跨既有線鋼結構天橋頂推施工舉措探討

王 江

中鐵十一局集團建筑安裝工程有限公司 湖北 武漢 430064

現如今我國高鐵建設事業飛速發展，有一部分老站需要通過擴能改造方式，將使用需求滿足。擴能改造需要在車站不停運情況下開展，為跨越多個站臺的天橋施工帶來很大難度。在這一過程中，要對天橋頂推施工工藝進行合理利用，頂推施工工藝的主要來源是鋼筋縱向托拉法，使用千斤頂對傳統卷揚機進行取代。隨著社會的不斷發展，頂推法在建筑工程施工中得到廣泛應用，同時施工工藝也得到一定完善，在當前建筑工程使用的主要是步履式千斤頂頂推方式。這一工藝方式，會對整個工程項目的進度、質量與安全產生直接影響。基于此，工作人員對于跨既有線鋼結構天橋頂推施工要有正確認識，嚴格按照流程、規定開展施工工作，促使各環節施工質量都能夠符合規定標準。

1 工程概況

臨海站為拆除既有站房，原址新建車站。新建臨海站站房建筑規模為26940.2m2。本工程共有三座鋼結構天橋，垂直線路方向尺寸均為58.25m（最大跨度49.15m；一端懸挑9.1m），橋面寬度分別為12m（中部一號天橋）和9m（兩端二、三號天橋），共有十四個節間，節距直徑為4.03m～4.90m不等，橋面結構底距站臺地面高程為11.2m，橋體結構高程為8.45m，梯道梁柱均為鋼管或砼柱形式。新建天橋將橫跨營業線路的一到五股道和1～3站臺，天橋橋面與新建車站的二層候車室相連。

天橋鋼材采用Q355B級鋼。鋼梁上弦桿、下弦桿、腹桿皆采用箱型梁結構，屋面鋼梁及次梁采用H型鋼。天橋采用空間桁架結構，其節間間距最大為5.0m。桁架下弦桿采用1300×600×40×40mm的焊接箱型結構，上弦桿采用1000×600×35×35mm的焊接箱型結構，直腹桿為600×600×25×25mm的無縫矩形管，斜腹桿采用600×600×25×25mm、600×400×25×25mm、400×400×25×25mm的三種無縫矩形管。

2 天橋頂推施工方法對比分析

天橋施工是高空作業，尤其是在跨既有線天橋中，需要開展要點施工，怎樣能夠在規定時間內，確保施工質量、施工安全以及施工進度，是當前天橋頂推施工中面臨的一個難題[1]。在此背景下，需要對常規設置滑移軌道頂推方式、步履式千斤頂頂推方式進行全面分析，其中常規頂推方式為單點頂推受力，在頂推過程中會存在不同缺陷，比如，頂推要求較高、受力基座設施難度較大等[2]。頂推過程中因為受力較為集中，會出現一定結構安全風險。步履式千斤頂頂推施工的主要優勢體現在不同方面中：①可以使用計算機實現對頂推設備的同步控制，在推進期間能夠保證推進姿態的平穩性，并對精度進行全面控制；②頂推推進過程中的力度較為平穩、均勻，加速度很小，幾乎不會出現不正常抖動情況；③整個操作較為靈活，牽引就位的精確度相對較高；④能夠創造更加安全的作業環境，安全風險降低，能夠在很大程度上避免財產損失，以及人員傷亡問題出現；⑤步履式千頂進的頂推受力點相對較多，以往的集中受力能夠轉化成為多點受力，在一定程度上降低對設備的依賴，以及對基礎條件的依賴。通過綜合分析可以了解到，步履式千斤頂頂推施工工藝能夠達到更好效果。

天橋主體鋼桁架主要使用的是，采用高架站房一層頂板+臨時鋼結構尾端平臺作為拼裝平臺，站臺面設置臨時支撐，通過對步履式千斤頂頂推施工工藝的應用，可以將步履式千斤頂設置在各個站臺天橋柱上。天橋主體鋼桁架在頂推到位后，裝飾施工的落實會對既有線產生影響，基于此，在頂推架上要進行天橋維護結構的同步安裝，將此類結構隨著天橋主體桁架，一同頂推到設計位置。拼裝胎架位置與各站臺天橋柱位置如圖1所示。

圖1 拼裝胎架位置與各站臺天橋柱位置

3 頂推施工工藝原理

頂推施工工藝主要是指梁體在高架站房一層頂板+臨時鋼結構尾端平臺上，逐段完成拼裝工作。在這一過程中，需要使用頂推裝置進行縱向頂推，促使梁體能夠通過各臨時支撐滑移裝置就位的施工方式。頂推法施工的工作原理，可以使用周期操作的四個環節進行描述：將鋼梁拼裝平臺安裝完成后，進行穩定性驗收，驗收合格后安裝步履機，檢查頂推系統，做好頂推前的準備工作；在頂推平臺吊裝拼焊第一段天橋與導梁，并將導梁與天橋連接完成；通過高架站房一層頂板+臨時鋼結構尾端平臺頂推裝置、臨時支撐頂推裝置，實現對梁體的逐段頂進；落梁施工。

頂推施工工藝應用的主要目的是，可以在臨時胎架上完成工程實體結構的全部安裝，并對施工作業位置進行轉移，從而實現對作業環境的改善。當前使用的頂推設備主要有豎向千斤頂、橫向千斤頂、縱向千斤頂，起到的主要為縱向推進作用、豎向抬升作用、橫向糾偏作用等。要將位移傳感器安裝在豎向千斤頂、橫向千斤頂、縱向千斤頂的頂部位置，為后續位移量測量打下良好基礎。

步履式平移頂推裝置的主要工作原理是，豎向千斤頂發揮頂起作用，縱向千斤頂向前進行頂推，橫向千斤頂進行糾偏[3]。豎向千斤頂活塞縮鋼回程落結構在墊塊上，而縱向千斤頂收鋼回程到原始狀態。這五個步驟作為一個循環行程，對該循環行程進行反復，能夠實現頂推平移就位。

4 跨既有線鋼結構天橋頂推施工關鍵步驟

4.1 加強方案編制與論證

頂推施工工藝是一種新型施工工藝，為確保施工工作的順利進行，要提前做好方案編制工作。在方案編制過程中，工作人員要對不同問題進行充分考慮與分析，在最大程度上保證方案編制合理性，在方案中要對工作人員需要完成的具體工作作出明確規定，還要制定科學合理施工流程、施工注意事項。在完成方案編制后，要將具體方案上交給專家部門進行論證，明確在方案中是否存在不合理情況，并對不合理內容作出及時調整。需要特別注意的是，在鋼結構天橋頂推施工方案中，要對頂推時懸挑端支點、天橋結構在最大懸挑支出處內力進行準確計算，為后續施工的落實提供保障。

4.2 加強胎架安裝

胎架對于鋼結構天橋拼裝工作、頂推工作的開展會產生直接影響。因此，工作人員對于胎架安裝要給予更多重視，胎架通常情況下會使用型鋼進行搭建，胎架是臨時受力結構，因此，胎架基礎承載力要確保能夠將方案受力要求滿足，對基礎沉降量進行全面控制，一旦出現不均勻沉降問題，那么會對整個頂推過程的安全性與穩定性產生直接影響。工作人員必須嚴格按照規定、流程落實胎架安裝工作，在完成胎架安裝后，安排專門工作人員對胎架安裝的質量、直線度、平整度等進行科學驗收，驗收合格后才能開展后續頂推設備安裝工作。一旦在驗收期間發現存在不合理情況，要聯系負責人作出相應調整。

4.3 加強頂推設備安裝與驗收

在頂推設備安裝之前，要在胎架上將定位軸線彈出，這樣能夠避免頂推設備安裝偏位情況出現。一旦頂推設備在安裝期間出現偏位情況，那么會出現水平偏差，推進距離越大那么偏差值也就越大，在頂推期間需要進行頻繁糾偏，使得整個頂推施工進度受到影響[4]。步履式頂推設備采用的是多點頂推方式，各個頂推設備的承重情況，會受到定位距離大小的影響。各個單位的縱向距離，要嚴格按照工作方案展開。在完成頂推設備安裝工作后，要安排專門工作人員對整個安裝質量進行驗收，驗收合格后開始落實頂推施工。

4.4 落實試頂推與正式頂推施工

在各項準備工作完成后，需要進行試頂推工作，試頂推屬于試驗檢測工作。通過試驗檢測能夠對設備同步性、可靠性以及運行安全作出科學合理評估，并進行有效的調整糾偏，試頂推是正式開展頂推工作之前的一項重要工作。尤其在頂推作業時間受到限制、條件受到限制時，為了能夠一次性頂推到位，減少頂推工作所花費的時間，在試頂推過程中就要對頂推速率進行科學設置，頂推速率越快，那么水平偏差也就越大，頂推速率越小，那么施工進度也就越慢。因此，要根據具體情況，設置最為合理的頂推速率，在頂推速率設置期間要結合施工條件，通常情況下，可以將頂推速度控制在5m/時左右。

正式頂推需要在試頂推無誤后進行，在正式頂推期間，要邊測量邊頂推，在這一過程中，要對水平位移進行測量，避免頂推期間出現水平位移偏差過大情況出現。與此同時，還要對胎架等支撐體系的沉降值進行測量，保證在發現不均勻沉降問題時，能夠立即進行預警響應，并采取針對性處理措施，避免安全事故發生[5]。此外，還要準確測量擾度值，避免懸挑端擾度過大，對頂推工作造成影響。在具體工作落實中，要在每個形成完成后進行偏差值匯報，如果達到預警值要及時進行糾偏。一般而言，水平距離在達到5mm偏差時，要進行及時糾偏，糾偏工作完成后繼續落實頂推推進工作。

4.5 明確頂推流程

在頂推過程中，為確保整個工程項目施工質量都能夠符合規定標準，減少安全問題、質量問題出現，工作人員要對正確頂推流程有正確認識，嚴格按照流程落實頂推工作。在明確頂推流程，開展頂推施工時，要注意以下幾點：

①將鋼梁拼裝平臺安裝完成后，進行穩定性驗收，驗收合格后安裝步履機，檢查頂推系統，做好頂推前的準備工作。

②在頂推平臺吊裝拼焊第一段天橋與導梁，并將導梁與天橋連接完成。

③正式開始頂推前先做一次試頂，確認無任何問題后進行正常的頂推作業。

④在II級封鎖天窗前，將鋼天橋主桁架落在3#支撐上，導梁位置如下圖，等待II級封鎖天窗進行天橋跨線頂推。

⑤計劃一個天窗頂推完成16.5m，導梁到達4#支撐上并進行固定。

⑥尾端拼接剩余天橋鋼梁。

⑦利用天窗點頂推天橋主梁端頭落在4#支撐上。

⑧利用吊車拆除導梁。

⑨計劃申請一個小天窗頂推12.5m，到達鋼天橋設計位置上方，并利用剩余時間準備落梁所需墊塊。

⑩在完成頂推施工后，要將設備與臨時支撐拆除。在確保天橋桁架全部安全落位之后，工作人員要對相應機械設備進行合理利用，實現對千斤頂設備的拆除，在這一過程中，還要采取人為的方式將臨時支撐鋼胎架的拆除[7]。拆除工作也要嚴格按照規定進行，避免拆除不當引發安全事故。

對于上述頂推工作流程，工作人員必須要有全面認識，按照流程落實頂推施工，同時管理人員也要對頂推施工流程有正確把握，這樣在管理期間才能發現工作人員存在的工作流程不當情況。及時制止的同時，能夠對工作作出相應調整，從而避免對后續施工以及施工質量造成影響。

5 跨既有線鋼結構天橋頂推施工控制

5.1 創建指揮系統

為保證跨既有線鋼結構天橋頂推施工質量，要做好施工控制工作，創建頂推過程指揮系統。在現場頂推作業開展中，要創建完善指揮系統，在其中要包括總指揮、測量組、設備觀察組、旁站監督組等[8]。總指揮的主要作用是，收集各方信息、資料，并下達頂推工作開始以及停止的命令；測量組的主要工作是對各類數字指標進行監測與反饋，一旦出現達到預警值情況要及時響應，實現對安全風險的有效控制；設備觀察組的主要作用是，對千斤頂設備是否能夠正常運行進行監督，并將千斤頂設備運行情況進行及時反饋；中控組屬于設備觀察組的總指揮之間的橋梁，是落實頂推施工的重點與關鍵；旁站監督組的主要工作是對各個施工環節進行監督，分析在工作中可能會出現的安全隱患，將具體隱患、問題上交給相關部門進行處理，從而實現對風險的控制與消除。

5.2 提升施工人員素養

施工人員自身綜合素質會對整個天橋頂推施工產生直接影響，因此，每一位施工人員都要具備較強綜合素質與專業能力，為各環節施工的落實打下良好基礎。為實現這一目的，要提前做好施工人員的教育培訓工作，確保施工人員能夠對正確頂推工作流程、工作注意事項、難點以及重點等有正確把握[9]。不斷強化施工人員的責任意識，能夠利用法律法規、規章制度等對自身行為進行約束。為將施工人員的工作積極性調動起來，對于在施工中表現較好施工人員，企業要適當給予獎勵，促使施工人員的努力工作能夠得到回報，增強對企業的忠誠度，這對于后期施工的有序進行，以及施工質量的提升能夠起到良好促進作用。

6 結束語

綜上所述，施工人員對于跨既有線鋼結構天橋頂推施工工藝與施工原理要有正確認識，通過明確頂推流程、落實試頂推與正式頂推施工、加強頂推設備安裝與驗收等不同方式，將步履式千斤頂頂推技術優勢發揮出來，促使各環節施工都能夠嚴格按照流程、規定展開。