝復雜，技術難度高，涉及面廣的工序，只有嚴格控制，加強管理，采取針對性措施，全體施工技術人員通力合作，才能達到較高的質量目標。

惠南路跨滬寧高速公路鋼箱梁頂推法施工技術的成功應用，為今后其他同類橋梁施工提供借鑒，結合鋼箱梁頂推施工技術總結以下幾點：

（1）施工過程中使得該技術日趨完善并走向成熟，最終取得良好的社會效果及經濟效果；同時為同類型跨江河、跨鐵路、跨磁懸浮等鋼箱梁頂推法施工積累了經驗。

（2）鋼箱梁采用空間曲線頂推法跨越滬寧高速公路，節省了施工場地，同時不影響地面交通的正常通行，降低了施工過程中的安全風險，簡化了交通管制措施。

[1]DB37/T1389-2009,鋼箱梁頂推施工技術規程[S].

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[3]徐斯林.何超然.彭勇.等.洪都大橋鋼箱梁頂推施工技術[J].公路與汽運,2010(5).

[4]趙雄.跨線橋上部結構采用連續鋼箱梁的施工與質量控制[J].建筑技術開發,2005,32(4).