钢箱梁步履式顶推施工技术研究

钢箱梁步履式顶推施工技术研究

车超文

中铁四局集团第二工程有限公司，江苏 苏州

[摘要] 以南京市南京南部新城红花-机场地区基础设施项目承天大道主线桥第10联上跨绕城高速(35+50+32+42)m等高度的连续箱梁顶推进施工为例,详尽阐述了步履式顶推进施工的基本流程,以破解项目钢箱梁上跨高速公路施工中的重大技术难题。

[关键词] 钢箱梁；步履式顶推施工工艺

1. 工程概况

承天大道为南部新城南片区市政建设工程项目之一，位于南部新城南片区东侧，紧邻预留白地，南北走向，南起江宁区界、北至应天东街，承天大道江宁区界至机场七路均采用桥梁形式，桥梁总长1.165km。其中主线L10联上跨绕城公路，采用35+50+32+42m多个分离式单箱等高连续钢箱梁，第二跨钢箱梁（50m）上跨现有绕城高速。其中左幅桥面宽度为18.15m，右幅桥面宽度为18.15～29.8m。线路纵坡为1.66%。曲线半径 R=600m~1000m

2. 总体施工思路

为了满足本项目工期节点要求，匹配现场施工条件，拟定方案为工厂内分段分块预制、运输至现场逐块拼装及焊接。考虑到第二跨钢箱梁（50m）上跨现有绕城高速，桥面宽度较宽，在不影响绕城高速现有交通的情况下，第一、二跨采用步履式顶推法施工，左、右幅依次顶推至设计桥位，第三、四跨采用支架吊装法拼装焊接成体。

3. 重难点分析

（1）跨越绕城高速施工，绕城高速交通量大，施工风险高；

（2）钢箱梁部分分段长度、宽度过大，在吊装、运输、存放过程可能产生分段变形；

（3）钢箱梁位于曲线半径为1000m线型上，且右幅箱梁为变宽截面，顶推施工线型较难控制；

（4）顶推距离长，需要多次移动调节垫块及步履式千斤顶，对顶推设备的操控要求较高；

（5）施工工期紧，施工压力大。

4. 主要施工方案

4.1分段划分

结合钢箱梁结构形式,综合分析考虑到分段吊装运输受尺寸大小和承受重量强度限制、现场及吊装施工环境限制等各种因素,同时在满足安全设计指标要求前提下,将钢箱梁横向分块、纵向分段完成厂内加工制作。钢箱梁纵向分为15个节段，所有钢箱梁结构均在加工厂集中制造成立体并进行分段，采用“反造法”施工工艺，“长度分轮次”（ 桥长方向根据工厂厂房的长度进行分轮次总装,每一轮次不少于4个节段进行总装）以及“宽度全匹配”施工方法（每一制造轮次，桥宽方向全部进行匹配布置）进行制造，总组装胎架自带横坡；钢梁节段在厂内完成打磨喷砂以及涂装后发运至施工现场。

4.2 支架布设

支架结构主要由钢管通过槽钢及角钢连接而成的立体钢支墩，钢管顶部采用型钢与钢管焊接。全桥支架在横梁顶部设置的调平钢管，同时还在每套临时设置支架上的上部位置安装一个50吨的液压千斤顶,便于在施工架设过程中也可自行对钢箱梁整体高度等进行动态调整。顶推设备工作平台支架主要是采用多个钢管格构柱焊接形成连接整体，顶推千斤顶下方垫梁采用的是H型钢与横梁进行焊接固定。

4.3 导梁设计

为了更能显著降低导梁自重，且又能满足本项目钢箱梁顶推作业的施工要求，采用工字型变截面导梁，截面大小主要是由在其梁根部开始向在其梁端部方向上逐渐进行减小。导梁全长33米，与钢箱梁端部进行焊接固定，此处焊缝需经过试验检测合格后方可验收通过，同时为了增加导梁整体稳定性，导梁横向方向布置钢管横梁，且为保证导梁的通过性，导梁设计为台阶状。

4.4 顶推系统

钢箱梁顶推系统采用电子化三维控制系统，根据工地实际及施工机械作业安全要求,项目安装现场共实际可设计投入和安装的12个三维控制液压千斤顶。顶推设备要求能够在保证钢箱梁竖向位移及水平位移的前提下能够进行横向位移，保证梁体中心位置设计轴线上。

顶推的主要步骤有：顶升、平推、下降、回缩、导梁过顶推墩、落梁。

4.5 监控量测

主要监控项目有：梁体平面位置、梁体及导梁的应力、梁体及导梁挠度、支架沉降。上述项目均采用自动化检测系统完成，避免人为失误，精准、实时反应梁体在顶推过程中的安全及技术参数，安全、顺利地完成顶推作业。

顶推过程中每顶推一个必须采集一次数据，如果出现超限数据，立即停止顶推。

4.6 顶推施工流程

首先施工右幅，流程如下

（1）安装右幅顶推支架及吊装支架，调试顶推设备，将右幅1~4节段钢箱梁逐片吊至拼装平台，进行拼焊；

（2）将导梁吊至拼装平台上并与钢箱梁焊接，且焊接安装导梁横梁；

（3）1~4节段向江宁区界方向顶推15.1m，将右幅5节段钢箱梁逐片吊至拼装平台，进行拼焊；

（4）1~5节段向江宁区界方向顶推43.6m，将右幅6~8节段钢箱梁逐片吊至拼装平台，进行拼焊；

（5）1~8节段向江宁区界方向顶推35.5m；

（6）切割第一截导梁，顶推1~8节段12m，切割第二截导梁，顶推1~8节段12m，切割第三截导梁，顶推1~8节段9.5m，累计顶推127.7m；

（7）拆除导梁，落梁；

（8）将右幅9~15节段钢箱梁逐片吊至拼装平台，进行拼焊，右幅完成。

右幅施工完成后进行左幅施工，流程如下：

（1）安装左幅顶推支架及吊装支架，调试顶推设备；

（2）将左幅1~4节段钢箱梁逐片吊至拼装平台，进行拼焊；

（3）将导梁吊至拼装平台上与钢箱梁焊接，且焊接安装导梁横梁；

（4）1~4节段向江宁区界方向顶推47.5m；

（5）将左幅5~8节段钢箱梁逐片吊至拼装平台，进行拼焊；

（6）5~8节段向江宁区界方向顶推32m；

（7）切割第一截导梁，顶推1~8节段12m；

（8）切割第二截导梁，顶推1~8节段12m；

（9）切割第三截导梁，顶推1~8节段9.5m，累计顶推112.7m；

（10）拆除导梁，落梁；

（11）将左幅9~15节段钢箱梁逐片吊至拼装平台，进行拼焊，全桥完成。

顶推过程中根据箱梁腹板曲线调整步履式千斤顶位置，调整好桥体线型及位置。顶推结束后，及时采集梁面标高，调整梁面纵坡及横坡。

5. 顶推施工的控制重点

（1）顶推过程中实时监测顶推竖向力及水平力，并与计算值进行对比。

（2）位移观测：实时观测钢箱梁的中线偏移，在顶推过程需及时调整。

（3）施加墩顶的推力:使用高精度油表,根据摩阻力值的变化大小可调节施加各墩顶推力值的差异大小,通过油表实时监测。

（4）在顶推装置使用之前，按照相关操作流程必须对顶推装置进行调试以及试验。

（5）如果在顶推施工作业过程中发现顶推力下降即油表数值突然骤升,必须要求立即作业停止施工并立即检查上升原因,此时蘑菇头滑板也需做格外检查。

（6）在顶推试验作业活动中,必须及时派有关专职检测人员到场实时地检查试验钢梁结构及钢导梁,如果在顶推作业过程进行中突然发现有钢梁局部截面存在较大变形、导梁构件内部存在较大变形或者可能是钢导梁结构与端部钢梁连接处也存在明显变形现象等情况时,必须要立即及时停止进行顶推检验作业，进行检查和分析处理。

（7）顶推过程中实时关注下降力、平移力、顶升力的变化。

（8）最后的一段钢箱梁的顶推是需特殊的注意梁段是否已经到达了设计的位置，可以通过量取梁缝宽度及支座位置来进行辅助确定，最终顶推结束应在环境温度变化不大的夜间，最后根据温度进行计算，测定钢箱梁总长。

（9）最后一次顶推作业为了达到纠偏的目的，采用小行程千斤顶点动。

6. 结语

通过对步履式顶推施工技术的研究，顶推作业过程中运用自动化监控装置，确保了本项目钢箱梁跨越高速公路施工的安全，保证了桥梁的结构性和线形满足设计要求，掌握了一套完整的钢箱梁顶推施工技术。

参考文献：

[1] 贾红兵. 钢箱梁步履式顶推法施工关键技术研究[D]. 西安:长安大学，2019.3.

[2] 赵春林，甘泉，刘谢，等. 大跨度曲线钢箱梁步履式顶推施工技术 [J]. 科技创新导报，2019（1）

[3] 康长波. 大跨径钢箱梁顶推施工技术研究[J]. 北方交通，2020（9）