頂推滑移技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中的應(yīng)用研究

劉凱

（中交世通（重慶）重工有限公司，重慶402160）

1 工程概況

某公路橋梁工程，橋梁全長532.21 m，橋面寬15 m，兩側(cè)設(shè)有寬度為1 m的人行道。該橋梁工程的主梁分別為5跨的預(yù)制T梁和6跨的鋼桁梁。其中，跨度較大的鋼桁梁需應(yīng)用頂推滑移技術(shù)將其布設(shè)在橋梁工程的特定位置上，該橋梁工程中鋼桁梁的實(shí)際跨徑為56 m、68 m、69 m、76.21 m、57 m、58 m，橋梁最大縱坡、最小縱坡分別為5%、0.35%。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的頂板厚20 mm、腹板厚18 mm，橫隔板間距3 m。目前，該橋梁工程已如期竣工，頂推滑移技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)的安裝、施工中具有積極的作用。

2 頂推滑移技術(shù)概述

橋梁工程建設(shè)中，頂推滑移技術(shù)是利用滑移裝置減少橋梁鋼結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)摩擦力的施工技術(shù)，頂推滑移裝置可利用鋼結(jié)構(gòu)本身的自重使其進(jìn)行滑移，順利到達(dá)橋梁工程的指定區(qū)域，隨后，在施工人員的操作下固定在特定位置。

滑道是頂推滑移技術(shù)的重要裝置，橋梁頂推施工過程中頂推滑移軌道的設(shè)計(jì)形式可分為3種：

1）用臨時(shí)滑道滿足鋼結(jié)構(gòu)頂推滑移的基本條件。比如，施工人員可臨時(shí)布設(shè)墩臺(tái)、墩頂，并在其上方設(shè)置臨時(shí)滑移軌道作為橋梁鋼結(jié)構(gòu)滑移的基礎(chǔ)通道，待施工人員完成鋼結(jié)構(gòu)支撐、落梁、安裝固定等工作后，盡快將臨時(shí)滑道拆除。

2）永久滑移軌道。對(duì)于施工條件好的橋梁鋼結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)，施工人員可建設(shè)永久性的支座支撐鋼結(jié)構(gòu)滑移，鋼結(jié)構(gòu)抵達(dá)預(yù)設(shè)位置后，需拆除滑道使橋梁鋼結(jié)構(gòu)落在永久性支座上。相較于臨時(shí)滑道形式，此方法有利于簡化橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工流程，提升橋梁工程建設(shè)效率。

3）單點(diǎn)頂推滑道形式。頂推滑移技術(shù)體系中，基于單點(diǎn)頂推的滑道形式是直接用水平、垂直的千斤頂作為鋼結(jié)構(gòu)的支座，并配合其他動(dòng)力裝置、不銹鋼鐵桿向前推移橋梁鋼結(jié)構(gòu)[1]。

3 基于頂推滑移的橋梁鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案

橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)中，頂推滑移前均應(yīng)制訂完善的鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案，選擇最佳的吊裝方式，具體吊裝思路如下：（1）運(yùn)用12 500 kN（1 250 t）的履帶支持鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工作，此吊裝方法可保障吊裝效果，一次性地將鋼結(jié)構(gòu)吊裝到指定位置，有利于減少橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)間，縮短施工周期。（2）根據(jù)橋梁跨度、橋梁工程的整體設(shè)計(jì)，布設(shè)鋼管樁，建立可滿足鋼結(jié)構(gòu)吊裝的“架橋機(jī)”。此吊裝方式具有成本低的基本優(yōu)勢(shì)，但橋梁鋼結(jié)構(gòu)吊裝完畢后需拆除架橋機(jī)，可能會(huì)增加工期。因此，為保證橋梁工程中鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的便捷性，可應(yīng)用大型履帶起重機(jī)，配合頂推滑道分別吊裝、推移單個(gè)的橋梁鋼結(jié)構(gòu)，一次性完成橋梁頂推、滑移、安裝工作，高效推進(jìn)橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。

4 鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中頂推滑移技術(shù)的應(yīng)用

4.1 合理選擇頂推滑移方法

為有效應(yīng)用頂推滑移技術(shù)，提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工質(zhì)量，還應(yīng)合理選擇頂推滑移方法。相關(guān)人員可基于橋墩承載力、主梁長度、頂推滑移跨度、滑移裝置設(shè)計(jì)等參數(shù)，靈活選擇頂推方式。目前，鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中常用的頂推方法有：

1）單點(diǎn)頂推法。適用于直線橋梁工程，且頂推梁結(jié)構(gòu)的長度不宜過長，鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中橋墩應(yīng)具有較強(qiáng)的荷載能力，能夠在橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工中為滑移頂推提供水平應(yīng)力?；趩吸c(diǎn)頂推滑移技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中頂推裝置往往集中在橋梁結(jié)構(gòu)的主梁上，如主梁預(yù)制區(qū)域的橋墩、橋臺(tái)上。頂推滑移期間，施工人員可將滑動(dòng)支座分別布設(shè)在橋墩上，用不銹鋼滑板支持滑塊的移動(dòng)，逐步利用滑塊帶動(dòng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)，使其移動(dòng)到橋梁鋼結(jié)構(gòu)的安裝位置。

2）多點(diǎn)頂推法。多點(diǎn)頂推滑移技術(shù)實(shí)踐中，對(duì)于跨度大、非直線橋梁工程，可將噸位為800 kN的千斤頂設(shè)置在墩臺(tái)上，使頂推點(diǎn)分別擴(kuò)散到墩臺(tái)上。隨后，施工人員可利用千斤頂頂推時(shí)帶給墩臺(tái)的水平應(yīng)力減少鋼結(jié)構(gòu)滑移阻力，讓橋梁施工中墩臺(tái)無須承受較大的水平力。相較于單點(diǎn)頂推方法，此種頂推方法的頂推裝置易于獲得、設(shè)備噸位小[2]。

4.2 做好頂推滑移前準(zhǔn)備

鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中，頂推滑移的前期準(zhǔn)備包括設(shè)置滑道、應(yīng)用千斤頂?shù)取Ｆ渲?，滑道是頂推滑移技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)工具，影響著橋梁施工中頂推滑移技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)摩阻力的控制。因此，在確定永久性、臨時(shí)性、單點(diǎn)滑道等方案后，應(yīng)提前設(shè)置滑道。通常情況下，不銹鋼板、聚四氟乙烯板是組成頂推滑道的主要材料，基于該材質(zhì)的滑道摩擦力更小，可保持在0.02～0.03 N。頂推時(shí)，施工人員可使材質(zhì)為聚四氟乙烯的滑塊在滑道上移動(dòng)，滑動(dòng)后帶領(lǐng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁移動(dòng)。在此期間，頂推滑道所用的臨時(shí)支撐體系同樣由不銹鋼板、聚四氟乙烯組成，但該支撐體系需布設(shè)在混凝土塊上，待鋼結(jié)構(gòu)主梁、其他構(gòu)件到位后更換橋梁支座。

千斤頂是頂推裝置的主要組成部分之一。鋼結(jié)構(gòu)橋梁頂推滑移施工過程中，可利用水平千斤頂作用于牽動(dòng)鋼桿，使其對(duì)梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生頂推力；施工人員可交替使用水平、垂直千斤頂，分別頂推鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件。隨著國內(nèi)頂推滑移技術(shù)的成熟，鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工建設(shè)中可采用液壓穿心式水平千斤頂，設(shè)計(jì)拉桿式頂推方案，千斤頂作用時(shí)，特制頂推工具會(huì)與橋梁鋼結(jié)構(gòu)連接，并通過滑板、滑塊的作用移動(dòng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)。

4.3 加強(qiáng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)吊裝管理

1）吊裝施工作業(yè)中應(yīng)重復(fù)核對(duì)吊車位置、吊車裝置的起重重量和起吊能力，以及正式吊裝時(shí)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件吊裝的安全性。

2）現(xiàn)場(chǎng)拼裝鋼結(jié)構(gòu)橋梁時(shí)，應(yīng)保證鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處、橋梁結(jié)構(gòu)連接處的螺栓緊固情況符合預(yù)期的設(shè)計(jì)值。需注意的是，因鋼結(jié)構(gòu)橋梁拼裝時(shí)的螺栓分布較多，所以，施工人員完成拼裝時(shí)需再次重復(fù)檢查螺栓點(diǎn)。

3）鋼結(jié)構(gòu)橋梁拼裝后需盡快焊接，并且由縱向焊縫自內(nèi)而外地進(jìn)行焊接，焊接水平焊縫時(shí)，施工人員則應(yīng)堅(jiān)持“先兩邊，后中間”的基本原則，借此嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂其摻Y(jié)構(gòu)焊接縫的實(shí)際應(yīng)力，減少焊接時(shí)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、承載力產(chǎn)生的不利影響。拼裝、焊接工作完畢后，應(yīng)通過頂推滑移的方式移動(dòng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)，具體的施工流程如圖1所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁頂推滑移施工流程圖

4.4 明確頂推設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

頂推設(shè)備是鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中應(yīng)用頂推滑移技術(shù)的前提條件，為有序完成鋼結(jié)構(gòu)橋梁吊裝、頂推、安裝的工作，還應(yīng)明確頂推設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。（1）根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的實(shí)際需求，確定千斤頂規(guī)格、大小、數(shù)量。在上述橋梁工程中，建設(shè)方選用1 500 kN（150 t）的自動(dòng)化千斤頂，千斤頂?shù)淖畲箢~定壓力為70 MPa，頂推速度為3～5 m/h，頂推滑移系統(tǒng)中分別設(shè)有2座液壓站、控制臺(tái)，作為頂推滑移技術(shù)的動(dòng)力裝置。（2）鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中可能存在偏移情況，所以，還應(yīng)提前進(jìn)行糾偏設(shè)置，靈活計(jì)算、控制千斤頂?shù)捻斖屏?，使其能夠?qū)摻Y(jié)構(gòu)梁體移動(dòng)到特定位置。（3）糾偏裝置應(yīng)分別布設(shè)在滑移底座的橋墩上，便于在鋼結(jié)構(gòu)橋梁頂推期間，施工人員可依據(jù)頂推點(diǎn)的分布，及時(shí)且有效地糾正梁體偏差，降低梁體位移風(fēng)險(xiǎn)。在此過程中，施工人員需嚴(yán)格控制滑移頂推設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。計(jì)算千斤頂?shù)耐獠亢奢d力時(shí)，施工人員可參考的數(shù)據(jù)包括梁體重量、鋼模板重量、導(dǎo)梁重量，具體參數(shù)見表1。

表1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工中頂推滑移技術(shù)參數(shù)

4.5 優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工設(shè)計(jì)

基于頂推滑移技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工質(zhì)量控制應(yīng)集中在橋梁施工各個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)，具體施工設(shè)計(jì)方案如下：

1）鋼結(jié)構(gòu)橋梁頂推施工時(shí)，施工人員應(yīng)全面測(cè)量全橋，檢驗(yàn)、核查橋梁跨徑、橋梁中心軸線，隨后在施工場(chǎng)地內(nèi)較為平整的地方拼裝橋梁鋼構(gòu)件。拼裝期間，檢查鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量、尺寸規(guī)格、合格證書，鋼梁首次拼裝完畢后進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，并利用頂推滑移裝置進(jìn)行頂推，抵達(dá)安裝位置后，使鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件自然懸空。及時(shí)測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件下旋頂面的實(shí)際標(biāo)高，計(jì)算橋梁鋼結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)拼裝時(shí)的標(biāo)高，測(cè)量梁體偏移情況，同時(shí)進(jìn)行糾偏處理，使鋼結(jié)構(gòu)橋梁的構(gòu)件位置符合預(yù)期要求。

2）安裝、固定橋梁鋼構(gòu)件，隨后進(jìn)行頂推落梁施工作業(yè)。梁體就位后，施工人員可結(jié)合梁體頂推進(jìn)度將鋼結(jié)構(gòu)橋梁安裝在永久性的橋梁支座上。以上述橋梁工程項(xiàng)目的落梁施工為例，施工人員可應(yīng)用規(guī)格為1 500 kN（150 t）的水平千斤頂進(jìn)行落梁，2號(hào)墩、3號(hào)墩、4號(hào)墩通過內(nèi)頂外落的方式落梁，1號(hào)墩、5號(hào)墩則采用“外頂內(nèi)落”的方式布設(shè)梁結(jié)構(gòu)。在此期間，施工人員需提前將落梁墊塊、千斤頂、保護(hù)裝置設(shè)置在特定位置，試運(yùn)行落梁裝置，確定各項(xiàng)準(zhǔn)備工作無誤后集中進(jìn)行一次性落梁。若頂推滑移時(shí)采用臨時(shí)滑道形式，施工人員需在落梁前將臨時(shí)頂推滑道裝置拆除再進(jìn)行落梁，落梁每次降落距離約為15 cm。

3）為保證頂推滑移中鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工質(zhì)量，還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工設(shè)計(jì)，加強(qiáng)施工管理。（1）綜合分析鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件的水平受力、垂直受力情況，以及滑移過程中鋼結(jié)構(gòu)橋梁可能出現(xiàn)的偏移風(fēng)險(xiǎn)，定期測(cè)量、糾偏鋼梁偏移數(shù)據(jù)。采用豎向千斤頂時(shí)可能會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)橋梁位置偏移，所以，在頂推滑移操作時(shí)需避免頂推梁結(jié)構(gòu)的下腹板。（2）鋼結(jié)構(gòu)橋梁頂推過程中若發(fā)現(xiàn)橫梁偏移問題，且偏移情況嚴(yán)重時(shí)，為保障后期安裝質(zhì)量，施工人員應(yīng)及時(shí)糾正橫梁偏位，糾偏時(shí)設(shè)置警示標(biāo)志[3]。必要時(shí)，建設(shè)方可組織專業(yè)的頂推技術(shù)人員指導(dǎo)頂推、偏移糾正工作。（3）鋼結(jié)構(gòu)橋梁通過頂推滑移到達(dá)特定位置后，施工人員還應(yīng)注意觀察梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以及各個(gè)橋梁構(gòu)件的分布位置，確定橋梁結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求后方可逐一固定、安裝橋梁結(jié)構(gòu)。借此夯實(shí)鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工管理基礎(chǔ)，保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁的整體施工質(zhì)量，提升我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建設(shè)水平。

5 結(jié)語

綜上所述，通過不同橋梁工程的實(shí)踐應(yīng)用可知，頂推滑移是新時(shí)期橋梁工程安裝鋼結(jié)構(gòu)的重要方式，對(duì)提升橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工效率，保證橋梁工程建設(shè)質(zhì)量意義重大。但為發(fā)揮頂推滑移的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，還應(yīng)深入分析橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)，靈活布設(shè)橋梁的頂推滑移裝置。