鋼箱梁頂推技術(shù)在路橋施工中存在的問題與優(yōu)化對策研究

王巴圖

（中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710000）

鋼箱梁頂推技術(shù)，作為橋梁建設(shè)中的一種創(chuàng)新方法，通過頂推裝置逐步移動(dòng)鋼箱梁至預(yù)定位置，其高效、低環(huán)境影響和成本效益的特點(diǎn)受到高度評價(jià)。深入探究此技術(shù)在施工中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，對于提升工程質(zhì)量、降低風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)防事故至關(guān)重要。文章將聚焦于鋼箱梁頂推技術(shù)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中遇到的具體問題，并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)措施。

1 工程概況

第四屆中國綠化博覽會(huì)博覽園建設(shè)項(xiàng)目位于都勻市新老城之間，北至綠茵湖大道（原黔南大道），南至青云湖大道（原大龍大道），西至東山大道，東至規(guī)劃馬鞍上大道，占地總面積1 071.62 hm2。園區(qū)內(nèi)共有7座景觀橋梁，總長1 313 m，下部結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁，重量約10 304.8 t，本單位合同包范圍承建1#橋（圖1綠博橋）、2#橋（圖2綠韻橋）、4#橋（花溪橋）鋼箱梁施工。

圖1 綠博橋

圖2 綠韻橋

2 鋼箱梁頂推施工難點(diǎn)

2.1 鋼箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜

鋼箱梁設(shè)計(jì)在橋梁建設(shè)領(lǐng)域中是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，涉及眾多細(xì)節(jié)，從材料屬性到結(jié)構(gòu)性能，再到耐久性及施工的具體需求。其設(shè)計(jì)復(fù)雜度源自必須承載的多重負(fù)荷，包括自重和未來的交通壓力，要求設(shè)計(jì)不僅滿足強(qiáng)度和剛度的標(biāo)準(zhǔn)，還要適應(yīng)施工過程中的頂推需求。這要求在設(shè)計(jì)階段采用精細(xì)的計(jì)算工具和深入的技術(shù)分析，以確保整體結(jié)構(gòu)既可靠又安全。

2.2 頂推操作不合理

頂推操作的準(zhǔn)確性是確保鋼箱梁施工過程中安全與效率的關(guān)鍵。如果操作失誤，可能會(huì)對結(jié)構(gòu)造成損傷，甚至觸發(fā)安全事故。在施工中，頂推力量、速率、方向以及施加位置的精確控制是至關(guān)重要的，這有助于分散力量，防止不利的應(yīng)力集中現(xiàn)象。同時(shí)，頂推的每一步驟都需要與施工的具體進(jìn)度和現(xiàn)場實(shí)際情況相適應(yīng)。不符合標(biāo)準(zhǔn)的操作可能會(huì)導(dǎo)致梁體出現(xiàn)形變或錯(cuò)位，從而危害到整體的結(jié)構(gòu)安全。因此，頂推過程的細(xì)致規(guī)劃、施工團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)培訓(xùn)以及現(xiàn)場監(jiān)管的嚴(yán)密性，這些都是保證操作合理性的核心因素。

2.3 工況變化復(fù)雜

鋼箱梁頂推施工中，環(huán)境和現(xiàn)場條件的波動(dòng)對安全性和效率產(chǎn)生顯著影響。這些波動(dòng)可能包括氣候的變化、地基的穩(wěn)定性、水位的變動(dòng)以及其他外界環(huán)境的干擾。惡劣的天氣，如大風(fēng)、降雨或極端溫度，都可能對施工作業(yè)構(gòu)成威脅。地基的不均勻沉降或位移可能會(huì)妨礙梁體平穩(wěn)推進(jìn)。在橋梁跨越水體的場合，水位的上下波動(dòng)尤其關(guān)鍵，有時(shí)需采取額外加固措施或調(diào)整施工方案。綜上所述，密切監(jiān)控環(huán)境條件的變化，制定周密的應(yīng)急計(jì)劃以及提高快速反應(yīng)能力，是保障施工流程不受干擾的關(guān)鍵因素。

3 鋼箱梁頂推技術(shù)在路橋施工的優(yōu)化對策

3.1 優(yōu)化頂推系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)

在橋梁建設(shè)中，鋼箱梁頂推技術(shù)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，尤其是在多點(diǎn)頂推方式的布置上。這種方法通過滑動(dòng)和頂推裝置的組合，實(shí)現(xiàn)了力的分散，進(jìn)而提升了施工的安全性與效率。它減輕了對單點(diǎn)頂推設(shè)備的依賴，并有效控制了梁體的偏移，減少對橋墩的橫向壓力。數(shù)學(xué)表達(dá)式揭示了多點(diǎn)頂推效能，梁體推動(dòng)僅當(dāng)頂推力總和超越所有支點(diǎn)反力乘以摩擦系數(shù)與縱坡率的總和。例如，在六點(diǎn)頂推的初期工況中，總頂推力顯著高于反力和摩擦的乘積，驗(yàn)證了該方法的有效性。

雖然多點(diǎn)頂推技術(shù)需要更多的設(shè)備和高度同步操作，但其優(yōu)勢顯著。同步協(xié)作的頂推點(diǎn)確保了梁體受力均勻，移動(dòng)平穩(wěn)，減少了啟動(dòng)或停止時(shí)的抖動(dòng)，同時(shí)方便了梁體的調(diào)整與定位，提供了高精度的頂推和就位。加固鋼箱梁腹板是頂推技術(shù)中重要一環(huán)，頂推點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，腹板兩側(cè)和底板增設(shè)的橫隔板（如圖3所示）（尺寸200 mm×300 mm，厚度16 mm）加固了結(jié)構(gòu)，分散了集中力，降低了應(yīng)力集中，同時(shí)保護(hù)了梁體。在實(shí)施多點(diǎn)頂推時(shí)，根據(jù)滑道摩擦系數(shù)選用100 t水平千斤頂，提高了操作的精確性和安全性。精確計(jì)算和設(shè)計(jì)的多點(diǎn)頂推系統(tǒng)，在保障施工安全的前提下，提升了工效和工程質(zhì)量。步履式頂推方案為多點(diǎn)頂推技術(shù)提供了優(yōu)化，通過同步協(xié)同的頂推點(diǎn)保障了梁體整個(gè)過程中的均勻受力和平穩(wěn)移動(dòng)，提高了施工的安全性和可靠性，并支持獨(dú)立的頂升、頂推和側(cè)移操作模式，便于梁體精準(zhǔn)就位。

圖3 加固橫隔板示意圖（紅色）

總之，鋼箱梁頂推技術(shù)的優(yōu)化策略，尤其是在多點(diǎn)頂推系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，提高了施工的安全性和效率，同時(shí)提升了資源利用效率，降低了環(huán)境影響。通過頂推點(diǎn)的精控和梁體加固，以及步履式頂推方案的實(shí)行，保障了施工中的梁體穩(wěn)定性和安全性，為橋梁施工的成功提供了堅(jiān)實(shí)保障。

3.2 鋼箱梁吊裝施工要點(diǎn)

在路橋建設(shè)中，鋼箱梁的安全吊裝至關(guān)重要。施工團(tuán)隊(duì)需采取妥善措施保障梁體及人員安全。在吊裝時(shí)，首先應(yīng)在梁的兩側(cè)安裝臨時(shí)軟防護(hù)，如泡沫或橡膠墊，以防止任何碰撞導(dǎo)致的損傷。此舉措需在吊裝前實(shí)施，確保從起始階段便提供足夠保護(hù)。

為了支撐這些臨時(shí)防護(hù)，應(yīng)使用Φ48×3.5 mm的鋼管制作立桿，結(jié)合6 mm圓鋼拉結(jié)件及底座確保其穩(wěn)定性。立桿固定時(shí)，利用M12螺栓與梁頂板連接，并可根據(jù)梁板厚度進(jìn)行調(diào)整。使用直徑不少于9 mm的鋼絲繩作為防護(hù)網(wǎng)的一部分，雙層設(shè)置確保萬無一失。完成吊裝后，迅速更換為硬質(zhì)封閉防護(hù)，其由方鋼管、鋼板片和鋼絲網(wǎng)組成，能有效阻止任何可能墜落的物體或人員。硬質(zhì)防護(hù)應(yīng)高1 200 mm、寬2 000 mm，網(wǎng)孔為20 mm，底部通過柱底板與梁焊接固定，立柱設(shè)置斜撐以提升穩(wěn)定性。這一系列措施形成一個(gè)全面的安全保障體系，確保了施工人員的安全以及鋼箱梁的完整性。通過細(xì)致的規(guī)劃和精確地執(zhí)行，施工團(tuán)隊(duì)能夠在保障安全的前提下，高效地完成鋼箱梁的吊裝工作。

3.3 鋼箱梁頂推要點(diǎn)

鋼箱梁頂推技術(shù)在路橋建設(shè)中展現(xiàn)了其卓越的效率與安全性，尤其適用于地形復(fù)雜或環(huán)境約束的項(xiàng)目。采納此技術(shù)的1#橋（綠博橋）工程，其施工劃分為六個(gè)獨(dú)立的頂推單元，每個(gè)單元包含1～3列鋼箱梁。此種分節(jié)策略提高了施工的靈活性與結(jié)構(gòu)安全，確保每個(gè)單元在拼裝完成后，準(zhǔn)確位于橋墩支座上，從而維護(hù)了橋梁整體的穩(wěn)定性與承載力。在頂推實(shí)施過程中，還必須關(guān)注各單元間的對接精度與結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，保障頂推時(shí)的穩(wěn)固和平滑過渡，這要求精確的計(jì)算、設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工控制。通過該工程中1#橋（綠博橋）的案例分析指出，鋼箱梁頂推技術(shù)通過細(xì)致規(guī)劃、分節(jié)操作及施工細(xì)節(jié)的精確把控發(fā)揮了關(guān)鍵作用，不僅加快了建設(shè)進(jìn)度，還確保了施工安全與工程品質(zhì)，彰顯了現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用價(jià)值。

3.4 頂推質(zhì)量評估與檢測

鋼箱梁頂推技術(shù)在現(xiàn)代路橋工程中扮演著關(guān)鍵角色，它的實(shí)施必須伴隨著嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控和精確的檢測程序。該技術(shù)的優(yōu)勢在于其適應(yīng)性強(qiáng)和精確度高，但這也要求在施工過程中要對多個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致地考量和實(shí)時(shí)的監(jiān)控，以確保工程的順利進(jìn)行和長期的結(jié)構(gòu)安全。

從質(zhì)量評估的角度看，鋼箱梁的材料特性分析是基礎(chǔ)，其中包括對其強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性的評估。同時(shí)，確保焊接接縫的精密和結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確對齊也是重要的環(huán)節(jié)。對于頂推過程的穩(wěn)定性考量，在頂推操作中監(jiān)測梁體的位移和應(yīng)力分布，是避免意外和結(jié)構(gòu)損傷的關(guān)鍵。在檢測方面，鋼箱梁在頂推時(shí)需要利用現(xiàn)代檢測技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤它的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。包括采用位移傳感器和應(yīng)力應(yīng)變計(jì)對梁體變形和內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，以及用傾斜儀檢測結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。針對接縫部位，運(yùn)用超聲波和磁粉檢測等非破壞性方法，保證焊縫的牢固和接縫的密封性。此外，環(huán)境條件對鋼箱梁頂推施工的影響也不容忽視。溫度波動(dòng)、風(fēng)速變化和地質(zhì)狀況都可能對頂推操作產(chǎn)生影響，因此需要制定具有彈性的施工計(jì)劃，并且在整個(gè)施工期間進(jìn)行認(rèn)真的環(huán)境監(jiān)測。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國基建的持續(xù)發(fā)展，路橋建設(shè)對高效施工技術(shù)的需求日益增長。鋼箱梁頂推技術(shù)正因其高效性和成本效益而變得日益流行。不斷的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，不僅能夠提升施工速度，還能夠減少經(jīng)濟(jì)投入，從而在我國的橋梁工程中發(fā)揮更加重要的作用。科技的發(fā)展為施工技術(shù)提供了強(qiáng)大動(dòng)力，預(yù)示著鋼箱梁頂推技術(shù)在未來將展現(xiàn)更廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，鼓勵(lì)更多科研人員和工程技術(shù)專家加入該技術(shù)的研究與優(yōu)化過程中，共同推動(dòng)中國路橋建設(shè)技術(shù)向前發(fā)展。