公路橋梁工程中混凝土箱梁頂推施工技術

趙俊楠

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司）

1 工程概況

云南省鶴慶至關坡高速公路工程鶴慶立交聯絡線上跨大麗鐵路立交橋，橋梁全長139m，雙向六車道整幅布置，跨鐵路橋孔跨布置為40m+50m+40m 預應力混凝土連續梁，整幅布置，橋寬26.2m，主梁采用單箱三室等高度預應力混凝土連續梁，頂推梁段為10m+50m+10m，頂推梁段全長70m，前導梁長35m。

2 施工方案

制梁場地設置間距達14～16m 的L1～L7 號臨時墩。L1～L5 選擇混凝土臨時墩，L6～L7 選擇鋼管臨時墩。用制梁平臺預制箱梁，制梁平臺主要是L1 臨時墩～0#臺之間搭設的支架系統?；懒喊惭b在L1～L7 臨時墩、1#～2#永久墩的頂部。4 臺500t 自動連續頂推千斤頂進行箱梁頂推前，首先要完成預制箱梁并養護，強度要達到標準，再完成預應力張拉注漿，箱梁頂推就位后再進行落梁。

3 施工技術

3.1 施工特點

跨線橋主橋頂推施工段的長度70m，混凝土預制箱梁，自重大，最大頂推重量達4800 噸，混凝土梁下方接觸網眾多，控制傾覆穩定性是頂推過程中很重要的一個環節，而防傾覆措施和糾偏限位方法的科學合理性十分關鍵。主橋線形帶有一定弧度的豎曲線，帶豎曲線頂推，對控制拼裝平臺、臨時墩及混凝土梁線形有較高的要求。由于梁體體積較大，且受到起重設備限制，因此現場散拼時對定位控制精度要求較高。

3.2 頂推施工要求

頂推施工過程和質量受結構本身的構造力學特點及周邊環境影響，具體要求如下：

⑴混凝土梁跨鐵路，距離10KV 高壓線緊2 米，對于施工進度和施工安全性要求高。

⑵施工中臨時墩上面所承受的水平載荷需要被嚴格控制。

⑶只有混凝土梁腹板承受頂推設備支撐力，所以要求頂推設備具有高精度的支反力調節功能。

3.3 頂推施工關鍵技術

⑴頂推過程中采用多點頂推的方式，輔以壓力調節?？紤]臨時墩所受豎向載荷的基礎上調節每個點的頂推壓力值，借此減小臨時墩所承受的水平力[1]。

⑵每次頂推，對梁體中線及墩頂橫豎向位移進行測量，并控制在允許范圍以內；如出現偏差，立即調整。

⑶頂推過程中的糾偏采用滑移同步控制策略液壓滑移同步控制技術要求：①各臺液壓爬行器均勻受載；②各個滑移頂推點保持同步。

⑷提高對移動偏差的實時監測精度，發現偏差超出限制，及時借助千斤頂糾偏。

⑸對臨時墩水平位移和沉降進行實時監測，防止臨時墩遭受破壞。

3.4 頂推施工流程關鍵點

⑴臨時墩設置：①本工程頂推施工過程中，為減小主梁尾部的懸臂長度，保證梁尾在懸臂狀態的受力要求，在頂推平臺范圍設置L1～L7 號臨時墩；②L1～L5采用混凝土臨時墩，L6～L7 采用鋼管臨時墩；③臨時墩標高反復進行測量，確保臨時墩標高在設計值的-20～0mm；④鋼結構臨時墩按鋼結構設計及驗收規范嚴格進行驗收。

⑵頂推過程中，墩頂過程中會受到壓力，主要來自于水平向的摩阻力以及千斤頂的水平頂力，串聯墩身時可以借助桁架梁：①桁架梁主要采用高1.5m、縱向節間長2m、主管橫向中心距1.2m 的三角形桁架結構，主管采用外徑299mm、壁厚10mm 的鋼管；②墩身串聯桁架安裝時，法蘭端首先聯接牢固，后頂緊焊接另一端，以保證墩身串聯桁架可靠地傳遞橋墩變形產生的拉力或壓力，從而約束橋墩變形，使各永久墩和臨時墩共同受力，降低橋墩墩身所受的水平力。

⑶滑道設置：①滑道由墩頂滑道梁和2mm 厚不銹鋼板組成，表面粗糙度不大于Ra12.5μm；②臨時墩滑道梁頂面尺寸3100mm×800mm，永久墩頂滑道梁頂面尺寸2300mm×800mm，上部設規格為30㎝×40㎝×3㎝的四氟乙烯滑塊，其抗壓強度不低于30MPa；③四氟乙烯滑塊與箱梁混凝土接觸面必須光滑平整；④不銹鋼板必須與滑道梁表面鋼板聯接牢固，四周采用氬弧焊連續焊接牢固，避免頂推過程因為摩擦力過大，造成不銹鋼板與鋼板脫離，造成質量事故。

⑷導梁安裝：①安裝導梁、穿頂推鋼束、安裝橫向限位裝置；②本橋頂推過程在箱梁上設置了前導梁，前導梁長為37.5m（埋入梁體內2.5m，梁體外35m），共分四節，長度分別為7.5m、5m、12.5m、12.5m；③導梁采用鋼板焊接分塊制作，然后平聯組合。

⑸導梁預頂：①在箱梁頂推之前對導梁進行預頂，確保導梁的整體剛度以及連接部位的強度；②在1 號永久墩處起頂導梁，頂力200t，兩側起頂同步進行；③監測導梁的上撓度及導梁應力驗證導梁試頂結果[2]。

⑹試頂：①試頂前打開主控臺及泵站的電源，利用主控臺控制千斤頂并且施力，試頂距離約0.5m；②施工過程中及時解決橋體結構出現的故障和受力部位產生的裂紋，時刻保持橋體的平衡性；③試頂過程中出現異常情況需要立即停止試頂，解決故障后方可繼續；④試頂后采集精調數據，按1s、2s、3s 進行點動方式操作，為了在頂推初步到位后精確定位，需要測量組測量每點動一次前進距離的數據作為定位依據。

⑺正式頂推：①選擇手動模式。油泵操作人員調整溢流閥的工作限壓時，要根據主控臺操作人員的信號，在按下“前頂進”的按鈕后，檢查在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%牽引力狀態下各受力結構的變形程度，及時報告發現的問題并解決。在頂推過程中，通過頂推力的一致來實現降低結構偏轉，摩擦力一致并不能降低不利情況；②如果發現主梁軸線偏離設計軸線，應通過導向、限位裝置，在頂推過程中及時進行糾偏。

⑻落梁就位：安放完各永久墩支座后實施箱梁頂推就位，再借助16 臺500t 落梁千斤頂將箱梁落在設計位置。

4 計算模型

在開展控制工作的初步階段，根據設計參數和施工方法，并以分析計算橋梁結果與校核設計成果作為施工過程中誤差分析、控制決策的依據。

用Midas Civil 有限元分析軟件并參考橋梁結構的實際施工情況仿真計算分析本橋梁。前期根據施工和設計的施工工序，通過計算得到各施工狀態下結構控制截面應力和變形等參數，以及采用設計所提供的初始數據參數進行計算分析。計算中將考慮頂推、施工臨時荷載的變化、預應力的張拉等影響因素[3]。

施工過程中的實時仿真計算是根據施工工藝和工序、永久墩及臨時墩的結構形式、施工荷載等設計參數，應力監測和撓度控制需要根據施工過程中各個施工階段的結構撓度和內力來得到理論計算值。后期誤差分析的基礎數據，是保證頂推施工安全和結構安全的基礎。圖1 為全橋計算分析模型，圖2 為頂推施工階段計算模型。

圖1 全橋計算分析模型

圖2 頂推施工計算模型圖

頂推計算過程中，施工階段頂推1m 定義一個施工步驟，從頂推開始計算（行程0～95m），計算每個施工步驟下導梁、主梁、主墩、臨時墩每個斷面的應力與變形值，其中應力與變形最大的斷面即為頂推過程中的控制斷面，控制斷面的變形與應力最大的施工步驟即為頂推過程中的最不利工況。主要計算結果見表1。

表1 頂推過程中重要構件的控制應力與控制工況

5 結語

在橋梁工程跨越既有鐵路等復雜路線施工過程中，箱梁頂推項目是行之有效的辦法，橋梁后期運行與其施工質量密不可分，采用頂推施工方案，方案科學合理、經濟可行，施工過程安全順利，可有效地減少對鐵路既有線路的影響。