大型橋梁施工設(shè)備安裝中的頂推法技術(shù)

楊志鵬

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模呈持續(xù)擴(kuò)大的趨勢，橋梁在公路建設(shè)領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。基于工程人員的不懈努力，橋梁施工技術(shù)體系趨于完善。目前，鋼箱梁施工環(huán)節(jié)普遍采用頂推法，為充分發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，有必要展開探討，明確具體的技術(shù)要點(diǎn)。

1 橋梁工程中的頂推法

1.1 單點(diǎn)頂推法

單點(diǎn)頂推法常見于較短梁段橋梁施工中，頂推裝置分布在臨近主梁的橋墩附近，隨施工的推進(jìn)，滑塊需在不銹鋼板上向前滑動，同時(shí)應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度在后方及時(shí)添加滑塊，以便有序施工，確保橋梁施工的穩(wěn)定性。單點(diǎn)頂推法的應(yīng)用，有助于優(yōu)化公路橋梁施工條件，在安全的環(huán)境下完成小規(guī)模橋梁的建設(shè)工作。圖1 為橋梁單點(diǎn)式頂推技術(shù)基本結(jié)構(gòu)示意。

圖1 橋梁單點(diǎn)式頂推技術(shù)基本結(jié)構(gòu)示意

1.2 多點(diǎn)頂推法

多點(diǎn)頂推法是公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域較為主流的施工方法，其配置的水平千斤頂數(shù)量較多，依次穩(wěn)定置于各墩臺上面，通過對千斤頂?shù)恼{(diào)節(jié)，可以將力以均勻的方式分布在墩臺上面，保證各墩臺受力均勻[1]。水平千斤頂向墩臺所提供的反力具有調(diào)節(jié)作用，可平衡滑塊滑動過程中產(chǎn)生的摩阻力，從而降低橋墩所受的力。根據(jù)此力學(xué)關(guān)系，多點(diǎn)頂推法也常應(yīng)用于柔性橋墩中。縱觀現(xiàn)階段的橋梁建設(shè)狀況，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工期間常使用多點(diǎn)頂推法，其對頂推噸位的要求較低，而相較于傳統(tǒng)的單點(diǎn)頂推法，在適用性、安全性、穩(wěn)定性方面均得到了改善，因此取得顯著的應(yīng)用效果[2]。圖2 為橋梁多點(diǎn)式頂推技術(shù)的頂推滑道結(jié)構(gòu)示意。

圖2 橋梁多點(diǎn)式頂推技術(shù)頂推滑道結(jié)構(gòu)示意

2 頂推設(shè)備安裝思路及具體內(nèi)容

2.1 設(shè)備安裝思路

根據(jù)墩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，于該處合理安裝液壓泵站，為維持裝置的穩(wěn)定性，需嚴(yán)格限制水平方向的自由度；采取GPS 與空間三角網(wǎng)點(diǎn)測繪復(fù)核相結(jié)合的方法，完成頂推設(shè)備的定位工作，保證其中的頂推油缸、附件等各類裝置均能夠精準(zhǔn)就位[3]。

2.2 設(shè)備安裝內(nèi)容

（1）根據(jù)要求選擇合適型號的頂推液壓設(shè)備和頂升設(shè)備，將其有序安裝在各墩上，完成油管、電源線路的連接作業(yè)，構(gòu)成完整的體系。

（2）啟動位于第一個(gè)墩的頂推設(shè)備，調(diào)節(jié)該處的縱向支撐油缸，以保證導(dǎo)梁頂升至指定標(biāo)高處；運(yùn)用壓力傳感器及時(shí)檢測，確定壓力值后對其轉(zhuǎn)換以得到反力值；隨后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)定頂推油缸的壓力，由該裝置根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)提供頂推力；期間及時(shí)控制臨時(shí)墩兩側(cè)的頂推油缸，使其維持同步頂推的工作狀態(tài)。期間需要加強(qiáng)檢測頂升支撐油缸的支反力，目的在于保證頂推力的合理性，此舉也有助于提高鋼箱梁受力的均衡性，確保單點(diǎn)單側(cè)最大支反力≤14 000 kN；經(jīng)過頂推作業(yè)后，各頂推油缸到達(dá)下一行程的起點(diǎn)處。

（3）經(jīng)檢測后，若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)梁存在大幅度下?lián)锨闆r，則需調(diào)節(jié)前一墩的縱向支撐油缸，以便將梁體有效頂起，使導(dǎo)梁保持略微上翹的狀態(tài)，滿足后續(xù)頂推要求。導(dǎo)梁置于索塔的頂推裝置上，若無誤則調(diào)整支撐油缸，此舉目的在于使鋼箱梁的標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)值，再正式推進(jìn)鋼箱梁。

（4）按照上述方法重復(fù)操作，直至各鋼箱梁頂均被頂推至指定位置。

3 鋼拱梁頂推法在大橋施工中的應(yīng)用

3.1 橋梁整體及臨時(shí)墩的布置

某橋梁起訖里程K0+000.000—K0+000.945，總長945 m，主要施工內(nèi)容有墩基礎(chǔ)、墩身、上部結(jié)構(gòu)（北引橋、三孔簡支拱橋及設(shè)置于彼此間的簡支梁）、支座、伸縮縫（設(shè)置在主橋和南引橋所形成的交界區(qū)域）、附屬裝置。該橋梁所跨越的河流為Ⅲ級航道，通航凈高7 m。該橋梁按照Ⅰ級公路荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪水頻率為0.01%、洪水水位為3.73 m。由于受到河道交通的限制，為不阻礙航道交通，決定采用頂推法進(jìn)行引橋路面的施工。

3.2 施工方案比選

橋墩是全橋結(jié)構(gòu)體系中較為重要的承重結(jié)構(gòu)，但其受水平載荷的能力有限，結(jié)合上述關(guān)于單點(diǎn)頂推法和多點(diǎn)頂推法應(yīng)用特點(diǎn)的分析，為保證各橋墩的穩(wěn)定性，宜采取多點(diǎn)分散施工的方法。實(shí)際操作中，在各橋墩上分別配置頂推設(shè)備，其提供的反作用力能與摩擦力抵消，由此降低橋墩所受水平載荷值。而根據(jù)大型橋梁的建設(shè)特點(diǎn)，又可細(xì)分為多點(diǎn)分散連續(xù)牽引和多點(diǎn)分散頂推兩種形式。

3.2.1 多點(diǎn)分散牽引方式

配置連續(xù)牽引油缸，將其依次設(shè)置在橋墩和臨時(shí)墩上，利用該裝置帶動鋼拱梁向前移動，期間需在鋼拱梁底部焊接臨時(shí)反力座。鋼絞線的穩(wěn)定性將直接對鋼箱梁移動效果帶來影響，宜采取Φ1524 mm 的高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。各牽引油缸的核心組成為帶錨夾具的油缸（2 臺），配置行程傳感器，以便及時(shí)檢測各油缸的實(shí)際行程，錨具傳感器則負(fù)責(zé)檢測松緊信號，檢測結(jié)果可作為調(diào)節(jié)的基本依據(jù)；引入自動化控制機(jī)制，以主控計(jì)算機(jī)為操作設(shè)備，經(jīng)過協(xié)調(diào)后保證2 臺油缸實(shí)現(xiàn)交替運(yùn)行。通過各類裝置的配合達(dá)到無間歇牽引的效果。

多點(diǎn)分散牽引方式的主要思路是發(fā)揮鋼絞線的牽引作用，帶動鋼拱梁平移，支反力與摩擦力可大幅度抵消，最終產(chǎn)生的合力作用于橋墩上，通常該合力較小，因此橋墩的穩(wěn)定性較高。但需注意，在鋼拱梁平移時(shí)橋墩所受的豎向載荷具有持續(xù)變動的特點(diǎn)，與此同時(shí)摩擦力也將發(fā)生改變，因此需要密切關(guān)注摩擦力的實(shí)際值，以便及時(shí)調(diào)整牽引力，將水平載荷控制在較低的狀態(tài)。

3.2.2 多點(diǎn)分散頂推

以大型橋梁的施工特點(diǎn)為基本依據(jù)，通過將各類裝置組合后，設(shè)計(jì)出兼具頂升、平移、橫向功能的綜合型頂推設(shè)備，完成鋼箱梁的多方向移動，以保證拱橋坡度以及橋梁線型的合理性。此方案的關(guān)鍵點(diǎn)是“頂—推”兩個(gè)動作的交替運(yùn)行。首先將鋼箱梁托起，頂推后使其置于橋墩臨時(shí)結(jié)構(gòu)上，隨后油缸自動發(fā)生縮缸動作，以便進(jìn)入后續(xù)頂推環(huán)節(jié)，最終將各鋼箱梁頂推至指定位置。

摩擦作用均發(fā)生于頂推裝置內(nèi)，因此橋墩不受水平載荷，在一定程度上保證了橋墩的穩(wěn)定性；頂推裝置均勻分布至橋墩上，可以共同推動鋼箱梁的前移；在設(shè)備工作精度、外部環(huán)境等因素的影響下，易導(dǎo)致鋼箱梁出現(xiàn)輕微偏斜，但兩側(cè)支撐頂升油缸可協(xié)同作用，及時(shí)完成糾偏操作，因此影響甚微；整套設(shè)備集多重功能于一體，可根據(jù)需求及時(shí)完成頂升、平移及橫向調(diào)整等相關(guān)操作，施工便捷性好且成本較低。

通過對技術(shù)可行性、施工安全性及經(jīng)濟(jì)效益性的對比分析后，認(rèn)為多點(diǎn)分散頂推的方式更具可行性。此外，為進(jìn)一步提高施工效率，在保持工作原理、液壓設(shè)備類型不變的條件下，通過變更機(jī)械結(jié)構(gòu)形式的方式提出兩種方案：

方案一：在配置頂推設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，將該處對應(yīng)的頂升油缸設(shè)置在下部結(jié)構(gòu)內(nèi)，并配置四氟乙烯板和不銹鋼板，以滿足滑動要求。滑動過程中以橋墩為參照，頂升油缸和下部結(jié)構(gòu)均處于相對靜止的狀態(tài)。

方案二：在配置頂推設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，調(diào)整該處頂升油缸的安裝位置，即布設(shè)在上部結(jié)構(gòu)的下面，鋼板鋪設(shè)在橋墩上，在下部結(jié)構(gòu)底部設(shè)置聚四氟乙烯板，該部分與底板上的不銹鋼板將產(chǎn)生相對滑動的運(yùn)動關(guān)系，在此條件下使鋼箱梁、頂升油缸及下部結(jié)構(gòu)構(gòu)成完整的運(yùn)動體系，共同發(fā)生移動。

3.3 施工效果

本工程橋梁跨越的河流為Ⅲ級航道，通航凈高7 m。由于受到河道交通的限制，采用頂推法進(jìn)行引橋路面的施工。在7 號、8號、9 號墩引橋一定范圍內(nèi)插入臨時(shí)墩，同時(shí)在引橋兩側(cè)通過鋼板樁進(jìn)行加寬，然后采用頂推法將“格構(gòu)”式橋面系從7 號墩頂推到6 號墩。通過頂推法施工，能在確保施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上節(jié)約設(shè)備和勞動力，該技術(shù)可為同類工程提供參考借鑒。

4 結(jié)束語

綜上所述，頂推法在大型橋梁工程建設(shè)領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用，其中以大型鋼梁橋的應(yīng)用頻率更高。頂推施工技術(shù)形式多樣，多點(diǎn)頂推法的綜合應(yīng)用效果更佳，可作為首選方案。工程實(shí)踐中，需合理配置頂升油缸、側(cè)限系統(tǒng)等裝置，按順序完成頂推作業(yè)，確保橋梁的施工質(zhì)量。