頂推法施工中鋼箱梁的施工監測

湯偉

摘要：本文以武漢市二環線的梅家山立交主線橋第四聯鋼梁頂推施工情況為例，簡要介紹頂推法施工過程中鋼箱梁的施工監測內容及注意事項。通過本案例來對鋼箱梁頂推施工監測的細節和要求進行論述，避免施工中出現安全和質量事故，造成損失。

Abstract： Taking the jacking construction Meijiashan major overpass bridge fourth steel girder of Wuhan secondary ring road as an example， this paper briefly introduces the content of construction monitoring of steel box girder using the incremental launching method and the matters needing attention. Through the case study， the details and requirements in steel box girder construction are expounded in order to avoid the safety and quality accidents which results in losses.

關鍵詞：鋼箱梁；頂推；施工監測

Key words： steel box girder；incremental launching；construction monitoring

中圖分類號：TU198+.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0103-03

0 引言

隨著公路工程建設速度的加快，上跨橋的施工對跨下交通的影響不可避免，為了降低對交通的干擾，頂推鋼箱梁中對線型、臨時墩位移沉降、導梁下擾都要進行施工監測，來保證施工的質量和安全。本文以梅家山立交橋項目為例，對頂推法施工中鋼箱梁的施工監測進行了分析。

1 工程概述

梅家山立交主線橋第四聯主線橋連接雄楚大街與鸚鵡洲大橋延長線，跨越白沙洲高架橋，主線橋鋼箱梁設計起點位于津水路，里程樁號K13+760，終點位于原武泰閘水產大市場拆遷舊址，里程樁號K13+896，主線橋全長約136m。

梅家山立交主線橋第四聯為（36.95m+62m+36.95m）三跨鋼箱梁，其標準段橋面寬度為26.04m。主線橋橋頂面和底面均設1.5%的雙向橫坡，通過梁體頂板形成，梁體頂、底板平行設置。

本橋三跨鋼箱梁位于ZW211～ZW214#墩之間，并跨越白沙洲高架橋，總重量1800t，為本工程施工重點。ZW211～ZW214#墩線路平面為直線，縱斷面沿道路前進方向的縱坡依次為1.68%（距離約5763mm）和R=2500m豎曲線。圖1為鋼箱梁分段圖。

2 施工測量控制方法

在梅家山項目中，鋼箱梁頂推施工過程中施工監測的主要內容有以下幾個方面：①臨時墩、頂推拼裝平臺放樣及安裝過程中的施工控制測量；②鋼箱梁制作過程中在胎架上的線形控制測量；③鋼箱梁在頂推平臺上的拼裝定位線形測量（含導梁、鋼箱梁母梁、待拼梁段等）；④鋼箱梁在頂推過程中必須的其他控制內容（含主墩、臨時墩、導梁、鋼箱梁等）；⑤鋼梁梁頂推完成后的線形測量。

2.1 臨時墩、頂推拼裝平臺放樣及安裝過程中的施工控制測量

在鋼箱梁進行頂推作業前，首先應完成臨時墩及頂推拼裝平臺的放樣安裝測量工作（含平面和高程測量）。

2.1.1 臨時墩的放樣、安裝測量及拖拉過程中的監測

在對臨時墩的結構物進行測量放樣時，應控制好各個鋼管樁的中心偏位及樁頂高程，要求誤差在10mm之內，再進行連結系、樁頂縱橫向分配梁、滑道分配梁的安裝，由于臨時墩在后期頂推過程中會產生沉降，因此其滑道梁頂高程放樣時應考慮預抬值。

拖拉施工須沿順橋向設置七處臨時墩。所有滑道梁頂面橫橋方向均設1.5%的坡，縱橋方向滑道梁頂面與水平面的夾角從ZW215至ZW212依次為：1.89°、1.63°、1.3°、0.91°、0.38°、-0.8、1°。全橋自重約1800t，用兩套ZLD200-300型自動連續拖拉系統進行拖拉施工。單連續千斤頂拖拉力180t，正常拖拉速度約7m/h。兩套連續頂布置在ZW213#墩的臨時墩上，連續頂支座分別焊接在滑道梁內側面。梁體頂推過程中，測量控制因素主要是：梁體中心線及各墩頂偏位。隨著梁體的推進，側向限位控制其中心線偏位在10mm以內，嚴格控制各千斤頂同步頂推，各墩頂的偏位均在設計要求范圍之內。箱梁頂進時，測量人員跟蹤監測各墩的偏位及梁體中心線位置，當中心線偏移時，及時利用側向限位調整，然后將其鎖定。在頂推過程中對墩頂瞬間偏位的觀測尤為重要，一旦墩頂瞬間偏位超過設計值需立即停止施力，重新調整各墩頂施力分布，以保證各墩的偏位滿足設計要求。拖拉過程中，各臨時墩允許偏位最大值見表1。

2.1.2 頂推拼裝平臺的放樣、安裝測量

鋼梁頂推（拼裝）平臺主要功能有兩個：一是作為鋼箱梁節段拼焊場地，二是作為頂推的起點。依據設計圖紙，依次對頂推平臺的上下部管樁中心進行放樣，要求管樁中心偏位不超過10mm，樁頂高程不超過10mm。以上測量內容施工完成后，應分別安裝縱橫向樁間聯結系、腳手平臺、樁頂分配梁、滑道分配梁等。

滑道安裝時要求所有橫向相鄰滑道的高程一致，豎曲線頂推要求滑道在一個理想的圓弧曲線內。而且所有滑道在安裝前必須調整到位，保證頂推過程中箱梁、滑板、滑道板之間均為面接觸。所以頂推對滑道標高及水平度的控制要求相當高，不允許出現差錯和過大測量誤差。根據頂推拼裝平臺構造，由于滑道直接支承鋼箱梁，其線形可較準確地反映鋼箱梁支承情況，故選擇滑道梁線形進行頂推平臺線形監測。每肢滑道梁的線形測點擬布設7處，各測點縱向位置示意圖如圖2，分別對應各臨時墩中心線，橫向位置對應相應滑道梁的中心線。

鋼梁在頂推平臺上的線形調整，豎向調整采用4臺150t千斤頂。調整完畢后轉換由鋼支墩受力。橫向調整采用5t手拉葫蘆或32t機械千斤頂配合調整橫向坐標。

2.2 鋼箱梁制作過程中在胎架上的線形控制測量

由于鋼箱梁在拼裝焊接過程中會產生變形，為保證其橫橋向及順橋向安裝完成后的線形準確，因此在胎架放樣時應考慮由此數據產生的影響。

另外在對胎架、鋼箱底板及頂板（長度、寬度、標高）進行驗收時，應盡量選擇在溫度恒定的條件下時進行，所測量數據均應換算成標準狀態（鋼箱梁設計時標準狀態為20攝氏度）后再與設計數據比較。

2.3 鋼箱梁在頂推平臺上的拼裝定位線形測量（含導梁、鋼箱梁母梁、待拼梁段等）

2.3.1 導梁的安裝及頂推測量

導梁全長約35m，為變截面設計，分為三段。各段梁高、底板及腹板厚度均一定差異，節段之間腹板與頂板采用栓接，底板采用焊接；導梁與鋼箱梁之間，腹板采用栓接，底板、翼板與頂板采用焊接。根據拖拉施工工況，控制導梁剛度為鋼箱梁的1/7，導梁與鋼箱梁接頭處最大應力值190MPa。

導梁最前端在拖拉過程中會產生不同程度撓度，為了使導梁順利上墩，導梁前端設置變高截面。導梁上墩前，前端變高部分首先上墩，滑道梁上的千斤頂作用在導梁前端變高部分，克服導梁撓度，并跟隨拖拉前移，直至導梁底部上墩。頂推過程中應控制其軸線偏位，下擾值。

2.3.2 鋼梁的安裝及頂推測量

測量流程如下：鋼箱梁安裝線形測量→鋼箱梁焊接后線形測量→頂推前的臨時墩沉降測量→頂推過程中的控制測量（含導梁及鋼箱梁軸線偏位、主墩偏位、臨時墩瞬時偏位及頂推后總位移量、導梁上墩前的最大撓度測量等）→頂推完成后鋼箱梁的母梁線形測量（作為下一節段鋼箱梁安裝定位依據）→鋼箱梁安裝測量……依此類推。

導梁頂推完成后，將制作好的鋼箱梁運至橋位處，并吊裝至平臺上，其前端與鋼導梁后端進行焊接，焊接完成后對鋼箱梁的軸線進行調整，直至滿足規范要求。另在夜間溫度相對穩定的時段對導梁相應位置的標高進行測量，依據此標高推算出鋼箱梁相應點位的標高并調整到位。然后對鋼箱梁進行頂推施工，每一次頂推作業前，應測量出臨時墩的沉降及縱橫向位移量，主墩的偏位，導梁前端的下撓值等，符合設計要求后方能進行頂推作業。頂推過程中應控制好鋼箱梁的軸線偏位，本次頂推應在平臺上預留出四個節段鋼箱梁的位置，以便下次四個節段鋼箱梁的安裝。

2.4 鋼梁頂推過程中的控制內容

應測量出以下幾項數據：①頂推作業啟動時臨時墩的瞬間最大位移值；②頂推過程中臨時墩墩頂的位移變化量；③導梁上臨時墩前的最大撓度測量；④鋼箱梁前后端的軸線偏位不超過10mm。

2.5 鋼梁梁頂推完成后的線形測量

鋼梁頂推完成后需要注意以下事項：

①為防止由于頂推平臺的沉降而引起鋼箱梁母梁的線形產生變化，應先將待安裝的四個梁段吊裝至平臺頂后再進行母梁的線形測量。

②在夜間大氣溫度恒定狀態下測量出母梁的線形，以此計算出下下個節段鋼箱梁的安裝線形。

③為了減小焊接前后對鋼梁線形的影響，鋼箱梁頂監控點分別位于鋼梁焊接面縱向內移1m處，如圖3所示。另在鋼梁頂推前應在最后一節鋼梁上中間斷面加測一對點，并觀測其絕對高程值，以此作為焊接后鋼梁的整體線形復核數據，同時也是鋼梁頂推后母梁測量的必要觀測數據。圖3中1-6，1-4，1-6均為高程線形觀測點，且均位于鋼箱梁頂部。

④待拼梁段梁頂拼裝定位標高誤差須控制在5mm以內，橫斷面兩控制點定位標高相對誤差在5mm以內，相鄰梁段接頭之間的梁頂標高誤差須控制在2mm以內；標高驗收測量須在日出前或者日落后進行，回避日照溫差的影響。

⑤每一梁段的預伸長量通過焊縫寬度予以控制。

⑥焊接應盡量上下左右對稱進行，避免焊接收縮上下左右不同步引起梁段的線形或者受力變化。

⑦焊接完成后（下一輪頂推前）應對鋼箱梁頂線形進行復核。

⑧每次頂推完成后應統計出臨時墩及主墩的本次位移量、總位移量、本次沉降量及總沉降量等。

3 小結

通過以上對鋼箱梁頂推法施工過程中施工監測的論述，使我們在今后的工作中遇到同類作業時可以做到心中有數，提前計劃，迅速進入工作狀態，提高工作效率；而且對頂推施工中的要點一目了然，加強過程控制，避免出現質量和安全事故。

參考文獻：

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