橋梁施工中頂推法技術(shù)的應(yīng)用

凌祥彬

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽(yáng) 111000）

0 引言

被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁施工中的頂推施工技術(shù)，有很多值得推廣的優(yōu)點(diǎn)，其在施工過(guò)程中很少有高空作業(yè)的情況，安全性相對(duì)較高，且施工占地面積小等。不僅如此，頂推施工技術(shù)對(duì)于不同施工現(xiàn)場(chǎng)還可以調(diào)整施工側(cè)重點(diǎn)，并根據(jù)對(duì)施工項(xiàng)目的考察結(jié)果來(lái)選擇合適的施工方式，從而充分發(fā)揮頂推法技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以進(jìn)一步提高工程質(zhì)量。

1 工程概況

某工程項(xiàng)目2#橋梁全長(zhǎng)6.2 km，171#—174#為一聯(lián)40 m+64 m+40 m 連續(xù)梁。該橋梁的172#、173#梁在魚(yú)塘，171#、174#梁在魚(yú)塘堤壩。觀測(cè)橋梁施工地區(qū)的地形、地質(zhì)條件等環(huán)境因素，最優(yōu)的箱梁施工方式是使用頂推技術(shù)。

本項(xiàng)目頂推技術(shù)的施工步驟為：將鋼導(dǎo)梁安裝到箱梁首段的前段位置，然后增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力，退出懸臂，調(diào)整頂推距離，重復(fù)此套操作，直至所有環(huán)節(jié)的施工完成為止。

2 頂推施工技術(shù)的主要形式

2.1 單點(diǎn)式頂推技術(shù)

單點(diǎn)式頂推施工技術(shù)，是指在主梁的預(yù)制場(chǎng)或橋臺(tái)附近放置好頂推裝置，同時(shí)將滑動(dòng)裝置放置在每個(gè)橋墩前面的支點(diǎn)位置。使用單點(diǎn)式頂推施工技術(shù)還要配備兩種裝置，其中一種是作用在梁體上，利用水平千斤頂和橋梁兩側(cè)的鋼釬拉動(dòng)；另外一種裝置是將水平千斤頂和豎直千斤頂?shù)牧α拷Y(jié)合，向前移動(dòng)頂推梁體。單點(diǎn)式頂推技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作較容易，缺點(diǎn)是梁體、滑軌之間摩擦力過(guò)大，特別是在頂推開(kāi)始階段和后期階段尤為明顯，梁體滑動(dòng)更困難。

另外，由于橋墩缺乏水平千斤頂，因此其在水平力的作用下往往會(huì)導(dǎo)致所使用設(shè)備出現(xiàn)往前面方向移動(dòng)的情況而增加安全事故的概率。鑒于此，在使用單點(diǎn)式頂推技術(shù)時(shí)，一般會(huì)將滑道設(shè)置于橋墩混凝土墊塊上方（通常為臨時(shí)搭建）；該滑道主要組成部分是聚四氟乙烯滑塊以及表面光滑不銹鋼板，并在施工過(guò)程中連續(xù)不斷地把聚四氟乙烯滑塊加入滑道的后方，讓滑道順利從前段滑出，從而保證梁體的順利前進(jìn)。

2.2 多點(diǎn)式頂推技術(shù)

多點(diǎn)式頂推技術(shù)不同于單點(diǎn)式頂推技術(shù)，除了數(shù)量不一樣，還在橋梁所有橋墩上都另外放置一個(gè)較小的千斤頂，目的在于更好地分散橋梁的承重壓力，同時(shí)有效減少梁體和千斤頂所產(chǎn)生的摩擦力。但必須注意的是，在運(yùn)用多點(diǎn)式頂推技術(shù)時(shí)，應(yīng)保證所有的千斤頂同步進(jìn)行。

此外，在多點(diǎn)式頂推技術(shù)的施工過(guò)程中，水平力往往能得到較好的分散，因此橋墩均勻受力。但是，為了保證施工活動(dòng)能夠順利進(jìn)行，還要在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝一臺(tái)統(tǒng)一管理橋墩上每個(gè)千斤頂?shù)闹醒肟刂圃O(shè)備，以有效控制工作現(xiàn)場(chǎng)情況。在最后步驟中，要防止多點(diǎn)式頂推技術(shù)在頂推過(guò)程中發(fā)生位移現(xiàn)象，采用多點(diǎn)式的頂推滑道結(jié)構(gòu)，保證梁體始終以勻速滑動(dòng)的狀態(tài)工作。

中央控制設(shè)備的功能是保證千斤頂同步工作，分散橋梁的水平壓力。也就是說(shuō)，多點(diǎn)式頂推技術(shù)需要所有的千斤頂同時(shí)工作，而中央控制器能夠起到控制千斤頂工作的作用，包括啟動(dòng)設(shè)備、前進(jìn)、改變方向與停止工作。在此工程中，為了避免因橋墩承載壓力和摩擦力不同而導(dǎo)致的位移問(wèn)題，一般會(huì)采用頂推技術(shù)滑道，以保證梁體順利移動(dòng)前進(jìn)。

3 頂推法技術(shù)的應(yīng)用

3.1 頂推施工方法簡(jiǎn)述

依據(jù)該橋梁施工的特點(diǎn)以及施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，該工程在施工過(guò)程中優(yōu)先采用的是電腦控制的液壓同步頂推法。此種施工方法具有較高的精確度，保證頂推行程無(wú)誤速度穩(wěn)定。該系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括滑軌、滾輪下車(chē)、側(cè)向限位裝置、液壓頂推系統(tǒng)等部件。在運(yùn)作過(guò)程中，液壓頂推滑移系統(tǒng)的平均速度約12 km/h，因?yàn)槠浼铀俣确浅Ｐ。栽谟?jì)算過(guò)程中統(tǒng)籌忽略不計(jì)（圖1）。

圖1 液壓同步頂推系統(tǒng)工作示意

（1）要在滑道上，靠緊側(cè)向擋板的位置安裝液壓頂推器頂緊裝置，利用銷(xiāo)軸和被推移結(jié)構(gòu)連接主液壓缸缸筒耳板，液壓頂推器主液壓缸伸缸推動(dòng)被推移結(jié)構(gòu)向前移動(dòng)，讓側(cè)向擋板提供頂推反力。

（2）頂推被推移結(jié)構(gòu)在液壓頂推器主液壓缸連續(xù)伸缸的一個(gè)行程中不斷向前移動(dòng)一段步距。

（3）被推擠結(jié)構(gòu)隨著一個(gè)行程伸缸的結(jié)束而向前移動(dòng)一個(gè)步距，隨后頂緊裝置、液壓頂推器主液壓缸縮缸會(huì)和滑道擋板松開(kāi)，隨著主液壓缸一起向前移動(dòng)。當(dāng)主液壓缸完成一個(gè)行程的縮缸之后，拖動(dòng)頂緊裝置也隨之向前移動(dòng)一個(gè)步距，結(jié)束一個(gè)行程的頂推滑移工作之后，再次從初始步序開(kāi)始下一個(gè)行程的步序。循環(huán)操作，直至工作全部完成[1]。

3.2 滑移梁和滑移軌道設(shè)計(jì)

將滑移梁下翼緣和拼裝平臺(tái)鋼梁焊接連接，使滑移梁安裝在拼裝胎架上。頂推器所施加的推力要讓滑移過(guò)程中的所有滑靴和滑軌檢的摩擦力F 保持平衡，根據(jù)工程施工的實(shí)際情況分析頂推力大小，摩擦力的計(jì)算公式為：

F=滑靴在結(jié)構(gòu)自重作用下豎向反力×1.2×0.15（滑靴與滑軌之間的摩擦因數(shù)為0.13～0.15，考慮到工程的安全性，取0.15 為摩擦因數(shù)，1.2 為摩擦力的不均勻系數(shù)）。

在滑移過(guò)程中，總摩擦力大小T=300×1.2×0.15=54 t。通過(guò)計(jì)算可知，此工程的頂推力最小約54 t。

采用的是多點(diǎn)式頂推技術(shù)，每條軌道上平均設(shè)計(jì)2 個(gè)頂推點(diǎn)且每個(gè)頂推點(diǎn)放置一臺(tái)型號(hào)YS-PJ-50 的液壓頂推器。該型號(hào)頂推器每臺(tái)額定頂推驅(qū)動(dòng)力50 t，因此每條軌道上總頂推力的設(shè)計(jì)值為100 t，大于計(jì)算值54 t，滿足滑移施工的條件。

在該橋梁施工工程中，滑移軌道中心線重合于滑移梁中心線，軌道主體由16a 槽鋼和側(cè)擋板構(gòu)成，所以焊接16a 槽鋼和滑移梁上翼緣，抵消滑移過(guò)程中的水平推力，并起導(dǎo)向的作用。另外，本橋梁施工中的側(cè)擋板材料是Q235B，規(guī)格為20 mm×40 mm×150 mm，在16a 槽鋼翼緣兩側(cè)焊接，能夠消抗滑移推力和水平力對(duì)施工的影響。

用雙面角焊縫焊接連接側(cè)擋板、槽鋼軌道和滑移梁，每塊側(cè)擋板焊縫承擔(dān)不超過(guò)124 kN 的頂推反力。焊縫設(shè)計(jì)高度hf=10 mm時(shí)，焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度：N=σ×0.7hf×lw=160×0.7×10×（150-2×10）=146 kN。

其中，σ 為角焊縫抗壓強(qiáng)度，單位MPa；lw為焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，單位mm。因計(jì)算數(shù)值146 kN＞124 kN，故滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 限位設(shè)計(jì)

限位設(shè)計(jì)的目的在于防止結(jié)構(gòu)偏移出現(xiàn)在滑移的過(guò)程中，因此本工程設(shè)計(jì)了H300 mm×300 mm×10mm×15 mm 型鋼及滾輪構(gòu)成作為側(cè)向限位措施。

3.4 導(dǎo)梁設(shè)計(jì)

如果滑移過(guò)程中結(jié)構(gòu)抗傾覆系數(shù)始終高于1.5，那么就能夠保證工程的穩(wěn)定性。本工程的導(dǎo)梁設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)前段導(dǎo)梁截面和結(jié)構(gòu)下弦截面相同，且長(zhǎng)度為9 m，使用180 mm×6 mm 鋼管支撐作為平面立面材料[2]。

3.5 頂推節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

頂推節(jié)點(diǎn)的作用是傳遞水平滑移過(guò)程中的頂推力，本工程施工時(shí)利用銷(xiāo)軸固定結(jié)構(gòu)尾部橫梁上的液壓頂推器前端和被推移構(gòu)件上的耳板，其中頂推耳板的材料規(guī)格為板厚20 mm，材料是Q235B。

3.6 落梁

落梁作為此工程施工中的最后一個(gè)步驟，要保證結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定的落在永久支架上。因此本工程在結(jié)構(gòu)滑移到計(jì)劃位置時(shí)，將結(jié)構(gòu)永久支座安裝在頂起的結(jié)構(gòu)柱頂，液壓千斤頂也隨著滾輪小車(chē)后液壓的拆除而下降[3-5]。

3.7 頂推施工控制要點(diǎn)

頂推施工控制的要點(diǎn)有兩個(gè)：

（1）注意位移觀測(cè)工作。在檢測(cè)過(guò)程中，如果發(fā)生梁體偏移或是墩頂偏移問(wèn)題，要利用千斤頂調(diào)整位置。此時(shí)要想準(zhǔn)確觀測(cè)位移情況，要進(jìn)行坐標(biāo)換算，不斷觀察，當(dāng)位移臨近最大設(shè)計(jì)允許值的時(shí)候，要停止施力并開(kāi)始重新分布各墩施工[6-7]。

（2）科學(xué)核算頂推力度。各墩頂?shù)闹c(diǎn)反力要根據(jù)工程情況確定，千斤頂?shù)臄?shù)量根據(jù)摩擦力而定，施加牽引力的力度根據(jù)支點(diǎn)反力來(lái)確定。

（3）確?；勒麧崱Ｓ捎诨蹇赡軙?huì)在施工過(guò)程中隨著梁體滑動(dòng)，應(yīng)安排兩個(gè)工作人員共同負(fù)責(zé)滑道，同時(shí)移除滑道上雜物，避免影響梁體的移動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，頂推法在目前的橋梁施工中應(yīng)用比較廣泛，但是要想保證工程質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格按照施工流程操作，依據(jù)橋梁施工的具體環(huán)境調(diào)整頂推噸位，使滑道與側(cè)限系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，確保工程高質(zhì)量完成。