步履式頂推鋼箱梁跨高速公路施工技術(shù)

籍磊JI Lei

（中鐵九局集團(tuán)第一建設(shè)有限公司，蘇州215200）

1 工程概況

焦作至唐河高速公路方城至唐河段3 標(biāo)段起點里程K52+330，路線進(jìn)入唐河縣境后，向南偏西走向，跨泌陽河，路線繼續(xù)向南，于楊崗東跨滬陜高速G40，設(shè)王莊樞紐互通；經(jīng)繩莊西，于闞莊東跨G312，設(shè)井樓互通，路線繼續(xù)向南，于小周莊東南跨三夾河，線路在K77+110 處與四標(biāo)段起點相接，到達(dá)標(biāo)段終點，線路全長24.78 公里。

王莊樞紐互通主線跨滬陜高速橋鋼箱梁，跨徑布置為（40+65+40）m，橋?qū)?7.01m，為等寬結(jié)構(gòu)，平面位于直線上，鋼箱梁采用連續(xù)等高梁，梁高2.8m，懸臂長度2.56m，懸臂根部厚度700mm。鋼箱梁支座均為正交布置，橫向間距8.1m。

2 工程技術(shù)特點

采用頂推和吊裝結(jié)合方式安裝鋼箱梁，由于鋼箱梁跨高速公路，限制了臨時支墩設(shè)置和吊車作業(yè)，因此在37~38 號墩跨滬陜高速公路既有線部分采用頂推方實現(xiàn)鋼箱梁就位。

其特點是：頂推過程平穩(wěn)，無沖擊，設(shè)備自帶糾偏功能，糾偏便捷；整個頂推施工不干擾既有線運行，且不占用高速路同行車道及隔離帶。

3 步履式頂推設(shè)備配置及工作原理

3.1 設(shè)備配置

鋼箱梁安裝采用整體多點頂推方式，沿橋方向布置頂推設(shè)備，頂推施工時在每個頂推墩上布設(shè)1 臺頂推裝置進(jìn)行頂推，本橋共20 套頂推設(shè)備同時頂推。

3.2 步履式頂推施工原理

步履式多點頂推工作原理是利用“頂”、“推”的兩個步驟交替進(jìn)行，先將整體鋼箱梁托起；再向前托送；之后將鋼箱梁置于橋墩臨時結(jié)構(gòu)上；頂推油缸縮缸到底，繼續(xù)實現(xiàn)下一個循環(huán)。通過往復(fù)頂推步驟的循環(huán)，最終將鋼箱梁送到預(yù)定的位置。

4 施工工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

4.1 施工工藝流程

總工藝流程：搭設(shè)頂推支墩及搭設(shè)拼裝平臺——吊裝鋼箱梁節(jié)段和導(dǎo)梁——頂推鋼箱梁節(jié)段至橋位并落梁安裝完畢——吊裝其他節(jié)段——涂裝，成橋。

4.2 施工準(zhǔn)備

4.2.1 場地清理準(zhǔn)備

根據(jù)工程施工現(xiàn)場地物、地貌及本工程工期要求，施工工法和結(jié)合現(xiàn)場條件，現(xiàn)場將采用220t 汽車吊進(jìn)行正面吊裝。因此對施工場地有需做相應(yīng)基礎(chǔ)準(zhǔn)備。支架和頂推支墩下部路面根據(jù)其混凝土基礎(chǔ)布置進(jìn)行硬化，施工作業(yè)區(qū)和支架搭設(shè)區(qū)硬化要求均不得低于200kPa。

4.2.2 支架設(shè)計

根據(jù)鋼梁吊裝和頂推工藝，分段重量及現(xiàn)場實際情況，現(xiàn)場臨時支架分為吊裝支架和頂推支架。

臨時支架立柱采用φ478×10 的立柱和16 槽鋼的斜撐和橫撐組成，分配梁用三拼的32a 工字鋼組成，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，支架基礎(chǔ)采用預(yù)制混凝土塊。

頂推支墩由四根鋼管樁構(gòu)成，選用外徑630mm，壁厚12mm 的鋼管設(shè)置臨時墩，斜撐和橫撐采用2 拼C20a 槽鋼，支墩上焊接墊梁用于放置頂推儀器，基礎(chǔ)預(yù)埋800×800×20 鋼板與鋼管柱焊接。

4.2.3 臨時支架主要施工步驟

①平整場地，按照地基承載力要求對地基進(jìn)行處理。對于普通段支架基礎(chǔ)可采取壓實、換填、澆筑素混凝土墊層等方式進(jìn)行地基處理，對于加強(qiáng)段支架基礎(chǔ)如上述方式難以達(dá)到要求，可采用水泥攪拌樁進(jìn)行地基加固。

②施工擴(kuò)大基礎(chǔ)，支模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土，注意預(yù)埋立柱預(yù)埋鋼板。

③通過計算，臨時支架基礎(chǔ)地基承載力不小于180kPa，在制作擴(kuò)大基礎(chǔ)前，對地基進(jìn)行夯實處理，并用動力觸探儀進(jìn)行測量，達(dá)到設(shè)計要求之后再進(jìn)行混凝土澆筑。

④預(yù)壓完成后安裝立柱鋼管及縱橫向聯(lián)接系，然后安裝型鋼分配梁及梁底調(diào)節(jié)塊。立柱鋼管與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板、型鋼分配梁與柱頂、調(diào)節(jié)塊底部與型鋼分配梁均需要焊接牢固。

⑤箱梁在吊裝前計算箱梁線形標(biāo)高，為防止箱梁吊裝之后地基下沉以及支架彈性變形產(chǎn)生的位移，調(diào)節(jié)管增加15～20mm，在箱梁全部吊裝完成之后進(jìn)行標(biāo)高復(fù)測，通過調(diào)節(jié)管的標(biāo)高來控制箱梁的拼裝線形。

⑥鋼箱梁施工完畢，拆除所有拼裝支架。

4.2.4 臨時支架預(yù)壓方案

為了減小地基沉降、支架間隙及支架非彈性變形對箱梁線形的影響，由于支架結(jié)構(gòu)不是滿堂支架，受結(jié)構(gòu)限制支架采用調(diào)節(jié)管補(bǔ)償法來保證箱梁的線形。

①通過計算，臨時支架基礎(chǔ)地基承載力不小于180kPa，在制作擴(kuò)大基礎(chǔ)前，對地基進(jìn)行夯實處理，并用動力觸探儀進(jìn)行測量，達(dá)到設(shè)計要求之后再進(jìn)行混凝土澆筑，盡量減少地基沉降對箱梁線形的影響；

②吊裝箱梁前在支架分配梁上安裝調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)管頂部標(biāo)高比設(shè)計標(biāo)高高2cm，用于調(diào)節(jié)箱梁高程；

③吊裝箱梁，用全站儀及水準(zhǔn)儀復(fù)測箱梁軸線和高程；

④根據(jù)復(fù)測結(jié)果，調(diào)整箱梁高程及軸線；如果箱梁高程高于設(shè)計高程，用割刀修改調(diào)節(jié)管高度，從而降低箱梁高程，如果箱梁高程低于設(shè)計高程，在分配梁上放置千斤頂，將箱梁頂至設(shè)計標(biāo)高，并將箱梁固定。

4.2.5 鋼箱梁節(jié)段連接

鋼梁的胎架應(yīng)搭設(shè)在剛性的基礎(chǔ)上；鋼梁各節(jié)段焊接前應(yīng)采取必要的措施調(diào)整對接處的斷面轉(zhuǎn)角，以保證鋼梁的整體線形；臨時支架上的支點應(yīng)設(shè)置在鋼梁縱、橫向板件的交匯處，以避免鋼梁產(chǎn)生局部塑性變形。臨時支架在吊裝鋼梁前應(yīng)設(shè)法消除非彈性，并嚴(yán)格控制臨時支點的標(biāo)高。

4.2.6 頂推設(shè)備選用

①設(shè)備參數(shù)如下：BL720 設(shè)備，長 2950mm，寬1568mm，高1110mm，豎向頂升力720 噸，縱向水平推力100 噸，橫向水平推力160 噸，豎向頂升行程250mm，縱向平推行程300mm，橫向平推行程±50mm，油缸最大壓力30MPa。頂推速度50mm/min。泵站系統(tǒng)總功率55kW。

②頂推設(shè)備及墊梁。頂推設(shè)備布置在臨時墩中心位置，負(fù)責(zé)鋼箱梁的起頂、縱移頂推。同時帶有頂推時橫向限位功能。

頂推設(shè)備具有一定的豎向調(diào)節(jié)能力（不小于200mm）及水平糾偏能力（不小50mm）。施工時采用步履式平移頂推設(shè)備進(jìn)行頂推。

步履式平移頂推系統(tǒng)主要包括滑動面結(jié)構(gòu)、上部滑移結(jié)構(gòu)、下部支撐結(jié)構(gòu)、支撐油缸、橫向調(diào)整油缸、頂推油缸，通過計算機(jī)控制和液壓驅(qū)動來實現(xiàn)組合和順序動作，以滿足施工要求。

③導(dǎo)梁的組成。導(dǎo)梁由二片主梁及三道橫撐組成，導(dǎo)梁總長35m，其中等高度段長10m，變高度段長25m，分別與主梁2 個中腹板相連，導(dǎo)梁腹板厚16mm，高度為2200mm～800mm，導(dǎo)梁的兩片主梁間的橫撐均為Φ170×5mm 鋼管。導(dǎo)梁材質(zhì)為Q345 鋼材?？紤]到施工過程中導(dǎo)梁的下?lián)希瑸楸ＷC導(dǎo)梁很好的上臨時支墩，導(dǎo)梁前段設(shè)計為雙層臺階的階梯狀。并且導(dǎo)梁與箱梁連接處邊緣呈1 度角度上翹，以滿足線型要求。導(dǎo)梁與鋼箱梁連接見示意圖1。

圖1 導(dǎo)梁與鋼箱梁連接示意圖

4.3 施工操作要點

4.3.1 橫向吊裝順序

220t 吊車在道路中心線左側(cè)吊裝橫向節(jié)段2-3；220t吊車在道路中心線右側(cè)吊裝橫向節(jié)段4-5；220t 吊車在左右兩側(cè)吊裝橫向節(jié)段1，節(jié)段6，節(jié)段吊裝見示意圖2。

圖2 節(jié)段吊裝示意圖

4.3.2 主線頂推施工步驟

步驟一：

①在36 號~37 號墩和38 號~39 號墩之間設(shè)置臨時支架，安裝37 號墩和38 號墩部分臨時支架，37 號墩頂設(shè)置頂推平臺。②對支架施加箱梁的120%的自重進(jìn)行預(yù)壓消除支架在施工過程中產(chǎn)生的非彈性變形。頂推平臺示意圖見圖3。

圖3 頂推平臺示意圖

步驟二：

①36 號墩頂推平臺上分別吊裝27~38 節(jié)段，將各節(jié)段焊接成整體。

②38 節(jié)段前端安裝導(dǎo)梁，安裝36~37 號墩頂部的滑道，橫向限位裝置和項推千斤頂裝置，必要時在前方設(shè)置牽引索和電機(jī)牽引。

③頂推和牽引27~38 節(jié)段前進(jìn)，注意在頂推的過程中調(diào)整線型。導(dǎo)梁與27~38 節(jié)段前進(jìn)見示意圖4。

圖4 導(dǎo)梁與27~38 節(jié)段前進(jìn)示意圖

步驟三：

①36 號墩頂推平臺上分別吊裝22~26 節(jié)段，將吊裝節(jié)段及先前節(jié)段焊接成整體。

②頂推和牽引整個梁段前進(jìn)，注意在頂推的過程中調(diào)整線型。22~26 節(jié)段、27~38 節(jié)段與導(dǎo)梁前進(jìn)見示意圖5。

圖5 22~26 節(jié)段、27~38 節(jié)段與導(dǎo)梁前進(jìn)示意圖

步驟四：

①36 號墩頂推平臺上分別吊裝16~21 節(jié)段，將吊裝節(jié)段及先前節(jié)段焊接成整體。

來院就診的患者全部進(jìn)行視力檢查；裂隙燈、非接觸式眼壓計、卓比安滴眼液常規(guī)散瞳間接檢眼鏡、FFA等各項檢查。

項推和牽引整個梁段前進(jìn)，注意在頂推的過程中調(diào)整線型。加裝16~21 節(jié)段頂推示意圖見圖6。

圖6 加裝16~21 節(jié)段頂推示意圖

步驟五：

①36 號墩頂推平臺上分別吊裝10~15 節(jié)段，將吊裝節(jié)段及先前節(jié)段焊接成整體。

②頂推和牽引整個梁段前進(jìn)，注意在頂推的過程中調(diào)整線型。

③注意壓重保持平衡。

步驟六：

①頂推和牽引整個梁段前進(jìn)至最大懸臂狀態(tài)。

圖7 10~38 與導(dǎo)梁頂推前進(jìn)示意圖

步驟七：

①項推和牽引10~ 38 整個梁段就位。

②調(diào)整各梁段之間的相對線型達(dá)到設(shè)計線型。

③拆除頂推和牽引裝置及導(dǎo)梁。10~38 梁段就位見示意圖8。

圖8 10~38 梁段就位示意圖

步驟八：

①在36 號~37 號墩之間的臨時支架上吊裝7~9 節(jié)段，在38 號~39 號墩之間的臨時支架上吊裝39~42 節(jié)段，拆除36 號墩靠近方城的滿堂支架。

②調(diào)整各梁段之間的相對線型。

③各梁段之間的相對線型達(dá)到設(shè)計線型后，進(jìn)行各相鄰梁段間接縫的焊接。

步驟九：

①在36 號~37 號墩之間的臨時支架上吊裝1~6 節(jié)段,在38 號~39 號墩之間的臨時支架上吊裝43~49 節(jié)段。

②調(diào)整各梁段之間的相對線型。

③各梁段之間的相對線型達(dá)到設(shè)計線型后, 進(jìn)行6、7和 42、43 梁段間接縫的焊接。1~6 節(jié)段、43~49 節(jié)段吊裝就位見示意圖9。

圖9 1~6 節(jié)段、43~49 節(jié)段吊裝就位示意圖

步驟十：

①拆除所有臨時支架。

②鋼箱梁工地現(xiàn)場焊接的位置進(jìn)行除銹涂裝，其他部分的涂裝進(jìn)行檢查，修補(bǔ)。

③進(jìn)行橋面鋪裝及防撞護(hù)墻、欄桿的施工，全橋主體工程完工。全部節(jié)段就位拆除支架見示意圖10。

圖10 全部節(jié)段就位拆除支架示意圖

4.3.3 頂推到位控制

為防止頂推到位時，出現(xiàn)頂推過頭現(xiàn)象，須采取如下措施：

①在頂推端頭設(shè)置限位支架，作為頂推到位的依據(jù)和限位措施；

②在頂推到位前1m 處，停止連續(xù)頂推作業(yè)，使用點動操作，每次向前頂推20cm，并進(jìn)行觀測。

③控制頂推到位時機(jī)，防止溫差導(dǎo)致梁段移位。

5 結(jié)束語

王莊樞紐跨滬陜高速橋梁施工中采步履式頂推技術(shù)，既能就地控制，也能遠(yuǎn)程遙控。每個主橋墩、臨時墩上各配置1 個現(xiàn)場控制器，同步控制全部頂推工作千斤項，實現(xiàn)鋼箱梁平穩(wěn)跨越高速公路就位的目的。

為了防止鋼箱梁在頂推過程中發(fā)生橫向偏移，在每次頂推行程完成后檢查鋼箱梁是否發(fā)生偏移。當(dāng)中央控制系統(tǒng)檢測到鋼箱梁梁體發(fā)生偏移或工作人員發(fā)現(xiàn)偏移后，會根據(jù)偏移情況決定要糾偏的步履機(jī)號，由于每臺步履機(jī)都配置有兩個橫向糾偏頂，可以對各種情況下的偏移進(jìn)行調(diào)整。