鋼箱梁結(jié)構(gòu)液壓同步頂推滑移及頂升卸載施工技術(shù)

胡成 陳光 李鑫 蘇鎧 李富

（1.中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518045；2.中建二局陽光智造有限公司，廣東 河源 517373）

頂推法施工從施工環(huán)境、技術(shù)要求和施工過程等方面均與支架法、吊裝法、轉(zhuǎn)體法、懸臂法有很大差異[1]。常見的頂推法有拖拉式和步履式2種[2]，目前橋頂推采用步履式頂推設(shè)備居多，它是集頂升-平移（縱向） -橫向移于一體，實(shí)現(xiàn)橋梁豎向、順橋向、橫向的移動和微調(diào)糾偏，和保證橋梁坡度線型[3]。

本工程鋼便橋位于現(xiàn)有蓮花大橋正下方，無法采用常規(guī)起重設(shè)備施工，選擇采用液壓同步頂推滑移技術(shù)。而在施工過程中出現(xiàn)設(shè)計變更將單側(cè)橋墩標(biāo)高降低，導(dǎo)致鋼箱梁從無坡度變?yōu)榉牌?度，需要將鋼箱梁單側(cè)卸載1.657m，故選擇采用液壓同步頂升卸載施工技術(shù)對鋼便橋進(jìn)行卸載。本文將具體分析鋼箱梁施工中應(yīng)用的液壓同步頂推滑移和液壓同步頂升卸載兩種施工技術(shù)。

1 項目概況

本工程出入境通道鋼便橋?yàn)殇撓淞航Y(jié)構(gòu)，兩端采用混凝土牛腿作為支撐；鋼箱梁總重量為216t，鋼箱梁長度為34.40m，鋼箱梁頂寬為13.50m，鋼箱梁底寬為8.74m，結(jié)構(gòu)中心線處梁高2.10m。

2 施工難重點(diǎn)及應(yīng)對措施

2.1 鋼箱梁起拱值設(shè)置要求高

鋼箱梁在安裝過程中需要進(jìn)行起拱，確保鋼箱梁在卸載后達(dá)到設(shè)計要求。但現(xiàn)場采用液壓同步頂推滑移施工技術(shù)，需要保證滑移軌道的平直度。

應(yīng)對措施在鋼箱梁每段橫隔板下方位置安裝滑靴，滑靴根據(jù)鋼箱梁起拱高度，加工成不同高度的滑靴。通過使用不同高度的滑靴實(shí)現(xiàn)鋼箱梁安裝起拱。

2.2 鋼箱梁卸載高度大，卸載難度大

鋼箱梁最大卸載高度為1.657m。需要保證卸載過程中鋼箱梁的穩(wěn)定性，防止鋼箱梁傾覆。

無法采用常規(guī)千斤頂進(jìn)行卸載，針對這種情況采用4個400t液壓頂升器進(jìn)行液壓同步卸載，確保卸載過程中鋼箱梁卸載的穩(wěn)定性。

2.3 卸載支撐胎架受力分析要求高

鋼箱梁單側(cè)卸載高度1.657m，卸載過程中單側(cè)卸載支撐胎架承載力逐漸增大，并且鋼箱梁總重為216噸。因此卸載支撐胎架的穩(wěn)定性非常重要。

應(yīng)對措施采用midas civil對卸載胎架進(jìn)行受力分析，確保卸載支撐胎架的穩(wěn)定性。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁液壓同步頂推滑移施工技術(shù)

液壓同步頂推滑移施工方法需要占用橋一側(cè)結(jié)構(gòu)位置作為吊裝及拼裝區(qū)域，經(jīng)考慮選擇橋東側(cè)結(jié)構(gòu)作為吊裝及拼裝區(qū)域，該區(qū)域僅施工-0.4m層高的結(jié)構(gòu)。橋西側(cè)結(jié)構(gòu)不受影響，可正常施工。

本次所選用YS-PJ-50型步進(jìn)式液壓頂推器，其模式是后部設(shè)置頂緊裝置，使主液壓缸伸缸與頂緊裝置產(chǎn)生反作用力，借助反作用力讓與之連接的結(jié)構(gòu)向前平移，并采用計算機(jī)進(jìn)行控制頂推器進(jìn)行同步頂推滑移。鋼箱梁液壓同步頂推滑移施工的過程步驟主要為：第一步，搭設(shè)支撐胎架及布置滑移軌道，在拼裝區(qū)域安裝頂推滑靴和鋼箱梁分段一和二，并且安裝液壓頂推器的頂緊裝置，安裝固定在滑道上，使其靠緊側(cè)向擋板。在鋼箱梁分段一和二焊接完成后，開始控制系統(tǒng)頂推鋼箱梁分段一和二前進(jìn)6m距離，此時主液壓缸缸筒耳板通過銷軸與被推移的鋼箱梁連接，液壓頂推器主液壓缸伸缸頂住兩側(cè)側(cè)向擋板，借助反力推動被推移鋼箱梁向前頂推。液壓頂推器主液壓缸通過連續(xù)伸缸，完成了一個行程的前進(jìn)，所以頂推被推移的鋼箱梁向前頂推一個行程的距離。在液壓頂推器完成一個行程伸缸的時候，被推移的鋼箱梁保持不動，液壓頂推器主液壓缸進(jìn)行縮缸的操作，使頂緊裝置與滑道兩側(cè)的側(cè)向擋板慢慢松開，隨著主液壓缸向前移動，等到主液壓缸一個行程的縮缸完成，相應(yīng)的頂緊裝置向前移動一個行程，至此一個完整的液壓同步頂推行程完成；第二步，將分段三和四吊裝至拼裝區(qū)域與分段一和二連接，同時安裝頂推滑靴。在鋼箱梁分段三和四焊接完成后，開始控制系統(tǒng)頂推鋼箱梁分段一和二再次前進(jìn)6m距離，同時鋼箱梁分段三和四也一起前進(jìn)6m距離；第三步，重復(fù)上述的吊裝鋼箱梁分段和安裝頂推滑靴過程，一點(diǎn)一點(diǎn)的增加鋼箱梁的安裝長度及滑移距離；第四步，在最后一段鋼箱梁吊裝焊接完成后，進(jìn)行鋼便橋整體的頂推滑移施工，將鋼便橋整體頂推滑移至設(shè)計位置。

3.2 鋼箱梁液壓同步頂升卸載施工技術(shù)

液壓同步頂升卸載施工方法需要通過液壓頂升器將鋼箱梁頂起，拆除頂推臨時措施；再通過卸載支撐架、卸載臨時措施和液壓頂升器，將鋼箱梁卸載至設(shè)計位置。

本次所選用YS-DJ-400型液壓頂升器，其模式是通過主液壓缸產(chǎn)生頂升力，控制頂升器伸缸，從而實(shí)現(xiàn)與之連接的被推升結(jié)構(gòu)向上頂起，并采用計算機(jī)控制頂升器進(jìn)行同步縮缸對鋼箱梁進(jìn)行卸載。鋼箱梁液壓同步頂升卸載施工的過程步驟主要為：第一步，在鋼箱梁東側(cè)和西側(cè)混凝土牛腿位置，設(shè)置支撐墊實(shí)，其中東側(cè)牛腿處支撐處塞10mm鋼板累積疊加墊實(shí)，西側(cè)牛腿處支撐較為復(fù)雜，需要設(shè)置由支撐標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和頂升器組成的4組支撐，其中1個混凝土牛腿上設(shè)置2組支撐，在1組支撐頂上設(shè)置頂升器，另一組不設(shè)置；第二步，開始控制系統(tǒng)操作2個頂升器向上頂上5cm，然后將另外2組支撐上部塞10mm鋼板累積疊加墊實(shí)，然后控制系統(tǒng)操作2個頂升器收缸至脫空，使得鋼箱梁由2組液壓頂升器支撐轉(zhuǎn)變?yōu)?組支撐標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐，同時也讓頂推滑移支撐架不在承載鋼箱梁；第三步，開始拆除鋼箱梁下部的頂推滑移支撐架及頂推滑靴等頂推措施，安裝卸載支撐架及頂升器等臨時措施；第四步，在鋼箱梁東西端各設(shè)置2座卸載支撐架，每個卸載支撐架上部設(shè)置2根圓鋼管制作成的支撐，其中1個支撐上放置頂升器。卸載時，首先4個頂升器先伸缸將鋼箱梁頂住，剩下4個圓鋼管支撐切除相應(yīng)的高度，然后4個頂升器收缸至脫空，轉(zhuǎn)由4個圓鋼管支撐鋼箱梁，而4個頂升器位置的圓鋼管支撐架也需要切除相應(yīng)的高度，完成后4個頂升器重新開始伸缸將鋼箱梁頂住。重復(fù)該卸載過程將鋼箱梁緩慢卸載至成品支座上，拆除所有卸載臨時措施，卸載施工完成。

3.3 計算機(jī)同步控制及傳感檢測系統(tǒng)

液壓同步頂推滑移施工技術(shù)及液壓同步頂升卸載技術(shù)均采用傳感器進(jìn)行監(jiān)測和計算機(jī)系統(tǒng)集中控制，通過實(shí)時數(shù)據(jù)的反饋和計算機(jī)控制指令的傳遞，可全自動實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障報警、相關(guān)負(fù)載均衡、結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制、動作同步控制、系統(tǒng)操作閉鎖、過程姿態(tài)矯正、過程數(shù)據(jù)顯示等多種功能。

操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓頂推（頂升）過程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。

通過計算機(jī)人機(jī)界面的操作，可以實(shí)現(xiàn)自動控制、順控（單行程動作）、手動控制以及單臺頂推器的點(diǎn)動操作，從而達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)整體頂推（頂升）安裝工藝中所需要的同步頂推（頂升）、安裝就位調(diào)整、單點(diǎn)毫米級微調(diào)等特殊要求。

4 主要施工措施

通過有限元軟件MIDAS對鋼箱梁施工過程進(jìn)行力學(xué)分析，選擇9級風(fēng)況條件下，恒載考慮I.2倍的荷載系數(shù)，整體應(yīng)力、整體變形等。該鋼箱梁的頂推滑移及頂升卸載的主要施工措施有滑移支撐架、滑移軌道、滑靴、卸載支撐架、YS-PJ-50型液壓頂推器、YS-PP-15型液壓泵源系統(tǒng)、YS-DJ-400型液壓頂升器、計算機(jī)同步控制及傳感檢測系統(tǒng)等。

5 鋼箱梁施工控制

5.1 鋼箱梁頂推過程控制

在整個頂推過程中鋼箱梁水平方向的糾偏必須控制在相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的允許范圍之內(nèi)，頂推滑移時必須按照設(shè)計要求的外觀造型，并在每節(jié)頂推滑移完成以后對鋼箱梁的外觀造型進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整以便后面拼裝。在每次頂推滑移后，采用全站儀測量鋼箱梁的外觀造型、水準(zhǔn)儀測量橋面的標(biāo)高，通過將設(shè)計圖紙的標(biāo)高和測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，對鋼箱梁進(jìn)行糾偏。在縱向、橫向、豎向三個方向通過頂推滑移設(shè)備來進(jìn)行調(diào)整鋼箱梁的外觀造型和標(biāo)高，使其達(dá)到設(shè)計要求。頂推滑移到最后階段需要使用小行程點(diǎn)動的方式進(jìn)行施工，該方式便于鋼箱梁的糾偏，確保頂推到最終位置。

5.2 落梁頂升卸載控制

由于使用先頂推滑移鋼箱梁后澆混凝土牛腿的施工方法，在鋼箱梁頂推滑移至設(shè)計位置后，鋼便橋由于設(shè)計變更，需要將未施工側(cè)的混凝土牛腿標(biāo)高再降低1.657m，導(dǎo)致鋼箱梁落梁的高度達(dá)到1.657m。施工難度大大增大，綜合考慮采用液壓頂升器頂升、收缸，并且采用雙支撐交替回頂，換撐拆除的方式進(jìn)行鋼箱梁卸載。鋼箱梁卸載時需對卸載的精度進(jìn)行控制，及時對鋼箱梁進(jìn)行糾偏，確保鋼箱梁設(shè)計外觀造型、標(biāo)高的誤差在相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的允許范圍之內(nèi)。在鋼箱梁卸載至支座上后及時進(jìn)行加固焊接，完成鋼箱梁結(jié)構(gòu)承重體系的轉(zhuǎn)換，以免箱梁因?yàn)楹奢d和溫度變化導(dǎo)致箱梁卸載偏離設(shè)計位置。本次采用的液壓同步頂升卸載施工是小循環(huán)頂升卸載，每次頂升一個20cm的行程，通過小行程的頂升卸載施工方式在施工過程中能更好地保證精度。

6 結(jié)語

本工程同時采用液壓同步頂推滑移和液壓同步頂升卸載兩種施工技術(shù)順利完成了鋼箱梁的安裝，獲得了良好的效益和評價，可為以后相似工程提供借鑒。