大跨徑鋼拱橋躉船支點轉換頂推施工技術

余夢 ，郭峰 ，陶正前

（安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

傳統的河道上架設鋼橋梁一般為河內打樁、搭設支架，在橋位區拼裝橋梁，需長時間封航或限制性通航，審批手續復雜，安全隱患高，經濟效益差。隨著國家對水運行業的大力發展，越來越多的航道進了改造、升級，因橋梁建設而長時間封航或限制性通航將造成極大的負面影響，躉船作為支點的頂推技術應用而生。至今，國內已成功實施二十余例躉船作為支點的頂推項目，但較多內河航道因存在邊坡、豐水期、枯水期水位高差大，單艘躉船作為支點時對橋梁有一定的局限性，本技術在傳統的單艘躉船為支點改進為兩艘躉船支點轉換，在經過大量的計算、多次專家論證后，順利實施。

2 工藝原理

本技術是在預先搭設好的岸邊臨時支架上進行鋼拱梁組拼，待組拼完成后將躉船通過錨固系統就位，使躉船支架受力點對準橋梁前支點，躉船就位后抽去船艙內壓倉水，躉船上浮托起鋼梁前端，僅保留躉船頂及鋼梁尾部支點，形成二點支承的簡支浮運體系，保證浮運過程中躉船的頂托力為恒定。

第二艘躉船完成準備工作，將第二艘躉船移至前端另臨時支點進行躉船交換。躉船交換過程中不進行頂推作業，通過躉船注水和排水調節躉船轉換前后主橋的結構在同一平面，撤離第一艘躉船后立即對第二艘躉船進行定位加固。

起動鋼梁尾部頂推裝置，將鋼梁向前頂推，躉船隨鋼梁頂推速度和鋼梁一同前進，并監控鋼梁（躉船）運行方向，采用方向控制纜，穩定躉船運行方向或糾正運行方向，直至拖拉完畢并就位落梁。

3 技術特點

①施工速度快、效率高，人員、材料、設備投入少，無需投入大型起重吊裝設備，施工成本低，經濟效益顯著。

②場地適應性強，尤其適合場地狹小、大型起吊設備無法安裝工況條件的市政改擴建橋梁施工；

③施工快捷，無需在水中搭設固定支架，整個頂推過程可控制在24h內完成，對河流通航影響極小，最大限度減少了對通航的干擾。

④安裝質量可靠，施工安全性高，易于控制，過程整體頂推，無垂直起降，極大降低起重吊裝安全風險，頂推過程工況與成橋后工況基本一致，不產生結構附加應力，橋梁整體結構質量不受安裝影響。

⑤技術先進，可復制、易推廣。雙躉船支點轉換技術，有效解決河床岸坡影響就位難題，同步液壓頂推爬行、控制系統，解決“同步頂推”難題，安裝材料、設備通用性強，節約社會資源，潛在社會效益明顯。

4 適用范圍

頂推法尤其適用施工工期緊急，工期壓力大，無法長時間封閉的河道、鐵路、公路上方鋼結構施工。頂推法配合躉船具有施工周期短、經濟性好、斷航時間短等明顯優點，常在有通航要求的河流上采用。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

支架搭設→下滑道安裝→頂推設備安裝→頂推前全方位檢查→預頂推→第一艘躉船作為前支點→支點轉換→第二艘躉船作為支點頂推→頂推至北岸→第二艘躉船撤離→繼續頂推至設計位置→落梁。

5.2 操作要點

5.2.1 岸上支架搭設

鋼拱橋臨時支撐在梁節段縱向兩端設置，根據節段吊裝工況分析，計算最不利節段支架受力情況，確保支架的強度、剛度、穩定性滿足鋼結構橋梁分段吊裝的荷載要求。

圖1 南岸主橋支架圖

圖2 主橋支架截斷面圖

臨時支撐鋼立柱采用630×10.0mm螺旋鋼管，標準面管底標高9.6m，管頂標高13.765m，牌號Q235B。每組支撐由四根鋼立柱組成一個受力單元，立柱之間采用L90×6的角鐵進行剪刀型連接。

主橋北岸頂推部分支架搭設參照南岸支架方式。

圖4 主橋北岸支架圖

5.2.2 頂推軌道的布設

采用液壓頂推頂推鋼結構，需設置專用的頂推軌道，待滑靴坐落于頂推軌道上，通過安裝在構件上的頂推設備頂推頂推構件，沿軌道由初始拼裝位置頂推至設計位置就位。

根據工況分析和相關計算，本工程中頂推軌道共平行布置鋪設4條，每條軌道包括河道左側106m和河道右側16m，總長122m。軌道布置在頂推梁腹板上方采用43KG/m熱軋鋼軌，用以提供爬行器的夾持反力點。

圖5 滑道鋪設立面示意圖

圖6 卡板示意圖

圖7 43Kg軌道示意圖

5.2.3 頂推主要設備安裝

本工程中根據現場施工條件和橋體鋼結構的外形特點，采用鋼結構液壓同步頂推安裝的施工工藝。

①液壓爬行器配置

考慮施工方式為液壓同步頂推，根據頂推流程及橋體底部反力，主橋頂推布置8臺TJG-1000型液壓爬行器，結構尾端（頂推點1）布設4臺、頂推點2布設4臺，頂推點3布設4臺（倒用頂推點2處設備）。

圖8 頂推點布置圖

②液壓泵源系統配置

依據頂推力的大小及爬行器數量，配置2臺TJD-30型液壓泵站，每個支點頂推時使用1臺，每臺泵站控制4臺爬行器，泵站循環使用。

③控制系統配置

依據爬行器及泵源系統，配置一套YT2型計算機同步控制及傳感檢查系統。

④自鎖型液壓爬行器

自鎖型液壓爬行器是一種能自動夾緊軌道形成反力，從而實現推移的設備。

⑤液壓泵源系統

據頂推點的布置以及頂推器的數量來配置泵源的數量，且可進行多個模塊的組合，每一套模塊以一套泵源系統為核心，可獨立控制一組液壓頂推器，同時可進行多頂推點擴展，以滿足實際頂推頂推工程的需要。

⑥同步控制系統

同步控制系統由動力控制系統、功率驅動系統、計算機控制系統等組成。

操作人員在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統人機界面進行液壓頂推過程及相關數據的觀察和（或）控制指令的發布。

5.2.4 躉船構造及支架搭設

主橋頂推過程中配備兩個同樣型號的躉船作為浮墩，躉船采用工程專用的甲板船，躉船主要參數：船長69.59m，船寬15.0m，最大吃水深度2.2m，滿載排水量2009.98t，船型為鋼制甲板船。

圖9

圖10 浮墩及支架立面圖

5.2.5 主橋頂推過程

①在河道左岸設置106m的頂推梁，頂推梁通長鋪設在5#橋墩之前和5#、6#橋墩之間，在河道右岸設置16m的頂推梁，頂推梁通長鋪設7#、8#橋墩之間，左岸的106m頂推梁上方直接作為拼裝平臺；

②在拼裝平臺上拼裝主橋體及14m的前橋結構，共104m橋體作為頂推段；利用臨時胎架安裝拱段，安裝拉索結構，按照設計方提供數據初步張緊拉索。

③安裝頂推滑靴和頂推頂推設備等，頂推滑靴共計6個，頂推設備共計8個；安裝第二個滑靴后需要進行加固，采用P245×14的圓管進行加固；安裝完成后調試設備，準備正式頂推。

④設備調試無誤后，啟動8臺爬行器開始向前頂推12m（船體可支撐），暫停頂推，準備轉換躉船支撐。

⑤轉換為躉船支撐后，利用躉船頂升船體，拆除臨時滑靴，降低船體至頂推標高處，再向前頂推8m（第二個頂推滑靴無法工作處）后暫停。

⑥利用躉船頂升船體，拆除第二個頂推滑靴，降低船體至頂推標高處，再向前頂推10m（可以轉換躉船）后暫停。

⑦將第二艘躉船駛入，并且將船體支撐轉換至第二艘躉船支架，準備撤離第一艘躉船。

⑧船體支撐轉換至第二艘躉船支架后，撤離第一艘躉船，準備進行跨河頂推。

⑨啟動爬行器，向前爬行56m（14m前橋段支撐處到達7#橋墩，躉船無法向前移動）后暫停頂推。

⑩使用躉船和千斤頂進行再7#橋墩處安裝臨時滑靴、爬行器（采用前部拆卸設備進行安裝），橋體支撐轉換至滑靴上后，撤離躉船及支撐，調試設備，準備進行頂推。

[11]啟動所有爬行器向前頂推8.95m到達設計位置，停止頂推，準備進行落位工作。

[12]拆除多余滑道及支架，切除支架周圍頂推梁進行落位工作。

[13]利用5#、6#橋墩間支架拼裝其間橋段，利用7#、8#橋墩間支架拼裝其間橋段；完成橋體頂推工作。

5.2.6 整體落梁

主橋的整體落梁高度包括滑塊為833mm，主橋落梁時必須設置保險支座，同一墩的上、下游點，除調整高程時分別起頂外，均同步進行。在頂落梁過程中擱置在臨時支座上時，應測量相鄰兩桁支點高差，當高差大于3mm時，調整兩支點高程。千斤頂安放在墩頂及梁底的位置均應嚴格按設計規定安放，不得隨意更改，在頂落梁及縱橫移時，應由值班工程師負責，并做好記錄，使用多臺千斤頂落梁時，應統一指揮，由專人負責。

6 設備配置

序號 名稱 規格 型號 單重 數量1 液壓泵源系統 60kW 2t 2臺2 甲板船 1600t 2艘2 頂推器頂推油缸 1000kN TJG-1000 0.3t 8臺4 標準油管 31.5MPa 0.04t 箱5 計算機控制系統 16通道 YT-2 1套6 傳感器 拉繩 8套壓力 8套

7 質量控制

7.1 質量控制要點

①架設過程中，工作人員要堅守崗位、集中精力，聽從指揮，不得違反操作規則。

②頂推裝置的安裝，不得人為設置間隙，頂推行程控制在0～0.3m范圍內，以利于制動控制，控制臺操作人員需掌握頂推進程及操作要求。

③頂推過程，管理人員須仔細觀查滑道的變形情況，以保證頂推工作的順利進行。

④浮墩頂升、橋梁頂推過程中，鋼梁前端應高于后端10cm左右，以防止梁體前傾。

⑤躉船頂推過程中，設專人觀察方向和水位變化，并及時報告指揮。

⑥頂落梁使用的油壓千斤頂，須帶頂部球形支承墊保險箍，共同作用的多臺千斤頂選用同一型號，用油管并聯。油壓千斤頂、油泵、壓力表、油管長度力求一致，為準確掌握支點反力，應對千斤頂、油泵、壓力表一并配套校正。

⑦頂落梁中，上支承面及各墊層間應放置石棉板防滑材料，墊座中心應與千斤頂中心軸重合；

⑧頂落梁施工應按設計文件辦理，千斤頂中心軸應與支承結構中心線重合，對頂落高程、支點反力、支點位移，跨中撓度等變化，應進行觀測和記錄。

7.2 糾偏措施

①頂推過程中應隨時觀測鋼梁中線橫向偏移情況，發生偏差達到50mm時應及時實施糾偏。

②頂推過程中，發生偏差的情況有兩種，第一種為主橋標高的偏差，采用浮墩對應的注水、排水解決；第二種情況為浮墩垂直頂推方向的偏差，采用浮墩卷揚機或錨碇牽引糾偏。

③浮墩船的船頭方向與水流方向相反設置，橋梁支點上浮墩前，浮墩壓水至相應重量，利用浮墩的自身動力和卷揚機輔助力，保證浮墩能靜止在水面上。