广东省南粤交通龙怀高速公路管理中心英怀管理处 广东 肇庆 526000
摘要：在公路桥梁建设过程中，钢箱梁顶推技术是重要的施工技术，其施工技术水平的高低直接关系到桥梁工程的施工质量和使用性能。本文结合工程实例，介绍了公路桥梁钢箱梁顶推施工优点，并对钢箱梁顶推平台的设置以及钢箱梁顶推施工技术进行了详细的探讨，以期能为同类钢箱梁桥梁顶推施工提供参考。
关键词：钢箱梁；顶推；施工；控制措施
引言
在公路桥梁建设中，顶推施工技术作为我国桥梁建设的主要方法，得到了广泛的应用，尤其是钢箱梁的施工。钢箱梁顶推施工技术的应用不仅提高了公路桥梁施工的质量，还大大增加了公路桥梁的稳定性和安全性。因此对公路桥梁钢箱梁顶推施工技术进行分析和探讨，可为公路桥梁的发展提供强有力的保障。基于此，本文以实际工程为例，对钢箱梁顶推施工技术进行了探讨。
1 工程概况
某桥梁工程主桥箱梁全长666m，桥跨布置为60+60+160+386=666m，共设8个临时墩，另有5个永久墩。该顶推箱梁位于直线段上，箱梁顶板宽42.2m，底板宽28m，梁高为3.5m，梁体平均每m重约21t，全桥共分46个节段拼装，梁体采用全焊接钢箱结构。钢箱底面水平，顶部带有2%的双向横坡，顶、底板采用正交异性板构造，纵向采用闭口U型加劲肋，总重13412.6t。本桥拟在南侧河滩引桥桥面上作钢箱梁拼装场，采用多点连续顶推方案施工。
图1 钢箱梁标准断面图
2 钢箱梁顶推施工优点
一般来说，钢箱梁安装主要分为顶推施工、悬臂吊装、支架安装三种施工方法，其中顶推法具有施工安全、设备简单、施工机械化程度高、对四周环境干扰小等优点，在世界各国的桥梁建设中都得到了广泛的应用。在施工过程中对净空和桥下地基要求不高，不会对通航和通车造成影响。在进行混凝土浇筑施工时，只需要一套模板周转即可，不仅节省材料，而且有助于进行质量管理。施工过程中多使用钢板和型钢作为搭设平台材料，便于取材和重复利用。由于场地集中，有助于安全施工，对施工环境产生的干扰也比较小。但是由于顶推技术专业化程度比较高、施工复杂，具有相对性、不确定性、多样性、渐进性、层次复杂性等特点，施工风险比较大，需要合理的选择施工技术进行施工。
3 临时墩的施工
因主跨跨径较大，为减少主梁顶推过程中悬壁状态时负弯距对钢箱内力的影响，在跨间增加临时墩，分别在在3号桥台和箱梁预制平台中间设置L1#临时支墩；在箱梁预制平台上设置L2#至L13#临时支墩。L1#临时支墩采用混凝土扩大基础上部设滑道梁构成；L2#至L13#临时支墩采用预制平台上直接设置滑道梁构成。临时墩最大间距60m，每墩设4根Φ180cm的钻孔桩作基础。地面以上用Φ2000mm×20mm的钢管作立柱，立柱之间焊接型钢剪刀撑，保证临时墩的稳定性。立柱顶端安放钢垫块，垫块上放置滑道支撑钢箱，钢箱上铺不锈钢板和四氟滑板，滑道支撑钢箱的标高可用千斤顶调整。
3.1 水中临时墩施工平台
因部分临时墩位于水中，在便桥贯通施工完成后，从便桥向两侧搭设临时墩施工平台，平台尺寸12×10m，采用长25m、Φ800mm钢管桩基础，上铺贝雷梁、方木。平台与便桥连接在一起，形成一个统一的整体，以增加其稳定性。
3.2 护筒设计
由于临时墩桩基护筒外不再设置钢围堰，充分考虑洪水的冲刷深度和地质情况，拟定护筒长度为20m，采用10mm的钢板卷制作，其中护筒直径为2.1m。由于钢护筒长度较长，为了避免钢护筒变形，结合护筒的穿透能力再在护筒底部外侧增设厚度为1cm，宽度为30cm的钢板。
3.3 长护筒下沉
导向架内的钢护筒采取90型振动锤进行下沉，其中拟定导向架高度为5m，有效控制护筒的垂直度和稳定度，当护筒沉没时，采用校正设备调整其平面位置和垂直度。当护筒下沉到施工要求位置后便能与工作台的钢管桩固定起来。
3.4 临时墩承台施工
在同一墩台中，当完成四颗钻孔桩施工后，及时对临时墩承台进行施工，拟定承台底高于常规水位水面30～50cm展开施工，在承台施工过程中对预埋件进行预埋。
3.5 凌汛期临时墩的防护
由于黄河凌汛带来的危害较大，因此，为了有效减轻黄河凌汛所产生的影响，确保凌汛期间临时墩的安全，应当在临时墩迎水面中心向上游大约4m的地方插长度为30m，规格为Φ800mm×10mm的钢管，钢管于水面下方25m，于水面上方5m，确保钢管和临时墩桩构成三角形位置，减少凌汛期给临时墩带来的影响。
4 钢箱梁顶推施工
4.1 顶推平台的设置
4.1.1 顶推平台设计
钢箱梁顶推平台设52#～54#墩之间，顶推平台总长90m。顶推平台内设11个支承墩，在53#墩身两侧设置平台纵梁牛腿，箱梁的主拼装平台设在6#临时墩和53#墩之间，为顶推过渡墩，墩间距设为7.5m。平台基础采用Φ100cm钻孔灌注桩，支撑墩采用Φ80cm厚8mm钢管，中间设置剪刀撑，墩顶设置钢平台，平台上设置纵梁，纵梁用H56工字钢，焊接时箱梁自重压在纵梁上。其中顶推平台包含辅助墩都需要严格根据施工设计要求控制钢箱梁焊接变形，以免出现线性变形等问题。平台立撑墩的纵向设置11排，横向则设置4根钢管桩立柱，然后再在支撑立柱间设置满堂碗扣支架，用作焊接于顶推的施工操作平台，同时平台立柱承载力需要对钢管桩的弹性压缩和温度变化以及压杆稳定性进行综合考虑。
在南引桥桥面上设置钢箱梁现场焊接场，沿着桥向布置轨道，并利用轨道运输钢箱梁，再在横桥向布置规格为400T的跨吨龙门吊机，将钢箱梁吊到顶推平台。其中龙门吊机可以使用钢箱结构制作形成。
4.1.2 钢导梁
导梁采用工字形、变截面、实腹钢板钢导梁，导梁高3.3m，长40m，总重约100t。其中两片导梁纵向是由3节6片拼装成型，然后再和钢箱梁纵隔板焊接形成整体。而两片导梁的平面与横向主要使用型钢进行联系，确保钢导梁的整体性和稳定性，确保其受力均匀。将导梁底拼装成类似主梁曲线，再在变坡转角位置塞钢板，从而使得钢导梁在顶推中减轻箱梁悬臂的负弯矩。把导梁前端下部挖除大约50cm，确保下挠的导梁前端能够稳定行走到支撑墩滑道上方，然后再将千斤顶安装在导梁前端，升起下挠导梁鼻架顶，确保后部导梁能够稳定行走于滑道上方。钢导梁结构示意图如图2所示。
图2 钢导梁结构图
4.1.3 滑道的注意事项
在公路桥梁施工工程中，滑道是确保钢箱梁顶推顺利开展的重要构件。其中单个滑道承压力要求必须大于6500kN，承受压力相对大较大。需要引起注意的问题如下：
（1）始终严格按照设计施工图样进行施工，避免顶推滑道施工产生设计误差，不能出现测量差错和测量误差，当钢箱梁按照设计图样进行顶推时应当要严格计划滑道口进出口标高，确保数据的精准性和真实性。
（2）滑道的主要构成部分是滑道支撑架、组合滑道板、调平垫块以及聚四氟乙稀橡胶滑板等。其中滑道支撑架使用的是钢箱结构，而滑道调平垫使用的是钢板加工形成长方形盒，并且内部浇注高标号混凝土，保证加工尺寸的真实和准确。
（3）使用2cm的四氟乙稀橡胶板制作滑板，然后在滑道支撑架钢箱上粘贴厚度为2mm的不锈钢板。当钢箱梁顶推时，通过人工分块将四氟滑板填塞在箱梁底与不锈钢板间。
4.2 钢箱梁顶推施工前的准备工作
（1）在进行钢箱梁顶推之前需要根据安装平台的具体情况安装好下滑道，将钢箱梁吊装到设计位置后在安装上滑道，安装完成后要调整位置，并在焊接缝隙检验达标后开展顶推施工。在施工初期还要分析和计算悬臂后工况受力情况，如果出现了不平衡情况要进行压重。
（2）在进行钢箱梁顶推之前要全面的对施工区域进行检查，将临时墩设置作为标准观测沉降情况。预拉钢绞线，保证电路的完好性，使通讯设备可以正常运行，监测人员要将监督工作做好，保证钢箱梁顶推作业可以顺利开展。
（3）顶推施工之前要对实施点动上3次左右，充分检查顶推设备的完整性。
4.3 顶推力计算
F起动=P×μ1=(6100+400)×0.12=780kN
F滑动=P×μ2=(6100+400)×0.08=520kN
式中，P为顶推部分导梁和钢箱梁自重荷载，P=6100kN；μ1、μ2为摩擦系数。
顶推设备设计采用一台ZLD－100型连续千斤顶，另外选择一台备用。
另外，为了保证施工安全，需要进行最不利工况下箱梁抗倾覆验算，本位以8号墩后排钢支墩作为中心，将三号滑板刚脱空，然后对倾覆力矩和稳定力矩进行计算:
M频=37093.9kN?m
M稳=109007.4kN?m
扛倾覆稳定系数:K0=M稳/M频=109007.4/37093.9=2.94＞2
4.4 拉锚固器和千斤顶位置设置
将千斤顶固定到8好墩和9号墩两立柱之间的钢箱梁梁底操作平台上，使用两组贝雷梁作为千斤顶反力架。经验证后，反力架的稳定性、强度和刚度可以达到满足顶推过程中平衡反作用力的要求。布置图如图3所示。
图3 拉锚固器和千斤顶设置/mm
4.5 钢箱梁顶推作业
本桥采用柔性多点自动连续顶推工艺。顶推长度为576m，最大垂直荷载为120960kN，静摩阻系数按0.08考虑，则最大顶推力约为9677kN，计划采用24套1200KN连续顶推装置；主塔及53#墩上安装横向调节千斤顶，连续顶推千斤顶安装在箱梁底板纵隔梁轴线两边，即拉箱梁底板。在临时墩上站桩顶推水平千斤顶，确保桥墩水平和滑道摩阻力互相平衡，只有这样才能减少桥墩的水平推力，从而确保临时墩的安全。
采用规格为53#墩用作经顶推的起始墩，并和规格为54#墩结合形成第一跨顶推，然后将两套连续顶推装置横向安装在墩顶滑道前方。在顶推之前下降支撑平台纵梁，确保钢箱梁和顶推平台互相分离，此时钢箱梁段则由永久墩和临时墩顶的滑道共同支撑。
使用自动连续顶推装置进行顶推操作，顶推装置由液压自动泵进行供油，保证千斤顶均匀出力，并且不会产生偏移现象。所有的液压泵由计算机进行集中监督管控，保证顶推同时进行，结合支撑力大小对顶推力进行合理调整。
在钢箱顶推施工过程中，钢梁内底板设置顶推临时钢牛腿，然后采用多孔群锚固定钢绞线拉索，再穿过分丝器，并把主索分离，然后再穿进连续顶推装置。再由自动连续顶推装置进行滑动，按照步骤循环，保证顶推到位即可。其中箱梁从静止到滑动过程中主力墩上顶推装置需要及时补充拉力，主力墩的规格是53#和54#以及55#永久墩。为了固定支撑墩，在其上方设置棱镜固定点，然后采用全站仪观察临时墩的位移状况，并测量桥墩定从静止到滑动的位移，保证支撑墩不能产生过大误差。在箱梁顶推滑动时，需要重点观测钢箱梁的横向误差值，并在制高点采用全站仪进行观测，然后在桥墩上放出桥轴线进行测量，同时箱梁底也要防止轴线，测量箱梁和桥墩轴线的误差数值。
4.6 钢箱梁平面轴线的控制措施
在钢箱梁顶推安装作业时，需要控制好平面轴线，将轴线误差控制在误差允许范围中，节段之间不能有平面折线出现，平面轴线的具体控制措施如下：
（1）节段出厂之前，要在钢箱梁梁面上将梁体轴线的控制点做好，在施工现场对各节段进行对接时，要对轴线进行调整，使其和梁体轴线处在同一个轴线上，轴线误差不能超过2mm。
（2）在进行顶推作业时利用全站仪跟踪测量梁体轴线，当产生误差时可以利用手拉葫芦或千斤顶调整墩顶限位装置，将误差控制在允许的范围值内。
4.7 钢箱梁顶推施工的监控措施
（1）监控导梁挠度。在对导梁挠度进行监控时，主要使用水准仪进行监控，一般在导梁端断面上布置监测点，并分别对顶推前、顶推中和顶推后3个阶段进行监控，并分别对比得到的数值和数据，判断导梁挠度是否可以达到标准。
（2）监控横向位移。为了可以监控横向位移，需要施工人员以10～20m的间隔距离布置小棱镜，并利用全站仪观测小棱镜所反映出来的顶推过程，根据小棱镜的位置分析导梁和钢箱梁横向位移情况。另外，还可以使用这种方法监控临时墩的位移情况。
（3）临时墩、桥墩、钢箱梁的监测。为了便于检测应力情况，分别将应力计安装到钢箱底部和墩底部位置，然后将施工设计的规定值和得到的数据进行对比，保证数据可以达到要求。
5 结论
综上所述，钢箱梁顶推施工技术具有效率高，并且能够降低交通防护设施的费用，所以，在公路桥梁工程中得到了有效的应用，从而保证了公路的顺利通行，为交通运输提供了方便。然而，在实际施工过程中，施工单位需要加强施工管理，根据工程具体情况采用相应的钢箱梁顶推技术进行施工，并对每一环节进行高效的技术控制，从而保证公路桥梁施工的顺利开展。
参考文献
[1]周维海.公路桥梁钢箱梁顶推施工技术探讨[J].建筑工程技术与设计.2015(31).
[2]周文启,杨现娥.浅析公路桥梁钢箱梁顶推施工技术[J].技术与市场.2015(5).
[3]刘鹏.关于公路桥梁钢箱梁顶推施工技术的探讨[J].工程技术:文摘版.2016(8).
论文作者:汤竞兴
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/22
标签：滑道论文; 轴线论文; 千斤顶论文; 平台论文; 误差论文; 施工技术论文; 公路桥论文; 《防护工程》2017年第12期论文;