基于步履式頂推技術的鋼箱梁橋施工風險評價與質量控制分析

劉學冬，王鳳武

（中咨公路養護檢測技術有限公司，北京 100089）

1 工程概況

南京冶修二路外秦淮河大橋工程，拱高28.8 m，最大單跨度為121.7 m，工程總用鋼量為3 800 t。如圖1 所示，橋梁采用步履式頂推施工技術，橋梁全長128.6 m，橋面總寬45 m，水中不設置支撐結構，以降低河水流動時產生的阻力。 橋下凈空高度不低于3.5 m，可使水位高度處于安全范圍內，橋梁安全等級達到I 級標準。

圖1 南京冶修二路外秦淮河大橋

2 基于步履式頂推技術的鋼箱梁橋施工風險評價

2.1 選擇評價指標

鋼箱梁橋施工具有一定的風險， 需要對評價指標進行選擇，形成完整的評價報告，使風險內容控制具有全面性，確保橋梁的風險監測效果。 評價指標包含內容較多，如方法風險、環境風險、材料風險等，需根據重要程度設計評分標準，量化風險指標，使風險指標評分更具客觀性。 評價指標圍繞風險重要程度展開分析，用于對施工風險的把控，進而提高施工控制手段的可靠性，以及施工風險控制的實效性。 施工風險評價指標如表1 所示， 根據風險的重要程度進行打分， 分值范圍為0～9 分，分值越高，表明風險控制的重要程度越大，風險造成的影響也就越嚴重。 此外，還需要對風險評價指標進行細化，將評價指標進行分解處理。 以施工方法風險為例，可拆解為臨時設施搭建風險及頂推過程風險等， 將風險評價指標進行精細化，實現風險指標的細節判斷[1]。

表1 秦淮河大橋風險評價指標

2.2 構建評價體系

步履式頂推技術屬于橋梁施工中的高端技術， 需注重評價體系的構建，形成清晰的層次模型，得到標準化的評價分析模型。 從風險結構整體看，可將施工風險評價分為3 層，分別為目標層、索引層、拆解層。

1）目標層為風險評價的頂層，主要針對施工風險情況進行分析，作為鋼箱梁技術質量控制的依據。

2）索引層用于對風險類別進行分析，將常見的風險問題進行羅列，實現全面的風險控制，保證評價模型的完整性，提高評價指標的控制效果。

3）拆解層對索引層進一步細化，使評價模型結構更具層次性，確保評價體系具有完整的結構，提高模型運用的可靠性。

風險層次模型對風險分析具有引導作用， 使風險評價更具形象化，且實現精準化的指標判斷。

2.3 評價指標權重

在步履式頂推技術施工風險評價過程中， 需要控制評價指標的權重，對風險類別的重要程度進行判斷，使風險分析更具邏輯性。 風險評價指標一般是相對而言，采用兩兩對比的方式得出重要程度的比重，實現重要程度的有效評估。 重要程度可通過判斷矩陣進行分析，假設索引層為矩陣A，拆解層為矩陣B，則判斷矩陣的通用形式表示如下：

式中，Bij＞0，Bii＝1。 權重值屬于重要程度指標的評價比重，按照重要程度的對比情況，可對重要性尺度進行劃分，滿足重要性程度的控制要求，具體權重配比情況如表2 所示。 重要性尺度（Bij）共分為1～9 個權重，其中，Bij為奇數時表示主要權重，為偶數時表示中間值， 用于表示權重較為模糊的情況。 倒數（1/Bij）為重要因素置換，若Bij表示因素i相對因素j的重要程度，則其倒數表示因素j相對因素i的重要程度，表示方法上滿足Bji＝1/Bij[2]。

表2 秦淮河大橋評價指標權重量表

2.4 施工風險評價

鋼箱梁施工應采用嚴格的風險評價機制， 注重風險評價因素集的應用，實現對因素風險的逐級掌控。 評價因素集表示方法如下：

每一級別因素評價可由下一層次風險決定， 使施工因素之間的影響具有關聯性，實現施工風險的遞進式控制，提高風險指標分析的準確性。 施工風險評價共分為5 個級別，分別為高、較高、一般、較低、低，采用概率評語集V的方式進行標識，具體表示結果如下：

通常情況下，施工風險達到一般及以上時便要引起注意，對評價指標進行細化分析，確保Bi中造成影響的環節，對施工風險進行預測，確保施工風險防控具有針對性，提高鋼箱梁施工質量控制的有效性。

3 基于步履式頂推技術的鋼箱梁橋施工質量控制

3.1 桿件拼接

秦淮河大橋鋼箱梁如圖2 所示， 需要注重桿件的拼接流程，做好拼接質量的控制工作，消除桿件拼接中存在的阻礙因素，實現對桿件拼接精度的控制。 結合鋼箱梁評價指標和評價體系的要求，需要對拼接過程中的風險因素進行分析，確定風險因素的頻率分布情況，使施工風險控制能發揮作用。 在應用步履式頂推技術時，鋼箱梁施工風險因素包括桿件軸線錯位、接口截面錯位、桁架跨中拱度等。 通過分析可知，節點處桿件軸線錯位為主要風險因素，接口截面錯位為次要風險因素，其他風險因素的影響較小。軸線錯位和截面錯位頻率總數為47，其他風險因素頻率總數為10，錯位類施工風險占82.5%，可見，錯位類施工風險控制十分必要。 鋼箱梁施工應遵守施工平面控制要求，最終橫向誤差和縱向誤差不超過2 cm，確保了鋼構件具有良好的整體拼接效果[3]。

圖2 大橋鋼箱梁結構圖

3.2 臨時結構

秦淮河大橋鋼箱梁在頂推控制上采用臨時結構， 能夠起到輔助施工的作用，提高頂推控制的穩定性及精度控制效果。臨時結構主要由兩部分組成，分別為臨時支架和臨時墩，具有降低頂推跨度及防止彎矩過大的作用。 臨時支架結構施工均采用鋼管型鋼結構，確保臨時支護的支架結構不發生變形，提高精度控制的高效性。 臨時墩結構施工時，需要基于安全系統進行考慮， 考慮到鋼梁所受內力的影響， 合理設置臨時墩位置。 秦淮河大橋全長128.6 m，頂推施工設計2 個臨時墩，每隔40 m 設置1 個墩位，對鋼箱梁整體進行臨時支撐。臨時結構主要基于頂推安全性考量，對橋梁的變形情況進行控制，通過臨時結構增加控制節點，保障鋼箱梁橋頂推施工順利完成。

3.3 頂推過程

頂推施工是鋼箱梁施工的核心環節， 需做好施工過程控制及施工過程糾偏控制，避免鋼箱梁強度受到影響。在鋼箱梁頂推施工過程中，需做好頂推距離控制，確保步履機運行的同步性， 防止施工操作產生偏差， 將頂推偏差控制在2 mm以內， 實現頂推工作的合理控制。 頂推施工過程應進行強度驗算，做好拱肋和系梁的強度評估工作，將受力情況控制在允許范圍內，防止出現受力過大的情況，進而提高受力控制的穩定性。 秦淮河大橋鋼箱梁強度驗算情況如表3 所示。 最大應力值均處于規范允許值范圍內，鋼箱梁構件可進行穩定承重，保障頂推過程中梁體受力的均衡性， 滿足鋼箱梁受力剪應力條件[4]。

表3 秦淮河大橋鋼箱梁強度驗算

3.4 落梁精度

步履式頂推技術對落梁精度具有較高要求， 需確定落梁的位置，降低落梁施工時的高度誤差。 步履機是頂推施工的主要設備，施工前應檢查設備質量，保證設備穩定運行，排除施工設備因素對落梁精度的影響。 環境因素主要為高溫天氣應在溫度較穩定的情況下進行測量， 避免在溫度變化較大的情況下展開測量，減小脹縮現象引起的測算誤差。 秦淮河大橋工程采用小循環頂推方式， 步履機回程為15 cm， 滑道梁上墊10 cm 墊塊，每階段落梁距離不超過15 cm，逐漸對落梁的位置進行調整，實現落梁精度的有效控制。

4 結語

綜上所述，步履式頂推技術是鋼箱梁橋施工的關鍵技術，需綜合考慮施工中的影響因素，提高施工風險的控制效果。 影響鋼箱梁施工的風險因素較多， 需結合風險因素情況做好風險評價工作，明確施工風險對鋼箱梁的影響，提高鋼箱梁施工風險控制的針對性。 鋼箱梁橋采用風險防范的施工控制形式，防止橋梁施工出現實質性問題，避免橋梁施工出現位移偏差，進而提高橋梁施工質量的控制效果。 步履式頂推技術既具優勢又有控制難點，應嚴格把關施工風險，做好鋼箱梁結構節點控制，結合結構受力進行強度驗算，保障施工風險控制具有理論依據。