北京密云潮白河大橋鋼箱梁三滑道頂推施工技術

李福生

(中鐵山橋集團鋼結構建筑安裝有限公司，河北秦皇島　066200)

1　工程概況

潮白河大橋為(135+165) m自錨式獨塔懸索橋，鋼箱梁全長280 m，處于R=12 000 m的圓曲線上，左側縱坡1.792%、右側縱坡1%。

鋼箱梁頂板采用流線形正交異性橋面板(含風嘴全寬37.26 m)，設置2%的雙向橫坡，平底板寬22 m，兩側斜底板各寬7.3 m，橋梁中線處梁高3 m。標準梁段重約110 t，包括兩道橫隔板、三道縱隔板。對應于縱隔板下方設置三條滑道，間距12.5 m。鋼箱梁劃分為50個制作節段，其中包括N20-S18梁段共39個節段參與頂推，頂推總重量4 156 t。

2　頂推方案

3　頂推施工工藝

3.1　頂推工藝流程

拼裝平臺及臨時墩施工→安裝滑道、橫向限位裝置、頂推動力裝置→第一輪鋼箱梁拼裝及導梁安裝→安裝拉錨器、錨具、鋼絞線→預緊拉索→啟動泵站、調壓頂推→頂推第一輪鋼箱梁→第二至六輪梁段拼裝、頂推(包括倒換拉錨器)→落梁→組焊第七輪鋼箱梁→安裝S24段鋼箱梁→安裝S25合龍段。

圖1　潮白河大橋鋼箱梁頂推總體布置(單位：mm)

3.2　梁段拼裝及頂推

(1)安裝主橋兩側鋼混段(N22+N21)和(S26+S27)。用1臺250t和1臺280t履帶吊抬吊鋼混段，調整線形、高程，焊接環縫。

(2)施工拼裝平臺鋼管條形基礎及臨時墩鋼管樁基礎，每8根鋼管作為一組在地面組拼成整體，用2臺25 t汽車吊吊裝臨時支架并與預埋鋼板焊接。

(3)安裝滑道、橫向限位裝置，在主塔混凝土橫梁上安裝頂推動力裝置。

(4)用1臺250 t和1臺280 t履帶吊抬吊梁段，在頂推平臺上拼裝導梁及N20-N13梁段，調整鋼箱梁高程和線形，焊接環縫。

(5)啟動頂推泵站，由2臺500 t千斤頂緩緩施力，鋼箱梁向5號墩方向隨之前進。頂推過程中隨時觀察滑板情況，一旦出現滑板脫空，暫停頂推，及時加墊滑板，滑板從滑道前端滑出后，及時從尾部喂入新滑塊。繼續在拼裝平臺上拼裝N12-N7梁段，調整鋼箱梁高程和線形，焊接環縫。

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(6)采用同樣方法向前頂推N20-N7梁段約36.5 m，頂推過程中利用經緯儀觀測軸線，如有偏位，用橫向限位裝置及時糾偏。繼續在拼裝平臺上拼裝N6-0梁段，調整鋼箱梁高程和線形，焊接環縫。

(7)向前頂推N20-0梁段約30 m，當N18梁段到主塔橫梁上方時拆除拉錨器、倒換鋼絞線。繼續在拼裝平臺上拼裝S1-S6梁段，焊接環縫，并將拉錨器安裝至S1梁段上。

(8)向前頂推N20-S6梁段約33 m。繼續在拼裝平臺上拼裝S7-S11梁段，調整鋼箱梁高程和線形，焊接環縫。

(9)向前頂推N20-S11梁段約34.5 m。繼續在拼裝平臺上拼裝S12-S17梁段，調整鋼箱梁高程和線形，焊接環縫。

(10)向5號墩方向頂推N20-S17梁段約35 m，頂推中逐節段拆除導梁。采用將梁頂起，交替抽換鋼板的方法將N20-S17梁段落梁到達設計位置。

(11)在拼裝平臺上拼裝S18-S23梁段，并搭設支架，吊裝S24梁段，調整鋼箱梁高程和線形，焊接環縫。

(12)安裝合龍段S25梁段。測量合龍口距離，必要時配切S25梁段，焊接環縫。

3.3　頂推監控

(1)導梁上墩

導梁前端1 m范圍內設計成上翹的船形結構，翹起的高度按照導梁最大撓度7 cm設置；在面向鋼梁頂推前進方向的支墩前下方設置若干豎直千斤頂，可用千斤頂將導梁前端頂起，使之能順利上墩，起頂支點設在導梁前端的加勁板處。

(2)糾偏措施

本工程糾偏裝置共7對，在臨時墩下滑道外側設置反力牛腿，橫向布置滾輪式支撐，通過限位上滑道來實現糾偏。除上述糾偏裝置外，還可采取主動糾偏方法，采用10噸手拉葫蘆在前進方向拉導梁、在尾部拉梁體進行糾偏。頂推時鋼箱梁軸線偏位限制在20 mm之內。

(3)頂推線形控制

滑道頂面按照鋼箱梁安裝線形設置，使中滑道高程略低于兩邊滑道高程。頂推中要控制各支墩下滑道頂部高程，若出現支架下沉等情況，可采取加墊滑塊的方法解決。頂推過程中跟蹤觀測鋼梁中線偏差情況，若有偏差，放慢拖拉速度，用糾偏裝置調整偏位，待偏差調整到位后，再同步拖拉。每次頂推必須對頂推的梁段中線和各滑道頂的高程進行測驗，并控制在允許范圍內。

4　臨時設施設計

4.1　臨時墩設計

主橋縱軸方向設置臨時墩，全橋共5組，分布在5號、6號、7號墩之間的河道灘地上，標準間距35 m。每組臨時墩橫向布置4列、縱向2排，采用φ820×8鋼管立柱，立柱間焊接鋼管連接系。兩邊鋼管樁頂部設置縱向分配梁和下滑道，中間鋼管樁頂部設置橫、縱向分配梁和下滑道。

4.2　頂推動力裝置

頂推動力裝置由千斤頂、高壓油泵、拉桿(束)、頂推錨具(拉錨器)組成，頂推動力采用水平連續千斤頂及其配套的專用液壓站作為動力裝置，拉桿體系采用高強鋼絞線束群錨體系，拉錨器通過預留孔與底板連接。

4.3　滑動裝置

頂推施工過程中，鋼梁前移必須克服鋼梁前進過程中所產生的摩擦力，本方案采用不銹鋼板和MGE滑塊作為頂推鋼梁時的滑動移梁設施，滑動裝置由滑道、MGE滑塊組成。

在三道縱隔板下方設置滑道，其中兩邊滑道處鋼箱梁底板通過上滑道找平，全橋通長布置，下滑道間斷布置。全橋下滑道頂面高程形成的曲線與鋼箱梁底曲線相吻合，曲線半徑12 000 m。

4.4　導梁設計

安裝導梁的目的在與減小頂推時鋼梁的施工內力，并起到導向作用。本橋頂推最大跨徑35 m，故導梁長度選用24 m，所用鋼導梁截面為工字形，與鋼箱梁腹板焊接。導梁分為前端、主體結構和與主梁的連接段。

鋼導梁共分兩段，在工廠分單元制造，運輸至工地拼裝，鋼導梁之間通過螺栓連接。為使節點承載力達到最大，使摩擦面自然銹蝕，粗糙度控制在50～75 μm之間。

采用土木工程軟件對鋼箱梁頂推全過程進行受力計算，將鋼箱梁及導梁每米作為一個單元，共劃分為277個單元。本橋計算了21種支點反力和導梁撓度可能出現最大值的工況，從中找出支點最大反力值和導梁前端最大撓度值。當導梁端部接近L4墩，尚未接觸時懸臂34 m，此時前端撓度最大57.5 mm；當導梁端部懸出L1墩15 m時，L2墩支點反力最大為7 364 kN。

5　三滑道受力敏感性分析

通過計算可知，臨時墩的支點反力最大為7 364 kN，考慮施工荷載及加固材料重量等因素，支點反力取7 834 kN。幾種工況進行三滑道受力的敏感性分析如表1所示。

表1　不同工況下滑道支點反力計算表

從以上分析可知：中支點反力值取4 896 kN、邊支點反力值取2 152 kN，作為鋼箱梁和臨時墩受力計算控制值。

6　結束語

絕大多數應用頂推法安裝的鋼箱梁都采用雙滑道形式，根據北京密云潮白河大橋鋼箱梁結構特點，創新性地采用三滑道形式，并通過分析三滑道橫向受力的敏感性，對滑道頂面高程進行控制，成功實現頂推安裝。

[1]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊：橋涵[M].北京：人民交通出版社，1999:218-226

[2]中交第一公路工程局有限公司.JTG F50—2011公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011:148-149

[3]郭勝飚.公路橋梁鋼箱梁頂推施工技術探討[J].中外建筑，2008(7)：202-204