橋梁工程中鋼箱梁頂推施工技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：現(xiàn)代橋梁工程中頂推法作為一項(xiàng)重要施工技術(shù)，用于跨越山川河湖等復(fù)雜地理環(huán)境，也可用于跨越地面大型構(gòu)筑物，有利于提高施工作業(yè)安全與經(jīng)濟(jì)效益，具備極高的實(shí)用價(jià)值。鑒于此，為改善橋梁工程施工條件，充分適應(yīng)復(fù)雜施工形勢(shì)，以鋼箱梁頂推施工技術(shù)作為研究對(duì)象，簡(jiǎn)要敘述施工原理、工藝類型，展望應(yīng)用改進(jìn)方向。從技術(shù)應(yīng)用維度出發(fā)，探索鋼箱梁頂推施工技術(shù)在橋梁工程的應(yīng)用路徑，旨在提高現(xiàn)場(chǎng)施工操作的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，為后續(xù)市政橋梁工程建設(shè)施工提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程 鋼箱梁 頂推 施工技術(shù)

Research on the Application of Top Push Construction Technology for Steel Box Beams in Bridge Engineering

DONG Qichang" LIU PengJi’nan Huanghe Road and Bridge Construction Group Co.， Ltd.，" Ji’nan， Shandong Province， 250001 China

Abstract： Top push method is an important construction technology in modern bridge engineering， which is used to cross complex geographical environments such as mountains， rivers， lakes， and it can also be used to cross large structures on the ground. It is conducive to improving construction safety and economic benefits， and has high practical value. In view of this， in order to improve the construction conditions of bridge engineering and fully adapt to complex construction situations， the steel box girder top pushing construction technology is taken as the research object. The construction principle and process types are briefly described， and the application improvement direction is expected. Starting from the dimension of technical application， this paper explores the application path of steel box girder top pushing construction technology in bridge engineering， aiming to improve the standardization and normalization of on-site construction operations and provide reference for subsequent municipal bridge construction.

Key Words： Bridge engineering;" Steel box girder;" Top push;" Construction techniquetechnology

在市政橋梁工程建設(shè)過程中，鋼箱梁頂推是不可或缺的一項(xiàng)施工內(nèi)容，有效利用鋼箱梁頂推施工技術(shù)，可以提高市政橋梁建設(shè)施工的效率，保障交通行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)實(shí)施頂推作業(yè)時(shí)，利用水平千斤頂施加壓力，勻速頂推梁段，能夠有效落實(shí)工程施工，保障施工質(zhì)量。所以，當(dāng)前[A2] 亟須加強(qiáng)對(duì)市政橋梁工程鋼箱梁頂推施工技術(shù)的研究。

1 頂推施工技術(shù)概述

1.1施工原理

鋼箱梁頂推施工技術(shù)強(qiáng)調(diào)在橋體頂端或是尾端位置搭設(shè)拼裝平臺(tái)，施工現(xiàn)場(chǎng)把鋼箱梁劃分為諸多節(jié)段，分段拼裝成型，橋梁跨徑較大工況下，額外設(shè)置臨時(shí)墩等輔助設(shè)施，現(xiàn)場(chǎng)配備千斤頂當(dāng)作頂推設(shè)備。完成前期準(zhǔn)備工作后，借助滑移裝置，沿橋梁縱軸線，向前逐步頂進(jìn)拼裝成型的梁體，分階段開展頂進(jìn)作業(yè)，每完成一個(gè)階段，對(duì)前后節(jié)段梁體進(jìn)行可靠連接，循環(huán)上述操作過程。直至全部梁體拼裝成型、最后一段梁體到達(dá)預(yù)定位置，把臨時(shí)支座更換為永久支座，梁體下落就位，拆除頂推設(shè)備和臨時(shí)輔助設(shè)施，即可結(jié)束鋼箱梁頂推施工過程[1]。

1.2工藝類型

頂推施工技術(shù)工藝類型眾多，當(dāng)前主要以頂推方向、梁體受力狀態(tài)和支承系統(tǒng)作為分類依據(jù)，根據(jù)橋梁工程現(xiàn)場(chǎng)施工條件，選擇最佳工藝技術(shù)。例如：從頂推方向角度分析，具體分為單向頂推、對(duì)向頂推兩項(xiàng)技術(shù)。單向頂推是在梁體一端部署頂推平臺(tái)，按照相同方向，以頂推平臺(tái)所處位置為施工起始點(diǎn)，向另一端梁體延伸頂推鋼箱梁。對(duì)向頂推也被稱為雙向頂推，同時(shí)在梁體兩端部署頂推平臺(tái)，兩側(cè)同步、對(duì)稱開展鋼箱梁頂推作業(yè)，并以橋梁中間位置作為合[A3] 龍段，合龍連接兩側(cè)梁體結(jié)構(gòu)，可用于現(xiàn)場(chǎng)無法設(shè)置臨時(shí)墩或是鋼箱梁頂推跨徑過大的橋梁工程。

1.3應(yīng)用改進(jìn)方向

目前，鋼箱梁頂推施工技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，但也隨之暴露出多項(xiàng)施工難題有待解決，常見問題包括大型鋼箱梁構(gòu)件不易吊裝、施工精度低下、市政橋梁工程無法使用大型吊裝機(jī)械。對(duì)此，必須對(duì)現(xiàn)有工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以步距式多點(diǎn)頂推、自動(dòng)化控制、交替落梁作為應(yīng)用改進(jìn)方向。步距式多點(diǎn)頂推也被稱為4點(diǎn)頂推方法，組合使用到頂推系統(tǒng)、導(dǎo)梁和臨時(shí)支架，整體跨越安裝大跨度鋼箱梁，有利于規(guī)避大型超重超長(zhǎng)構(gòu)件吊裝風(fēng)險(xiǎn)[2]。自動(dòng)化控制強(qiáng)調(diào)運(yùn)用有限元分析、傳感器測(cè)量控制等技術(shù)措施，全程精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)控制鋼箱梁頂推過程，把鋼箱梁實(shí)際頂推落梁位置和設(shè)計(jì)位置的偏差程度控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，無[A4] 須施工人員手動(dòng)調(diào)整。交替落梁要求施工人員交替降低臨時(shí)支墩和橋臺(tái)支撐裝置，緩慢把鋼箱梁下落就位，無須在工程現(xiàn)場(chǎng)配備大型吊裝機(jī)械，同樣可以順利開展鋼箱梁頂推施工活動(dòng)。

2 鋼箱梁頂推施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

2.1部署臨時(shí)輔助設(shè)施

鋼箱梁頂推施工期間，為滿足作業(yè)需求，提前部署多種類的臨時(shí)輔助設(shè)施，包括臨時(shí)墩、頂推平臺(tái)、鋼導(dǎo)梁、滑動(dòng)導(dǎo)向裝置、臨時(shí)扣鎖塔架、頂推動(dòng)力設(shè)備等，各類臨時(shí)輔助設(shè)施的功能定位、安裝方法有著顯著差異。例如：臨時(shí)墩作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)把橋梁整體大跨徑拆分形成若干小跨徑，為多點(diǎn)頂推作業(yè)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)條件，后續(xù)在臨時(shí)墩上安裝頂推動(dòng)力設(shè)備，額外起到改善頂推糾偏控制效果、減小梁體前端撓度、預(yù)防豎向轉(zhuǎn)角形成、消除梁體后端澆筑縱向誤差等作用。臨時(shí)墩施工期間，提前澆筑混凝土形成臨時(shí)墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)多組地腳螺栓，根據(jù)上部施工荷載來確定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸，要求基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受較大豎向荷載。后續(xù)在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上部固定安裝多根鋼柱，選用Q235型鋼制作加工鋼柱，鋼柱間設(shè)置剪刀撐，要求各處橋梁支墩上部均縱向安裝不少[A5] 于2根的縱柱，用于維持臨時(shí)墩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)。而對(duì)于滑動(dòng)裝置，負(fù)責(zé)控制鋼箱梁沿指定方向滑移就位，以橋梁腹板下部作為頂推滑道安裝位置，底面安裝三角形加勁肋。同時(shí)，滑動(dòng)裝置由上滑道和下滑道兩部分組成，需要制[A6] 訂專項(xiàng)施工方案[A7] 。根據(jù)上滑道安裝步驟[A8] ，提前在滑塊表面均勻涂抹處理劑，底部安裝不少于2塊的橡膠墊片，上滑塊和墊片組成頂推摩擦層。根據(jù)下滑道安裝步驟[A9] ，率先使用槽鋼制作加工滑道梁，同步制作長(zhǎng)度約為0.3 m、寬度約為2 m的下滑板，并在道柱兩端位置安裝掛籃，掛籃內(nèi)部部署液壓螺旋千斤頂，后續(xù)負(fù)責(zé)鋼箱梁頂推調(diào)整設(shè)施[3]。

2.2試頂推

鋼箱梁幾何尺寸大、重量大，本質(zhì)上屬于超長(zhǎng)超重特殊構(gòu)件，如果直接開展頂推作業(yè)，可能出現(xiàn)鋼箱梁偏位、高處墜落等安全事故，施工過程充滿不確定因素。因此，必須提前組織開展試頂推作業(yè)，按照既定施工方案頂推鋼箱梁，全程觀察頂推作業(yè)體系運(yùn)行狀況。施工人員先在現(xiàn)場(chǎng)部署多臺(tái)傳感器作為檢測(cè)裝置，核對(duì)檢查頂推設(shè)備與其他臨時(shí)輔助設(shè)施的使用情況。確定無誤后，正式開展試頂推試驗(yàn)，把單個(gè)節(jié)段鋼箱梁緩慢、勻速頂推到地面上方一定高度位置，先期利用臨時(shí)墩與液壓千斤頂把鋼箱梁向上頂推，切換步履千斤頂，繼續(xù)向上頂推10 cm距離，全面檢查支座反力、支架荷載力和擾動(dòng)程度。如果試頂推期間出現(xiàn)支架晃動(dòng)失穩(wěn)、實(shí)際頂推方向偏離預(yù)期方向、頂推速度失控等問題，必須采取改進(jìn)措施，重新開展試頂推試驗(yàn)。此外，還要求施工人員對(duì)拼裝平臺(tái)開展預(yù)壓試驗(yàn)，用于驗(yàn)證拼裝平臺(tái)承載性能是否滿足頂推施工要求，堆載值控制在1.2倍施工荷載，采取分級(jí)加載、卸載方式，以支架變形量、沉降量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.3頂推就位

鋼箱梁頂推環(huán)節(jié)，等待臨時(shí)輔助設(shè)施和頂推設(shè)備安裝完畢，并且通過調(diào)試檢查后，即可正式開展鋼箱梁頂推作業(yè)。施工人員根據(jù)安裝編號(hào)來確定頂推順序，把首段鋼箱梁頂推就位，盡量采取多點(diǎn)頂推方式，以此來分散橋墩結(jié)構(gòu)實(shí)際承受的水平壓力，也有助于改善平曲線和豎曲線鋼箱梁頂推性能。正常工況下，現(xiàn)場(chǎng)部署單臺(tái)或多臺(tái)自動(dòng)連續(xù)螺旋千斤頂，作為牽引設(shè)備，同步使用到錨具和鋼絞線，利用Q235鋼管制作拉錨設(shè)備。分多次把鋼箱梁頂推就位，單次頂推距離控制在20～[A10] 30 m，直至鋼箱梁抵達(dá)設(shè)計(jì)位置后，進(jìn)行糾偏調(diào)整，即可進(jìn)入落梁環(huán)節(jié)。由于梁體尺寸與重量偏大，當(dāng)前主要采取分段拼裝頂推施工方式，等待首段鋼箱梁頂推就位后，重復(fù)上述操作過程，直至第二段鋼箱梁抵達(dá)設(shè)計(jì)位置，把相鄰兩段鋼箱梁調(diào)整到相同水平面上，對(duì)接梁段進(jìn)行焊接連接。現(xiàn)場(chǎng)施工期間，重點(diǎn)關(guān)注預(yù)留縫隙、脫空處理兩項(xiàng)問題。對(duì)于預(yù)留縫隙問題，鋼箱梁頂推至設(shè)計(jì)位置周邊0.5～[A11] 1.0 m距離時(shí)，暫停頂推過程，利用豎向螺旋千斤頂來調(diào)整鋼箱梁高度，調(diào)整結(jié)束后，再把鋼箱梁徹底頂推就位。對(duì)于脫空處理問題，全程密切觀察施工狀態(tài)，確定存在脫空情況后，即刻暫停頂推過程，完全滑出前端滑板，同步在尾部塞入全新滑板，方可繼續(xù)開展頂推作業(yè)[4]。

2.4落梁就位

重復(fù)核對(duì)確認(rèn)鋼箱梁所處位置，要求鋼箱梁中線偏差不超過10 mm，兩孔相鄰橫梁中線相對(duì)偏差不超過5 mm，兩孔相鄰橫梁相對(duì)高差不超過5 mm。確定無誤后，方可組織開展落梁作業(yè)，按照恒定速度，緩慢把鋼箱梁下落就位，分多次開展落梁作業(yè)，單次落梁高度控制在10 mm以內(nèi)，并且相鄰橫梁彎沉間距控制在15 mm內(nèi)，禁止施工人員在多處點(diǎn)位同步落梁，始終保持螺旋千斤頂受力平衡狀態(tài)。同時(shí)，以修建永久支座作為開展落梁作業(yè)的前置條件，嚴(yán)格控制支座安裝精度，對(duì)于豎向支座，要求縱橫軸線偏差控制在±5 mm以內(nèi)，標(biāo)高偏差控制在±10 mm以內(nèi)；對(duì)于抗風(fēng)支座，要求牛腿垂直度偏差控制在±10 mm以內(nèi)，牛腿傾斜面間隙值偏差不得超過2 mm。直到各節(jié)段鋼箱梁下落就位后，按順序逐段拆除導(dǎo)梁，導(dǎo)梁完全拆除后，繼續(xù)拆除頂推裝置[5]。

2.5頂推施工控制

2.5.1線形控制

線形誤差問題表現(xiàn)為鋼箱梁合力方向、橋梁縱軸線未完全重合，致使主梁偏移，形成原因包括梁體本身制造誤差、頂推滑道標(biāo)高誤差、頂推設(shè)備各次步進(jìn)位移誤差與摩擦阻力。同步開展梁體線形偏移監(jiān)測(cè)作業(yè)，鋼箱梁前端及尾端頂面部署監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各次頂推結(jié)束后，利用傳感器和全站儀測(cè)量導(dǎo)梁前端偏移情況。確定梁體軸線、設(shè)計(jì)軸線二者偏移量大于20 mm后，立即暫停頂推作業(yè)，分析問題形成原因，對(duì)偏移梁體進(jìn)行糾偏調(diào)整，利用橋墩上方部署的頂推設(shè)備橫向調(diào)節(jié)油缸進(jìn)行調(diào)整，把上部滑移梁轉(zhuǎn)移至偏移側(cè)，啟動(dòng)油缸同步頂升，直到鋼箱梁完全脫離鋼墊梁后，去除另外一側(cè)導(dǎo)向約束。

2.5.2標(biāo)高控制

鋼箱梁頂推期間，隨著梁體前端懸臂和導(dǎo)梁前端撓度增加，主梁尾端脫離頂推設(shè)備期間，在梁體自重影響下，尾端形成過大撓度，因接觸滑道下方型鋼而形成動(dòng)摩擦，致使梁體標(biāo)高偏差超標(biāo)。提前安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，以導(dǎo)梁前端標(biāo)高作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，確定前端標(biāo)高低于設(shè)計(jì)值后，以梁體抄墊或牽引拉高作為調(diào)控措施。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為順利建設(shè)大跨徑橋梁工程，全面推行更為簡(jiǎn)潔、高效的新型施工模式。施工單位務(wù)必加強(qiáng)對(duì)鋼箱梁頂推施工技術(shù)的應(yīng)用力度，以滿足實(shí)際施工需求為準(zhǔn)則，全方位深入了解頂推技術(shù)，明確工藝做法與技術(shù)應(yīng)用思路，重點(diǎn)掌握部署臨時(shí)輔助設(shè)施、試頂推、頂推就位等關(guān)鍵工序的實(shí)操要點(diǎn)，推動(dòng)施工水準(zhǔn)穩(wěn)步提升。

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