跨江大橋步履式頂推施工技術探索

肖瓏

達濠市政建設有限公司贛州分公司 江西 贛州 341000

某跨江大橋工程北接創業路高架，蓉江新區段上跨濱江路后落地，與黃金路形成平面交叉, 樁號范圍為K7+052～K7+918。橋梁工程樁號范圍K7+052～K7+818，主要包括主線高架（主橋、引橋）、1對非機動車坡道橋及4座人行梯道。全橋支撐體系為五跨連續支撐體系,拱梁固結。吊桿區主梁荷載經由吊桿傳遞至拱肋最后通過拱腳將荷載傳遞至支座；非吊桿區荷載經由主梁傳遞至支座。橋墩采用柱式墩，基礎采用承臺+樁基礎。在該跨橋大橋工程施工中采用了步履式頂推技術。本文將對步履式頂推施工技術原理以及施工技術要點進行分析研究。

1 步履式頂推施工技術原理分析

步履式頂推系統通常包括主控臺、頂推千斤頂以及頂推泵站這三個主要構成部分。在頂推施工中，其控制過程是核心技術[1]。步履式頂推系統主要采用行程開關作為動作傳感元件，其能夠向主控臺發送頂推千斤頂的活塞位置。當位置信號被主控臺接收后，主控臺將對其進行邏輯組合并向頂推泵站發出指令。頂推泵站則根據主控臺指令利用電磁換向閥對頂推千斤頂動作加以控制。步履式頂推系統的現場控制器能夠滿足就地控制以及遠程控制的要求。在施工時應在所有主橋墩以及臨時墩上分別設置現場控制器和通信網絡，以確保主控臺、現場控制器之間通信穩定順暢。設置于主控臺的主控計算機在接收到各傳感器所采集傳輸的壓力以及位移信號后，可以自動按照預設控制程序以及算法進行處理分析，自主確定油缸動作順序，使集群千斤頂能夠保持工作的協調性。同時主控計算機系統還能夠對比例閥開口大小以及驅動油缸伸縮缸對伸缸進行自動控制，以達到同步控制千斤頂的目的。

2 步履式頂推施工技術流程分析

通過步履式頂推技術進行跨江大橋鋼梁的頂推平移施工時，應首先在岸上完成頂推裝置以及墊梁的拼裝，之后應通過控制系統控制頂升千斤頂油缸使其達到活塞的設定行程，利用頂推裝置頂升鋼梁，并使其與墊梁之間保持約2cm的間距[2]。然后應同步控制千斤頂油缸，并利用推動移位器按照預設活塞行程向前移動鋼梁至預定位置。在確認鋼梁已頂推到位后，應控制千斤頂活塞縮缸回程，在墊梁上落放鋼梁，完成力系轉換。此時，應控制千斤頂收缸回程至其原始狀態。通過以上工序即可完成一個頂推行程，重復這一循環施工過程，直至完成全部鋼梁頂推施工。

3 跨江大橋步履式頂推施工技術要點分析

3.1 某跨江大橋步履式頂推施工技術方案

某跨江大橋鋼梁采用了多點連續步履式頂推施工技術，頂推平臺以及臨時墩應安裝在L 1-L 1 2 墩、CYL174(L14)、CYL175(L13)之間，并應將頂推設備設置于平臺上，施工時應利用頂推平臺完成逐段焊接以及頂推作業。頂推施工應通過多點多臺頂推設備開展同步頂推施工，逐段向前頂推鋼梁，并重復該循環過程，直至鋼梁前移至設計位置。某跨江大橋鋼梁頂推總長度約為375m，應首先以手動操作方式通過頂推系統牽引啟動主梁滑移，再轉換至自動運行模式，自動進行主梁的連續頂推作業。在自動頂推過程中應對頂推過程中最大以及最小油壓值進行監測記錄，并應通過主動式中軸線監控系統實時監控鋼梁頂推中軸線，一旦發現誤差超出允許范圍時應利用限位裝置加以調整。

3.2 某跨江大橋步履式頂推各施工工序技術分析

3.2.1 安裝頂推設備施工技術要點

某跨江大橋工程采用了多點整體頂推的鋼梁安裝施工方式，在安裝頂推設備時應沿橋方向布置，各組頂推墩上分別安裝2臺頂推裝置，共設置頂推設備24套，以實現同時頂推施工。

3.2.2 安裝泵站施工技術要點

在安裝液壓泵站時應根據頂推速度要求合理確定壓油缸種類以及數量，以確保泵站流量能夠滿足同步頂推施工的實際需要[3]。在布置液壓泵站時應盡量將油管管路長度縮短，就近布置。由于本次施工中所采用的泵站單臺重量達到了3噸左右，因此在吊裝時所使用鋼絲繩的直徑應達到20mm以上，且應同時設置2根。根據施工技術方案，本次施工中采用了TX-Q40X2/2P/4T/1M型號的頂推雙泵泵站。頂推泵站應安裝在現場所有臨時墩的地面一側。在頂推油缸與液壓泵站間應采用高壓軟管相互連接，且應將液控單向閥安裝在頂推油缸上，以避免油管爆裂而出現時速下滑的情況。為保證設備受力和摩擦系數能夠達到施工要求，各液壓油路應保持相對的獨立性，以便對泵站壓力以及流量等指標參數進行單獨控制。

3.2.3 安裝控制系統施工技術要點

為保證步履式頂推施工的順利進行，施工人員應將行程傳感器安裝于該橋梁工程L8墩的頂推設備豎向方向上，以便對頂升行程進行監測。同時，還應沿設備水平方向進行行程傳感器的安裝，以監測頂推施工中的滑移行程。施工人員還應將壓力傳感器安裝于頂升油缸大腔側，以實現對頂推點壓力的動態監測。在完成傳感器的安裝后，應確保所有傳感器均能夠與相應通訊模塊連接通常，之后再將其與計算機控制系統相連，以便進行整體聯調聯試。

3.2.4 連接頂推設備施工技術要點

在本次頂推施工過程中，每2臺頂推設備由1臺液壓泵站驅動。施工人員應用兩根25m油管相連豎向油缸，并用兩根3m油管將泄漏與兩個導向油缸分別串連連接。各平推油缸均應通過用兩根3m油管連接分流閥。同時，還應用兩根25m油管連接導向油缸相連，并采用串聯方式連接泄漏和豎向油缸。此外，應用三通從兩個導向油缸分出連接，并采用串聯方式連接泄漏和左導。頂推施工中所使用的12臺液壓泵站以及24臺液壓頂推設備均由1臺控制柜控制，施工人員應將所有電氣電路連接就位。

3.2.5 頂推施工技術要點

在將所有頂推設備連接就位后，施工人員應在臨時墩中心處安裝頂推設備，以便于進行鋼梁起頂以及縱移頂推施工。根據某跨江大橋鋼梁頂推施工的實際需要以及施工技術方案要求，本次施工中所采用的頂推設備的豎向調節能力應達到200mm以上，水平糾偏能力應達到50mm以上，且應具備橫向限位功能。結合該橋梁工程施工工期要求，在本次頂推施工中選擇了步履式450設備。在安裝450設備施工時，應首先通過25噸汽車吊在支架上吊裝設備下部滑移分配梁，之后再在滑移分配梁上吊裝設備上部油缸。在吊裝整體設備時應同時采用2臺5噸導梁葫蘆，并應在設備下方內側設置好墊塊，重復這一過程直至設備全部安裝到位。

由于本次施工中采用了自重較重且體積龐大的抄墊材料，為了避免對頂推設備的正常運行以及操作人員的觀察視線造成干擾，不得將過多抄墊材料堆放在操作平臺上。各墩在施工過程中應按照抄墊量控制表中所確定抄墊材料量以浮吊轉運方式提前堆放在臨時墩上，以滿足施工需要。在完成一個批次的待墩頂抄墊施工后，再將下一批次抄墊材料存放在臨時墩上。在置換500mm以及1000mm鋼墩施工時，應采用吊車或者浮吊船吊裝鋼墩，之后再通過手拉葫蘆將鋼墩拉拽至墊梁上進行安裝作業。

抄墊臨時墊梁墊塊是步履式頂推施工中的重要技術環節。施工人員應應按照抄墊量控制表要求，采用厚度為20mm的鋼板逐步抄墊臨時墊梁，且應將20mm橡膠皮抄墊在鋼板頂面。如果抄墊鋼板的實際抄墊高度超過200mm時，應利用頂推設備將鋼梁頂起，使鋼梁脫空于臨時墊梁上的抄墊鋼板，并將200mm厚度抄墊鋼板拆除，改用規格為500*300*200的鋼墩墊塊。在抄墊塊上也應抄墊鋼板，且用20mm厚橡膠皮抄墊鋼板頂面。如果抄墊塊頂面鋼板的實際抄墊厚度超過200mm時，應通過頂推設備將鋼梁頂起受力，使其脫空于臨時墊梁上鋼板，并將厚度為200mm的抄墊鋼板拆除，改為設置鋼墩墊塊。之后再用落梁擰緊固定鋼墩墊塊。這一過程應循環重復，直至抄墊高度達到500mm以上。此時應將用500mm高的Φ820管樁墊墩取代臨時墊梁頂面鋼墩及鋼板，施工人員應將鋼筒焊接固定在臨時墊梁頂面上，且應將鋼板和橡膠皮設置在墊墩上。 施工人員應繼續在500mm高鋼筒墊墩上開展鋼板抄墊作業，并應在鋼板厚度達到200mm后再用500*300*200規格的墊塊置換鋼板，之后用螺栓連接墊塊和鋼筒，將其擰緊固定。然后應繼續在墊塊頂面進行抄墊鋼板施工，且每當抄墊厚度達到200mm時均應用墊塊置換鋼板。當墊塊與鋼板的總抄墊厚度達到500mm以上后，應用第二層高度500mm的鋼筒對墊塊以及鋼板加以置換，鋼筒之間仍應用螺栓連接固定。

在完成上述施工后，施工人員仍需繼續在鋼筒上進行鋼板抄墊施工，并在按照每200mm的厚度標準進行一次墊塊置換，直至抄墊達到1800mm的高度標準。此時應分別拆除第二層500mm和800mm高鋼筒，并用高度1m的820鋼筒進行置換，且應將墊塊以及厚度為100mm的鋼板設置在鋼筒頂面。之后用螺栓擰緊各抄墊鋼筒以及墊塊，并將橡膠皮設置于最頂面。

在頂推進程中，施工人員應繼續進行抄墊鋼板施工，并應在鋼板厚度每達到200mm高度時均用墊塊進行置換。在墊塊厚度達到600mm以上后，則應用高度為500mm的鋼筒以及高度為100mm的鋼板對墊塊進行置換。施工人員應按照抄墊量控制表要求進行抄墊鋼板施工，并在抄墊鋼厚度板每達到200mm時進行一次墊塊置換，重復這一過程直至抄墊高度與橋梁工程各墩抄墊最大設計高度相一致。

在該橋梁工程的各墩抄墊施工中，應根據頂推線形設計標準控制各墩標高。在完成臨時墩安裝施工后，施工人員應對所各臨時墩的墊梁頂面標高進行測量，以便對抄墊量控制表中的初始值進行相應的調整。抄墊施工主要包括以下施工環節。首先應隨著鋼梁頂推進程逐步進行鋼板抄墊施工。當鋼板抄墊厚度達到200mm以上時應將高度為200mm鋼板拆除，應用高度為200mm的墊塊抄墊。之后應繼續用20mm厚的鋼板抄墊，并在抄墊鋼板高度達到200mm時用200mm高墊塊置換，墊塊抄墊層數應達到4層。此時應將4層高度為200mm的墊塊拆除，并通過吊車將500mm高鋼墩起吊至安裝位置附近，再用手拉葫蘆等將其拉拽到臨時墊梁上，以便進行安裝施工。在固定鋼墩施工時應采用焊接技術，且應在其上方設置高度為200mm墊層。在繼續鋼板抄墊施工時，施工人員應在鋼板抄墊高度每達到200mm后均用墊塊進行厚置換，且墊塊抄墊層數應達到4層。之后應將4層墊塊逐一拆除，并綜合應用吊車以及手拉葫蘆完成鋼墩的起吊安裝作業，然后用螺栓連接兩層鋼墩，將其擰緊固定。下一步仍需繼續進行鋼板抄墊施工，統一應按照200m厚度標準進行墊塊與鋼板的置換，且墊塊抄墊應控制在4層。在對4層墊塊進行拆除作業時應采用人工方式，之后再利用吊車將墊塊下方的鋼墩拆除。在鋼墩吊裝施工時可以采用吊車以及手拉葫蘆，確保其安裝施工能夠順利進行。施工人員應用螺栓將鋼墩擰緊固定，并再其上方設置鋼板和厚度為200mm的墊塊。施工人員應重復這一過程，直至完成全部臨時墊梁墊塊的抄墊施工。

在步履式頂推施工過程中，頂推設備下的抄墊墊塊施工也是施工技術中的重點環節。施工人員應準確掌握其技術要點，提高施工質量，保證施工安全。頂推設備在豎向方向上的油缸頂升行程應控制在300mm，且頂升油缸伸缸行程的增加與抄墊高度應保持同步。當伸缸行程達到150mm以上后，施工人員應下落鋼梁，并將頂推設備脫空鋼梁，二者間距應控制在約1cm。之后施工人員應在頂升油缸下方用規格為800*800*200的墊塊抄墊。施工時可以在橋面剪力釘位置掛設吊帶，并采用手拉葫蘆方式將墊塊起吊安裝，并應采用焊接方式將墊塊和受力分配梁固定牢固。當墊塊抄墊層數達到2層以上后，施工人員應固定好頂推設備以及墊塊，并應將七字鋼板焊接在頂層墊塊頂面。施工人員在墊塊頂面指定位置固定好頂升油缸后，如需抄墊塊，應解除頂層墊塊螺栓，收起頂升油缸，之后再將墊塊抄墊于頂層墊塊與和下層墊塊之間。

3.2.6 頂推糾偏施工技術要點

在鋼梁頂推過程中，施工人員應對鋼梁橫向偏位情況進行實時監測。一旦發現偏位達到20mm以上時，應及時調整偏位。糾偏操作時應頂升鋼梁使并鋼梁向前移動，此時再將橫向調節油缸啟動，以便在鋼梁前進過程中利用橫向調節油缸對鋼梁進行橫向調節。施工人員應動態并監控鋼梁橫向調節數據。如發現橫向偏移量被控制在10mm時，可以停止橫向調整繼續頂推作業。如橫向偏移量仍超過10mm時，則應判斷橫向油缸存在行程不足的情況，應在下一行程中繼續進行橫向調節，直至橫向偏位符合施工技術標準。

3.2.7 卸載及落梁施工技術要點

在該橋梁工程的落梁施工中采用的是整聯落梁方式。施工單位應在落梁前做好施工測量工作，在落梁過程中則應動態監測鋼梁與各支座之間的高差，并通過逐塊抽取鋼墊板作為應急保護措施，以確保落梁施工能夠一次性成功就位。

4 總結

與傳統施工技術相比,步履式頂推施工拘束由于滑動面全程均處在頂推設備的滑箱與滑道間位置，有效減少對橋梁結構的影響，且有利于橋墩以及橋梁整體結構受力水平的改善，具有更好的安全性和平穩性，同時也便于在施工過程中對軸線進行調整，因此,步履式頂推施工技術在跨江大橋工程的施工建設中得到了越來越廣泛的應用。施工單位應不斷總結施工經驗，熟練掌握步履式頂推技術要點，以提高施工技術水平和施工質量。