公路橋梁鋼箱梁頂推施工與質量控制

馮瑞俊

在公路建設過程中，受地形地貌的影響，經常需要建設一些大型橋梁。在公路大型橋梁的施工設計中，鋼箱梁又是一個不可或缺的重要結構。鋼箱梁的質量控制基本要求包括受力要求和線形要求兩個方面。其中，受力要求主要是針對鋼箱梁上的應力和臨時墩上的支反力，只有當二者的受力大小符合設計要求時，才能保證橋體結構充分安全。線形要求則主要是針對鋼箱梁的軸線位置和標高。

一、概述

近年來我國汽車保有量持續增長，越來越多的人選擇駕車出行，但與此同時，我國現有的公路建設密度與西方發達國家仍存在不小的差距，不能充分滿足人們的出行需求。因此，我國的公路建設在未來相當長一段時間內仍將保持快速推進的狀態。在公路建設過程中，受地形地貌的影響，經常需要建設一些大型橋梁。在公路大型橋梁的施工設計中，鋼箱梁又是一個不可或缺的重要結構。

本文結合橋梁鋼箱梁施工實踐，對公路橋梁鋼箱梁結構中的頂推施工技術和質量控制方法展開探討。該大橋設計長度為1420m，其中主橋長度為810m，為鋼箱梁結構。鋼箱梁分為30 節，每節平均長度為12m，重225t。鋼箱梁施工采用頂推法，通過智能頂推設備完成施工，共有15 榀支架，相鄰支架之間的距離為50m。梁段長度為12m。

二、鋼箱梁頂推施工技術要點

1.頂推施工基本要求

鋼箱梁結構作為本次工程中橋體的主干結構，必須嚴格控制好施工質量，防止發生安全隱患。質量控制的基本要求包括受力要求和線形要求兩個方面。其中，受力要求主要是針對鋼箱梁上的應力和臨時墩上的支反力，只有當二者的受力大小符合設計要求時，才能保證橋體結構充分安全。線形要求則主要是針對鋼箱梁的軸線位置和標高。

2.臨時墩施工

鋼箱梁頂推施工的基本原理是從橋的一端開始建造上推平臺，通過上推平臺逐段推進，安裝好整個鋼箱梁。安裝平臺包括臨時墩、滑道、導梁等組成部分。臨時墩可以為鋼箱梁提供拼裝平臺，應嚴格按照設計凸形豎曲線和圓曲線要求進行施工。箱梁頂推施工過程中會產生較大的水平力和豎向荷載，臨時墩應具有足夠的承載能力。本項目臨時墩結構設置4 根鋼管柱，鋼管柱規格應滿足國標要求。為了提高剛度，在鋼管柱間設置16 槽鋼的剪刀撐。使用頂升千斤頂進行鋼梁的拼裝，并在每組支墩的頂部設置縱向臨時墩，以提高臨時墩的抗推能力。臨時墩基礎采用擴大基礎，為C25 鋼筋混凝土結構，鋼管柱M25 地腳螺栓與基礎聯結。

3.滑動和導向裝置施工

頂推滑道安裝在底板上部，并在腹板上設置三角形加勁肋提高剛度。為了防止剛箱梁產生較大的變形，可采用加設高肋板的方式穩定滑道。滑道內部用聚四氟乙烯材料制成滑塊，滑塊上涂有潤滑油，以減小摩擦力。本項目上滑塊采用450×225×25 的橡膠板，內部設置兩層鋼板。在上下模板摩擦力和千斤頂作用力的配合作用下進行鋼箱梁的頂推施工。下滑道安裝完成后，再鋼管頂部的支座上安裝吊車，并對滑道頂面高程進行調整。

4.導梁施工

導梁長度通常為頂推跨徑0.6 ～0.7 倍，本項目采用的導梁截面為工字型，外側長度為22m，內測長度為20m。頂板和地板的厚度為20mm，腹板厚度為16～12mm。導梁的高度、線形英語鋼箱梁保持一致，并與鋼箱梁的腹板栓接固定牢固。導梁安裝在梁段前端，對梁段起到穩定作用。在整個鋼箱梁梁體安裝完成后，還需拆除導梁和臨時墩。

5)綜合木墊板對錨桿預緊力損失、轉矩轉化效率、預應力擴散效果影響的研究結論，建議在井下錨桿托盤下盡量不使用木墊板，以免大幅度降低支護效果。

5.梁段的頂推

在充分掌握箱梁平曲線與豎曲線頂推因素的情況下，施工中采用多點拉桿進行頂推施工。在進行頂推施工時，工作人員首先應當充分熟悉現場施工環境，特別是要根據上推平臺的具體情況，確定合理的施工操作方法。施工開始后，必須進行全面檢查，確認梁段已經吊持至指定位置，然后才可進行焊接安裝操作。現場工作人員應具備一定的技術水平，判斷梁段位置是否符合受力平衡狀態。在施工時，用液壓穿心千斤頂吊起鋼箱梁梁段，并通過鋼絞線對千斤頂上的鋼箱梁進行張拉，使其在滑道上滑動，最終將其推出，并完成焊接安裝。

三、預制階段的質量控制方法

1.上推平臺的質量控制

要想順利完成頂推施工，就需要建立良好的上推平臺。首先應當對上推平臺進行合理選址，使之適應施工需要。上推平臺的質量要求主要包括平整性和穩定性兩個方面。上推平臺又包括臨時墩和滑道兩個部分，其中臨時墩的標高只需符合大致要求即可。滑道則需要進行精確控制，利用負重斷續焊接等技術手段使之充分平整，避免鋼板大面積受熱產生變形。若實在不能避免焊接變形，可采用專門的平整設備使之恢復平整。

2.導梁的質量控制

導梁的長度和重量取決于梁體的頂推跨度，若導梁過重，容易造成前傾；過輕則容易發生斷裂、坍塌。在施工前要對導梁進行嚴格的質量檢查，確保所有零件都符合現場施工要求。在安裝導梁時，要保證拼裝點足夠牢固。

首先技術人員對鋼箱梁進行詳細檢查，確保合格后運送至施工現場。在現場留出空地安置鋼箱梁并進行拼裝，以便直接吊裝焊接成型。

四、頂推階段的質量控制方法

1.標高的控制

本次工程中，主橋的鋼箱梁設計采用豎曲線形態；施工完成后，鋼箱梁在理論上應當在無應力狀態下保持施工設計所要求的曲線形態。但實際上，頂推施工后受到重力影響，末端的梁段會出現轉動；同時，臨時墩鋼管受到主梁的壓力，也可能產生變形。二者共同作用，將導致末端梁段無法保持在設計曲線所規定的位置上。

要控制末端梁段的標高誤差，通常采用的方法是在頂推施工過程中，對頂推平臺上需要安裝的梁段的線形進行調整。由于每個梁段在無應力狀態下的長度和曲率只能在安裝時進行設置和調整，不會受外力影響發生變化，因此在安裝梁段時，可以比較方便地控制梁段的標高。

在頂推施工過程中，新安裝梁段的轉角和標高往往不符合施工設計要求中的豎曲線形態。而隨著安裝過程的逐步推進，后續安裝的其他梁段也會受到之前安裝的梁段的影響，造成同一方向上的誤差逐漸累積。為避免這一現象，在安裝每一梁段時，可以對該梁段中的局部設計曲線進行剛體轉動與平動，使其與之前安裝的梁段之間的夾角滿足設計要求中的豎曲線形態。同時參考之前安裝的梁段，確定合理的標高。

2.軸線位置的控制

由于頂推施工過程中，橋體兩側的頂推過程不可能完全同步，因此在各種不平衡受力的影響下，可能導致鋼箱梁的軸線逐漸偏離設計軸線，導致橋體發生水平位移。

要避免這一問題，首先應當加強橋體兩側施工過程的同步性，盡可能減少軸線的偏移。由于本次施工采用的是智能頂推設備，因此只需要盡可能精確地設定兩側千斤頂的施力大小，就可以有效緩解受力不平衡的問題。但即便如此，受理不平衡和軸線偏移的問題也只能得到緩解，不可能被根除。頂推過程中仍然需要不斷觀測軸線偏移情況，并對其進行校正，使之回到設計軸線上來。除此之外，在梁段安裝時，也要對每個梁段的軸線位置進行詳細測量，將梁段軸線誤差控制在合理范圍內。

3.應力的控制

鋼箱梁截面上受到的應力直接反映著鋼箱梁結構的安全性，隨著頂推施工的不斷進行，每一個梁段、每一個位置上的應力情況都會發生持續變化。在現場施工時，應當注意實時監測梁段上的應力，并與設計理論值進行比較，若相差太大，則應當立即停工，排除安全隱患后再進行施工。

4.溫度的控制

鋼結構在不同溫度下容易產生變形。鋼箱梁作為一個復雜結構，在不同溫度下更容易產生極大的受力差異。為保證工程順利進行，在施工過程中應當盡可能減少溫差造成的影響。例如，在晝夜溫差較大的地區，應當盡可能避免夜間施工，以免夜間氣溫下降造成施工環境發生改變。而在季節溫差較大的地區，則要盡可能將施工過程集中在某一個季節內。

五、結語

鋼箱梁頂推施工的技術要求較高，在施工前，工作人員應當充分熟悉現場施工環境。施工過程中必須嚴格控制好施工質量，防止發生安全隱患。安裝每一梁段時，可以對該梁段中的局部設計曲線進行剛體轉動與平動，同時參考之前安裝的梁段，確定合理的標高。頂推過程中需要不斷觀測軸線偏移情況，并對其進行校正。此外，施工過程中還要控制好應力和溫度，防止異常情況危及建筑安全。