鋼桁梁頂推施工技術分析

黃慶玲

鋼桁梁頂推施工技術分析

黃慶玲

（廣西機電職業技術學院，廣西 南寧 530000）

鋼桁梁的頂推施工有著占地少、施工過程連續、結構整體性好、設備和模板能夠反復利用、施工過程中無噪音且施工速度一般較快等優勢，在跨線鋼箱梁橋施工中得到廣泛應用。文章以廣西區內某大跨鋼桁的梁頂推施工流程、頂推施工技術特點、頂推施工控制要點進行了深入分析，且對比較重要的施工環節也提出了相應的施工技術方案及注意事項，提高了施工過程的安全系數，確保鋼桁梁能夠準確無誤地頂推到指定位置。

鋼桁梁；頂推技術；控制要點；施工特點；監測措施

引言

隨著現代土木施工技術的日新月異，橋梁施工技術也在不斷發展，跨線鋼結構橋梁成為目前市政橋梁中的一種趨勢。由于鋼桁梁頂推施工方法在時間、地點等諸多因素上不受限制的優點，該方法得到了廣泛的應用。然而在頂推過程中，有很多需要控制的重要關鍵點，如果控制不好，則難以保證工程質量、施工安全。因此，為了提高鋼桁梁頂推施工的質量和安全性，加強鋼桁梁的施工控制具有重要的意義。

1 鋼桁梁頂推技術的應用

1.1 工程概況

本工程位于廣西區內，是雙幅鋼桁梁的跨鐵路橋頂推施工整體工程。該工程采用在兩邊的橋臺墩固定，橋長59.8 m，跨鐵路段長度59 m。其中，梁高為8 m，寬為19.8 m，節間間距5.9 m。部分平聯、腹桿以及橫聯采用的截面為工字形，其它平聯橫撐及弦桿均采用的截面是箱型結構。本項目把導梁裝在端部，采用頂推技術進行安裝，總體頂推重量為1389 t，距離為94.4 m。該工程的布置圖如圖1、圖2所示，圖1為鋼桁梁立面布置，圖2為鋼桁梁橫斷面布置。

圖1 鋼桁梁立面布置圖

圖2 鋼桁梁橫斷面布置圖（單位：mm）

1.2 頂推施工原理

頂推中的滑移設備由計算機控制、夾軌器、傳感檢測、液壓泵站等部分構成。

滑移中管道潛望鏡起到滑移驅動的作用。液壓測桿的結構為組合式，一邊滑移軌道與楔型夾塊相連，另一邊滑移胎架或構件采用鉸接形式相連，中間采用液壓柱塞泵推動爬行。預制場設置在橋梁的縱橋向的臺后，分段預制梁體，張拉縱向預應力筋之后，由水平千斤頂完成輕壓，采用滑道及滑塊，把梁逐段往前頂推，到位落梁之后，再更換上正式支座。

1.3 施工流程

1.3.1 鋼桁梁拼裝平臺的搭設

為了保證鋼梁架設時營業線的運輸安全，及鋼梁架設時不會侵入限界，架設時將鋼梁從原位向遠離既有線外側平移7米后搭設拼裝平臺進行拼裝。搭設鋼梁拼裝平臺時，其中心線與橋中心線一致。為加強桿件穩定性，增設斜撐，形成穩定的空間結構，碗扣頂托縱向放置方木。支架搭設完畢，調整高程，使坡度和橋面坡度一致，然后滿上木板作為施工平臺。拼裝時采用履帶吊，根據最大桿件重量，確定大臂控制范圍，履帶吊中心距離既有線中心的長度，即可以保證鐵路運營的安全。鋼桁梁拼裝完成后，采用千斤頂，將鋼梁頂起，然后安裝滑板，鋼梁的橫移使用“液壓自鎖頂推千斤頂”頂推完成。

1.3.2 臨時墩的施工

臨時墩主要受到梁體的垂直方向點的荷載以及頂推水平方向的摩擦力，除此之外還要受到頂推的啟動和停止的慣性作用的影響。另外，施工期間的通航以及洪水漂浮物的作用也對臨時墩有不容忽視的影響。

為了滿足臨時墩設計強度和剛度的要求必須要考慮臨時墩的變形（所受外力及溫度變化）對于頂推標高允許偏差的影響。

從上述臨時墩布置原則考慮，在設置1號和2號臨時墩時，當鋼桁梁頂推到2號臨時墩時，此刻鋼桁梁的懸臂長度最大，這時1號臨時墩受力最為不利。為了穩定，鐵路兩側的臨時墩必須要采用混凝土連續墻進行支撐加固，其基礎采用承臺式基礎，此范圍的地基也要用水泥攪拌樁進行地基的加固以提高承載能力。因連續墻具有良好的受力特點，大大提高了安全系數?；涝谶B續墻和橋墩上進行錨固。

1.3.3 滑道、導梁制作安裝

（1）滑塊和滑道。整個頂推系統中滑道的設計指標要求剛度大，結構簡單，拆裝方便，傳力過程均勻可靠。為了提升拼裝精度，在鋼桁梁受力節點位置要布置提升強度的鋼板，鋼板位置要和鋼桁梁的各個節點對應起來。橡膠滑塊鋪設在加強鋼板下，材料采用四氟乙烯。鋼桁梁的頂推是在滑塊及滑道的滑動過程中完成的。

（2）導梁。為了讓梁體前段的負彎矩和懸出長度能夠有效減小，在梁體的前端位置安裝了自制的導梁，導梁對稱布置在鋼桁梁下弦桿的前端位置上，和鋼桁梁上使用的節點板通過高強度螺栓進行錨固連接。通過手拉葫蘆把上弦桿與兩個鋼導梁之間進行拉結，這樣就能保證鋼梁的撓度是零。頂推到導梁到達對面臨時墩時，必須馬上放松手拉葫蘆，不然可能會起反作用，影響頂推效果和安全。

1.3.4 鋼桁梁現場拼裝

鋼桁梁按上、下兩個半橋設計，全橋總重1389 t，主材鋼筋采用16 Mnq，構件采用栓、焊結合的連接方式，高強螺栓等級為10.9級。連接主要以M22高強螺栓為主，全橋共用5.7萬多套，一級焊縫和二級焊縫總長度約為8500 m。

根據現場的實際情況，拼裝工作先由半幅鋼桁梁開始，完成之后再進行另一半幅鋼桁梁拼裝。鋼桁梁在工廠預制后，先進行預拼裝的工作，然后經過檢查、驗收，合格后再簽收，之后按施工進度分段運往施工工地。

1.3.5 鋼桁梁頂推

鋼桁梁的拼梁點距離鋼桁梁中心線7 m，保證鋼梁架設過程中，吊車大臂投影在既有線路路肩以外，確保了施工安全。具體頂推步驟以下分布闡述。

第1步：橫移軌道預先在鋼梁兩端鋪好，架梁時設置端支撐點的結構，待鋼梁安裝完成之后，安放千斤頂，底部布置20 mm厚鋼板墊片，E0節點的中心放置千斤頂，并在兩側安放保護墩，起頂開始。

第2步：撤除鋼梁下部的枕木跺，安裝滑板，每個點安裝一個。放置位置為頂梁點下部，開始第一次落梁。

第3步：落梁完成后，加固滑板與梁體的連接，撤掉千斤頂，之后頂推設備就位，頂推設備共兩套，再加固頂推設備與梁、滑板間的連接，準備頂推。

第4步：啟動油泵開始頂推，兩臺終端設備保持相同行程進行頂推，行進過程中確保滑板不偏離軌道，同時安裝支座。等鋼桁梁基本頂推到預定位置后再進行調整位置，最后準備落梁。

第5步：鋼梁就位后，拆除頂推器，放置千斤頂。并在墩前放置枕木跺，保護鋼梁。

圖3 頂推流程圖

1.4 頂推施工特點

1.4.1 對地勢條件要求低

我國土地幅員遼闊，地形情況復雜多變，施工場地多種多樣，諸多因素的原因，又加之傳統的施工方法對地形地勢的要求相對較高，如果采用鋼桁梁頂推施工方法，不僅使地面支撐支架加設預算能夠得到有效的控制，還能有效減少地面支架搭設的工程量，有利于高輔助墩的施工。

1.4.2 有效保證鋼桁梁拼裝精度

拼裝平臺搭設在滑道梁起點，有較寬敞的施工活動場地及空間，拼裝的起吊高度不大，有利于保證拼裝的精度及速度。而且頂推施工項目也不會受到起吊能力和起吊高度的限制，這樣就能有效地降低了高空作業的風險。

1.4.3 質量控制難度系數低

鋼桁梁在拼裝過程中精確度可以控制，設備運行過程實施嚴格監控把關，使得整體施工質量也易于控制。

1.4.4 安全危險系數低

鋼桁梁節段零部件組裝在平臺上進行拼裝，場地設施和空間條件都比較好，能更簡便、高效地進行施工作業，安全危險系數低。

1.4.5 施工進度快、工期短

對比傳統步拖拉頂推方法，平移頂推施工具有連續施工作業面、施工速度快、能夠節省工期等優點。

1.5 施工控制要點

1.5.1 滑移軌道和拼裝支架的施工階段控制

（1）軌道軸線的復測：鋼梁落在滑移軌道之前，必須對軌道軸線指標參數進行復測，保證桁架梁的滑移軌道不會有軸線偏位的情況。

（2）胎架標高的監測：標高是否達標是鋼桁架拼裝胎在拼裝過程中最關鍵的一步。在支架拼裝過程中，拼裝胎架的線形指標應進行不斷調整達到滿足設計參數的要求。如果胎架標高不能達到要求，會使得鋼構件在施工過程中沒有辦法連接，或拼接后線形指標不能達到設計的目標。檢測時，標高測量點布置在胎架上，利用精密鋼尺和高精度的水準儀來檢測各胎架的測點高程，標高復核工作必須在拼裝前完成，作為滿足胎架標高的參數要求。

1.5.2 滑移階段和鋼桁架拼裝控制要點

（1）鋼桁架應力監測：如構件受力變化幅度較大，就必須設置監測點，在頂推實施過程中進行實時監測，以保證結構各部分受力符合要求。

（2）鋼桁架變形監測：對梁各節點空間坐標進行實時監測時，棱鏡的安裝位置在鋼桁架上弦桿的節點上。

（3）鋼桁架扭轉的控制：因兩側著力點存在懸挑，因此在拖移前和拖移過程中，采用浮式拖航時，主桁架的支撐點高差的存在必將導致主桁架扭曲。在施工過程中，應監測拖船的標高和支架的垂直度，以確保支撐點不在同一高度。

（4）主梁軸線水平偏位監測和控制：在浮式拖航過程中，由于水流等因素的影響，梁體可能會出現軸線偏位。施工過程中應進行實時監測，如果發現問題及時進行糾偏，保證桁架軸線位置無誤，梁體定位準確。

（5）滑動支架水平位移控制：觀測點設置在滑動支架上，對支架的水平變位和沉降進行觀測。支架水平位移在推架過程中變化過大時，應馬上報警，并且停止施工，進行糾偏，錨死。

1.5.3 滑靴倒換控制

拼裝頂推平臺的滑靴倒換時機控制：滑靴作為鋼桁梁節點的支撐釋放裝置，應倒換使用。如果每次頂推距離比較大，就應該對滑靴進行倒換。如何把握滑靴的倒換時機至關重要，頂推平臺的滑靴倒換最佳時機發生在滑靴馬上滑出滑道梁的時候，這是就該對滑靴進行倒換。

輔助墩和主墩的最佳倒換滑靴的時期的控制：為進入滑道梁的桁架梁分支節點相交點布局對稱分布時（±4 m或±6 m）。

千斤頂的頂舉控制：滑靴倒換過程通過待倒換滑靴里面的千斤頂把鋼桁梁整體頂舉后放進新活塞桿并落下梁體，然后通過千斤頂頂舉鋼桁梁和待倒換滑靴托空，取出滑靴；松開千斤頂，鋼桁梁再次落入滑靴中承受壓力，繼續頂推。

1.5.4 落梁的控制

當頂推工作完成后可以將梁落到準備好的永久支座上，因此需用落梁設備把桁架梁托起，然后對滑靴、臨時設施、滑道梁進行拆除，再將桁架梁下落固定。為了結構安全穩定，頂升過程必須要求在控制系統下完成。落梁逐步下落，每次落梁行程為15 cm。

落梁時必須注意以下事項：

（1）落梁必須利用千斤頂同步完成；

（2）整聯鋼梁下落時必須有對應的備用千斤頂；

（3）落梁使用的千斤頂必須確保壓力不能超過使用極限；

（4）各支座的高差在落梁過程中要注意實時監控；

（5）梁與墩支座間的找平是通過支座墊板來完成的。

1.5.5 糾偏控制

因為頂推點環境及設備的差異、誤差，梁到位后可能出現實際與設計線形不一樣的情況，又因為鋼桁梁是柔性結構，使得各點不盡相同。為了確保施工線形、里程以及支座外緣與桿件中心位置偏移，所以頂推后線形需要調整。

防中線偏位措施：

（1）同步頂推的措施：在頂推開始之前，必須全面檢查各處頂推設備和中央控制系統是否有問題，頂推中對頂推力以及頂推位移進行控制，保證側前行位移量一致。

（2）監測措施：在橋梁的前后兩端上部設置中線偏移監測點，頂推過程中必須進行連續監測。起吊至拼裝平臺，于底部距離軌道中心線1 m位置用紅筆標注程標，標注間距1 m?；劳鈧纫惨糜推峁P畫上刻度，精確到厘米，這樣做是為了讓旁的工作人員很明顯地查看兩旁進尺是否一致。

（3）限位措施：頂推時導向限位設施的布置，如用軌道卡板阻止橫向偏移的產生。除此之外，設備里還配置有4個橫向油缸，能對梁段位置調節，及時糾正過程中的偏差。

為避免過度頂推現象的出現，措施如下：

（1）在頂推端頭布置限位支架，確保為頂推到位防止過度頂推；

（2）在距到位還有1 m的地方，改為點動操作，每操作一次前進20 cm，并進行實時觀測；

（3）嚴格把控頂推到位時間，預防梁因溫差引起移位。

2 鋼桁梁頂推施工注意事項

（1）頂推系統使用前必須認真調節好開關的位置，整個頂推系統電源要確保質量。

（2）必須確保油液的干凈清潔。必須經常對油液進行過濾，確保精度高于20 μm，按要求進行定期換油。

（3）每次開始頂推時，都要對頂推的鋼桁梁梁中線和各滑道頂部標高進行復測，并控制偏差在規定范圍內：

①導梁中線允許誤差要求小于等于2.0 mm；

②梁體中線允許誤差要求小于等于2.0 mm；

③滑道表面要求應光滑流暢。

（4）鋼桁梁頂推時，必須由專人負責檢查導梁和箱梁，如發現導梁撓度有部位變化、螺絲不緊、分配梁與主梁聯結處有偏位或普通混凝土破壞等出現情況時，應停止施工，進行問題處理。

（5）如預應力束錨具不緊時，應馬上停止頂推，并把不緊的錨具調整、重新固定。

（6）用拉桿頂推時，如出現桿件彎曲、螺絲松動不緊等情況，都應該及時有效地處理。

（7）頂推時不得少于兩個墩上布置保險千斤頂，如遇到滑移故障等原因使用千斤頂處理時，起頂的反力值必須小于等于計算反力的1.1倍，起頂高度也要小于5 mm～10 mm。

（8）四氟滑板兩面都要應保持清潔，白色一面涂上硅脂減少摩擦，清理四氟板不能使用可燃性的油料。

（9）頂推過程中如果出現四氟板跟進不及時，應馬上停止頂推工作，頂起桁架梁的腹板，必須放入四氟板后才能繼續頂推。

（10）每節段頂推過程不能一次到位，要分多次完成。第一次頂推5 cm，停止，回油，再頂推5 cm，停止，回油，反復多次頂推。

3 結束語

針對現代鋼箱梁頂推施工技術如何安全、高效的實施等問題，本文從鋼桁梁施工原理、施工工藝流程、施工特點等幾個方面出發，總結了要保證整個鋼桁梁施工過程的安全可靠，加強頂推施工過程中各環節的監測控制是必不可少的。在頂推各環節的監控中，必要的措施也為跨線鋼架橋鋼桁梁頂推施工方便、快速、順利地完成提供了重要的保障。

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Construction Technology Analysis of Steel Truss Beam Pushing

The pushing construction of steel truss beam has the advantages of small footprint, continuous construction process, good structural integrity, repeated use of equipment and formwork, no noise in the construction process, and generally fast construction speed. It has been widely used in the construction of cross-line steel box girder bridges. This paper makes an in-depth analysis on the steel truss beam pushing construction process, pushing echnical characteristics and construction control points of a large-span steel truss in Guangxi, and also puts forward the corresponding construction technical scheme and precautions for the more important construction links, which improves the safety coefficient of the construction process and ensures that the steel truss can be accurately pushed to the specified position.

steel truss beam; pushing technology; control points; construction characteristics; monitoring measures

U445

A

1008-1151(2022)09-0031-04

2022-06-05

國家自然科學基金（82074574）；廣西科學研究與技術開發計劃（科AB17195021）。

黃慶玲（1982－），女，安徽阜南人，廣西機電職業技術學院高級工程師，研究方向為路橋和市政工程施工技術研究及教學。