梅山特大橋鋼箱梁頂推施工技術(shù)控制措施

盧相

（中鐵十一局集團第二工程有限公司，青海同仁 811300）

1 工程簡介

福州至廈門鐵路梅山特大橋 （中心里程為DK90＋875.738）63#~64#橋墩為門式橋墩，墩身是混凝土結(jié)構(gòu)，上部柱為鋼結(jié)構(gòu)，二者采用插入式連接方式，插接長度為5 m，屬于混合結(jié)構(gòu)，蓋梁采用箱形鋼結(jié)構(gòu)，梁寬為3.3 m，梁高為2.8 m，在外輪廓尺寸上，橫橋向為2.6 m，縱橋向為3.3 m，橋墩鋼柱外包混凝土，順橋向厚度為30 cm，橫橋向厚度為40 cm，具體參數(shù)見表1。鋼蓋梁施工采用頂推法，本工程線路與既有東吳支線鐵路立體交叉施工，距離較近，需要加強與相關(guān)單位的溝通交流，確定好作業(yè)時間，因此，此項工程施工過程復(fù)雜，干擾因素較多，現(xiàn)場條件有限，需要采取行之有效的技術(shù)措施加以控制（見表1）。

表1 鋼蓋梁參數(shù)表

2 橋梁工程鋼箱梁頂推施工技術(shù)控制措施

2.1 施工方案設(shè)計

本工程總體施工方案設(shè)計為：施工準(zhǔn)備及場地處理→鋼柱吊裝→外包墩身鋼筋及混凝土→填充鋼柱混凝土→頂推支架搭設(shè)→鋼蓋梁拼裝、焊接、涂裝→導(dǎo)梁拼裝、焊接→頂推裝置安裝→申請線路封鎖→點前施工準(zhǔn)備→線路封鎖命令到達→頂推→落梁→鋼柱與蓋梁焊接→填充鋼柱及梁體混凝土→銷點→導(dǎo)梁拆除→頂推支架拆除→梁面與蓋梁頂檢查梯安裝。

頂推施工主要包括以下內(nèi)容：地基處理及預(yù)埋件安裝，支架搭設(shè)及預(yù)壓，鋼柱板片安裝，蓋梁及導(dǎo)梁拼裝、焊接、涂裝，頂推，導(dǎo)梁及支架拆除等。63#、64#門式墩鋼蓋梁在橋位左側(cè)設(shè)置滑道式拼裝支架，在支架上拼裝鋼蓋梁板片，待鋼蓋梁全部拼裝完成后，在鋼蓋梁前端設(shè)置長20 m的鋼板導(dǎo)梁，采用拖拉滑移的方法將鋼蓋梁縱向拖拉至橋位，拆除鋼板導(dǎo)梁，對鋼蓋梁進行落梁施工，最后拆除滑道式拼裝支架，澆筑剩余鋼柱墩身內(nèi)外混凝土，鋼蓋梁成橋[1]。

2.2 具體工藝流程

在橋位兩側(cè)，分別采用1臺130 t和1臺350 t吊車，將兩側(cè)鋼柱整體吊裝定位焊接，并開始外包混凝土施工。在左側(cè)墩柱后搭設(shè)鋼蓋梁拼裝支架及前端頂推滑移支架。采用2臺汽車吊，吊裝鋼蓋梁板片到拼裝支架上，并定位焊接、涂裝。鋼蓋梁焊接、涂裝完成后，在鋼蓋梁前端安裝焊接兩片20 m長鋼導(dǎo)梁，鋼導(dǎo)梁腹板與鋼蓋梁腹板焊接固定。安裝頂推用自動連續(xù)千斤頂設(shè)備，焊接固定后錨梁，在鋼蓋梁尾部吊裝鐵質(zhì)配重塊（40 t），對面墩柱側(cè)安裝就位，用鋼結(jié)構(gòu)臨時支架。進行模擬頂推施工，頂推長度為7 m，用時1 h。開始第一階段頂推施工共計18 m，用時4 h。將鋼導(dǎo)梁前端擱置在對面鋼結(jié)構(gòu)臨時支架上，拖拉到位后，停止拖拉，卸掉鐵質(zhì)配重塊。采用100 t豎向薄型千斤頂將鋼蓋梁下兩個臨時支撐滑靴撤除落架，準(zhǔn)備第二次拖拉。然后進行第二次拖拉，拖拉長度為19 m，用時3.5 h。采用4個豎向薄型千斤頂，將鋼蓋梁落梁，與已經(jīng)焊接固定完成的鋼柱對接。焊接鋼柱對接縫，切除并吊移鋼導(dǎo)梁，完成安裝。拆除安裝支架。

2.3 臨時支架搭設(shè)

臨時支架基礎(chǔ)為鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)，厚度設(shè)計為60 cm，內(nèi)部設(shè)置雙層、雙向鋼筋網(wǎng)片，使用鋼管作為支架材料，做好水平支撐和斜支撐，頂部設(shè)置工字鋼分配橫梁，在上部設(shè)置通長縱梁，為了保證臨時支架的安全性和穩(wěn)定性，需要設(shè)置斜向輔助支架。在鋼梁拼裝區(qū)域，鋼柱應(yīng)采用挖孔樁基礎(chǔ)，前端承力支架鋼管適當(dāng)加粗，固定在承臺上，為防止滑道梁縱向移位，需要在兩側(cè)設(shè)置限位板，與橫梁及滑道梁焊接固定，在部分鋼柱頂部支架端部外適當(dāng)位置設(shè)置限高架[2]。

2.4 鋼箱梁現(xiàn)場拼裝

梁段吊裝就位后，需要開展現(xiàn)場焊接作業(yè)。認(rèn)真檢查接口焊口情況，適當(dāng)進行清潔、打磨處理，調(diào)試相關(guān)設(shè)備工具，做好防水防風(fēng)防潮準(zhǔn)備。節(jié)段焊接工藝流程主要包括：梁段就位→錯邊調(diào)整→底板、邊腹板定位→腹板焊接→頂、底板焊接→無損檢測→底板、腹板、加勁肋嵌補段焊接→無損檢測→過焊孔封堵，必須對頂板單元組焊、橫隔板裝焊、腹板單元件組焊、底板單元件組焊等關(guān)鍵環(huán)節(jié)加強技術(shù)控制。采用半自動二氧化碳?xì)怏w保護焊進行定位焊，開始焊接前，所有定位焊縫都要做打磨處理，在起弧和熄弧處做倒角處理，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，不能出現(xiàn)夾渣、裂紋、焊瘤、氣孔等問題，如果存在缺陷，要及時處理，例如，如果出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，需要使用碳弧氣刨清除，并打磨光順，然后重新燒定位焊。為了減少焊接產(chǎn)生的附加應(yīng)力、焊縫殘余應(yīng)力以及邊緣材料局部應(yīng)力，工地焊接要遵循相關(guān)規(guī)范，橫向焊縫要從橋中軸線向兩側(cè)對稱施焊，對于長焊縫，若一端有自由端，需要從另一端施焊，充分估計環(huán)焊縫收縮余量，采取適當(dāng)措施，減少兩個節(jié)段鋼蓋梁之間的長度偏差，每拼裝一個梁段，都要進行測量，及時進行修正，防止累積誤差。螺栓連接需要著重從以下方面進行控制：高栓的儲運和保管；摩擦面的抗滑移系數(shù)檢驗；高強度螺栓連接副的安裝；高強度螺栓連接副的施工質(zhì)量檢查和驗收[3]。

鋼蓋梁的涂裝也至關(guān)重要。在出廠前，需要嚴(yán)格按照除銹等級做好除銹處理，節(jié)段拼裝完成后，預(yù)留涂裝區(qū)域，加強鋼材表面清潔處理，這樣能夠保證鋼材與漆膜的結(jié)合效果。涂裝前，要認(rèn)真核對涂料品種、參數(shù)、質(zhì)量，保證涂裝位置準(zhǔn)確。涂裝時，采用高壓無氣噴涂施工，根據(jù)涂料性能和配比，合理確定噴槍空氣壓力，涂層表面要平整、光滑，不能有漏涂、皺皮、針孔等問題出現(xiàn)，保證漆面色彩均勻、光潔美觀。

2.5 鋼箱梁頂推施工

2.5.1 總體施工安排

本工程63#、64#分別利用4個天窗點將鋼箱梁頂推到設(shè)計位置。做好施工現(xiàn)場的封鎖保護工作，嚴(yán)格按照技術(shù)管理規(guī)范執(zhí)行，設(shè)置防護人員和防護設(shè)施，制定詳細(xì)的各工序作業(yè)時間表，按計劃組織施工[4]。

2.5.2 頂推拖拉系統(tǒng)

頂推拖拉系統(tǒng)主要包括2臺液壓泵站、2臺ZLD60連續(xù)頂推千斤頂、1套現(xiàn)場操作控柜以及相關(guān)配套設(shè)施。設(shè)備安裝就位后，開始空載調(diào)試，檢驗運行狀態(tài)。在拖拉過程中，拖拉所施加的拉力和所有摩擦力F達到平衡。鐵與鐵之間的滾動摩擦系數(shù)0.09~0.03，支撐面和MGE滑板越堅硬，摩擦系數(shù)越小，摩擦力F=結(jié)構(gòu)自重作用下豎向反力×動荷載系數(shù)×摩擦力的不均勻系數(shù)×滑動摩擦系數(shù)，其中，滑動摩擦系數(shù)取0.1，動荷載系數(shù)為1.05，摩擦力的不均勻系數(shù)為1.2。拖拉所需的最大拖拉力為L=（172.72+40）×1.05×0.1/2=11.17 t。

因此，本方案選用2臺ZLD60連續(xù)千斤頂，每臺穿設(shè)2根φ15.24 mm低松弛鋼絞線作為拖拉動力設(shè)備。通過錨具和夾片將鋼絞線固定在第一臺拖拉小車上，鋼絞線另一端固定在千斤頂頂推拖拉方向后方的后錨梁上采用2孔錨具，通過夾片的形式對鋼絞線進行夾緊固定，錨具固定裝置通過焊接的形式固定在后錨梁側(cè)面與前端千斤頂保持在一條直線上。在施工過程中，2臺千斤頂分別設(shè)置在兩根縱向滑道梁端頭位置，這樣可以有效應(yīng)對頂推反力。每次拖拉距離控制在20 m左右，分3個階段交替頂升、拖拉鋼蓋梁。

2.5.3 頂推滑移裝置

頂推支撐點設(shè)于外腹板與橫隔板交叉部位下。在完成鋼蓋梁拼裝后，將拖拉滑靴放置在滑道上。采用鋼板和鋼構(gòu)件墊梁調(diào)節(jié)箱梁底部的平整度。

2.5.4 拖拉過程糾偏

在拖拉過程中，千斤頂?shù)男羞M速度較慢，所以，不必對縱向進行限位。在縱向拖拉即將到位時，將型鋼止滑楔形塊放置在拖拉滑靴下方，并且在鋼立柱外側(cè)焊接2塊限位板，為鋼蓋梁就位后環(huán)縫焊接做好準(zhǔn)備。相對而言，拖拉過程中的橫向偏位更為常見，通常情況下，偏轉(zhuǎn)力和滑道間橫向?qū)挾瘸烧嚓P(guān)。如果要有效解決橫向偏位問題，需要采取合適的限位裝置進行限制。限位受力點應(yīng)該盡可能設(shè)置在結(jié)構(gòu)縱向長度的中部和首尾兩端，保證鋼箱梁能夠按著設(shè)計軸線進行滑動。在頂推拖拉行進過程中，使用全站儀對鋼梁前后方進行觀測，實時檢查中心線偏移量，如果偏移量在10 cm以內(nèi)，則不必停機糾偏；如果偏移量較大，則需要停止頂推拖拉作業(yè)，并使用油壓千斤頂進行糾偏。如有需要，也可以調(diào)節(jié)單側(cè)連續(xù)頂推滑移千斤頂拉力和拉索，這種方式能夠適用于偏差較大的情況，保證鋼梁能夠在直線方向上頂推前進。

2.5.5 鋼導(dǎo)梁設(shè)置要求

采用工字鋼做鋼導(dǎo)梁，嚴(yán)格控制鋼板質(zhì)量，保證滿足設(shè)計要求。腹板、頂?shù)装宀牧暇鶠镼345B板，梁高1.9~2.8 m，底板和頂板寬度設(shè)計為40 cm，板厚2cm，腹板厚度也為2 cm。沿著橋梁縱向每隔2.5 m，設(shè)置豎向加勁板，板厚12 mm。距離頂板35 cm和底板38 cm的位置設(shè)置水平加勁，寬度為15 cm，厚度為12 mm。底板每隔50 cm，雙面設(shè)置局部豎向加勁板，厚度為12 mm，這樣能夠更好地滿足拖拉施工支撐要求。鋼導(dǎo)梁縱向每隔8~10 m設(shè)置橫向水平支撐，采用鋼管焊接而成的支撐架，工字型鋼導(dǎo)梁通過焊接的方式分兩段連接[5]。

2.5.6 拖拉抗傾覆驗算

在拖拉過程中，鋼導(dǎo)梁未擱置到對面鋼結(jié)構(gòu)臨時支架上時，此時鋼蓋梁+鋼導(dǎo)梁為最大懸挑狀態(tài)（懸挑28 m），該工況下的傾覆風(fēng)險最大，此時懸挑部位的質(zhì)量為：鋼導(dǎo)梁20 t×2=40 t，鋼蓋梁8 m×5 t/m=40 t，懸挑總質(zhì)量為80 t，支架上的鋼蓋梁質(zhì)量為110 t+鋼蓋梁后部加設(shè)配重塊40 t，則抗傾覆系數(shù)為150/80=1.87＞1.3，滿足規(guī)范要求，拖拉過程中不會造成鋼蓋梁的傾覆。

2.5.7 模擬拖拉施工

為保證拖拉施工順利進行，在正式拖拉前，應(yīng)進行模擬拖拉實驗，拖拉長度為5 m，模擬的目的主要是對頂推作業(yè)指揮系統(tǒng)、地基承載力、連續(xù)頂性能、錨具等進行測試。模擬過程要嚴(yán)格按照正式施工執(zhí)行，所有人員和設(shè)備就位，保證人員配合良好，設(shè)施設(shè)備運行順暢，詳細(xì)記錄框架梁行走速度、設(shè)備運行的各項參數(shù)，為正式頂推拖拉施工提供有力支撐。

2.5.8 鋼蓋梁落梁及導(dǎo)梁拆除

千斤頂、操作控柜及相關(guān)配套設(shè)備安裝就位后，開展全系統(tǒng)空載調(diào)試，然后開始正式頂推施工，將鋼蓋梁頂推到位后，進行鋼蓋梁落梁施工。鋼蓋梁頂推到位后，在鋼蓋梁后錨梁下部（預(yù)留位置）及前端導(dǎo)梁下部布置共計4個200 t千斤頂，使鋼蓋梁支撐于4個千斤頂上。將鋼蓋梁頂起一定高度后，撤除梁墊，然后千斤頂下落21 cm后，完成鋼蓋梁落梁。采用100 t汽車吊將導(dǎo)梁切除后吊至場外[6]。

3 結(jié)語

綜上所述，橋梁工程是連接區(qū)域交通的重要樞紐，為社會經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻，隨著建設(shè)范圍和規(guī)模的不斷擴大，橋梁工程的施工難度越來越高，需要根據(jù)現(xiàn)場條件和工程特點，采取合適的技術(shù)措施，保證施工質(zhì)量和效率。本文以福州至廈門鐵路梅山特大橋63#~64#橋墩鋼箱梁施工為例，對頂推施工技術(shù)應(yīng)用要點進行了探討，全面控制技術(shù)細(xì)節(jié)。