梁 學(xué) 成， 趙 貴 朋

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

頂推法的雛形來源于箱梁架設(shè)的拖拉滑移法，該施工方法用千斤頂取代了卷揚(yáng)機(jī)滑車組，采用板式滑動裝置取代了滾筒。 1959年，前聯(lián)邦德國萊昂哈博士和鮑爾教授將頂推法施工用于奧地利的阿格爾橋。 1962年，委內(nèi)瑞拉卡羅尼河橋頂推施工時加入了鋼導(dǎo)梁和臨時輔助墩，也被認(rèn)為是真正意義上的頂推施工。 1974年，我國在狄家河鐵路橋(4×40 m連續(xù)梁)施工中首次采用頂推法施工[1]。

頂推施工相較于其他梁體施工方法具有的優(yōu)點為：(1)頂推力小，設(shè)備輕便，無需大型調(diào)運機(jī)具；(2)節(jié)約勞動力，減少勞動強(qiáng)度，改善工作環(huán)境；(3)不影響橋下交通，架設(shè)條件優(yōu)越； (4)工廠化施工，易于質(zhì)量控制[2]。

某大橋位于某縣所處沱江上游600 m，主橋為雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，長度為860 m，主跨長度為430 m，邊跨長度為215 m，鋼箱梁寬38 m。鋼箱梁縱向坡度為2.49%,橫向為1.5%的人字坡。鋼箱梁總重量約為 17 000 t，共分為71節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度為12 m，重量為233 t。 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖1。筆者結(jié)合該橋?qū)嶋H，介紹了所采用的頂推施工方法。

圖1 鋼箱梁橫截面圖

2 施工方案

由于該橋橋址位置特殊，主跨跨越江心島，邊跨跨越河流且無通航條件，不具備大節(jié)段運輸、吊裝的施工條件，經(jīng)多方案比選，最終確定了小節(jié)段鋼箱梁進(jìn)場在拼裝平臺上拼裝成整節(jié)段、由跨中向兩邊頂推的施工方案。

(1)拼裝平臺施工技術(shù)。拼裝平臺設(shè)置在跨中位置，寬度為36 m，大小里程各長45 m，中間設(shè)15 m寬的吊裝通道。支架立柱全部采用φ609×16 mm的鋼管立柱。鋼管立柱之間設(shè)置φ273×8 mm的鋼管作為縱、橫向連接系，橫向連接系通過節(jié)點板與立柱連接，縱橋向連接撐貫通布置，鋼管立柱柱頂橫橋向設(shè)置2HW588×300型鋼作為柱頂分配梁。分配梁上布置321型貝雷梁，根據(jù)其使用部位貝雷架組合形式不同。貝雷梁頂部設(shè)置雙拼I56b型鋼分配梁，其上設(shè)置[10槽鋼及2 mm厚鋼板作為平臺。拼裝胎架由φ273×8 mm鋼管組成直接焊接在雙拼I56b型鋼分配梁上。每次拼裝前需按照監(jiān)控指令調(diào)整胎架高程進(jìn)而實現(xiàn)拼裝線型控制。拼裝平臺的具體構(gòu)造見圖2、3。

圖2 拼裝支架橫斷面圖

圖3 拼裝支架縱斷面圖(單側(cè))

(2)頂推支架施工技術(shù)。頂推支架沿橋長方向布置，間距50 m，支架立柱全部采用Φ800螺旋鋼管立柱。每榀支架由4根鋼管立柱組成，鋼管立柱之間設(shè)置縱、橫向連接系，鋼管立柱柱頂設(shè)置縱橫向墊梁，墊梁上布置步履式千斤頂，步履頂前后設(shè)置落梁擱墩，非頂推時梁段放置在擱墩上。頂推支架結(jié)構(gòu)見圖4。頂推支架基礎(chǔ)采用Φ1 400鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)深入持力層不小于3 m。

(3)梁段拼裝施工技術(shù)。為便于運輸和現(xiàn)場拼裝，項目部經(jīng)研究決定，將鋼箱梁按照圖5的形式進(jìn)行橫向分段并在專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)加工廠內(nèi)進(jìn)行加工，由平板運輸車運輸至現(xiàn)場采用60 t龍門吊吊裝至拼裝平臺拼裝胎架上。胎架按鋼箱梁設(shè)計線性調(diào)整高程。

梁段放置好后須再進(jìn)行一次線型精確調(diào)整。精調(diào)的主要目的是讓梁段間的高差符合設(shè)計要求，梁段間的焊縫寬度符合焊接工藝評定要求。精調(diào)采用多臺液壓千斤頂對梁段進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，調(diào)整好后將梁段與胎架管之間的空隙采用支墊鋼板填塞[3]。

圖4 頂推支架橫斷面圖

圖5 標(biāo)準(zhǔn)梁段橫向分段圖

梁段精調(diào)完成后，為了防止焊接過程中的變形，采用碼板將梁段間焊接固定。碼板首先固定縱向焊縫，將小節(jié)段梁焊接成38 m寬、12 m長的整節(jié)段后再固定環(huán)縫(橫向及豎向)并與前一節(jié)段進(jìn)行焊接。分兩次固定焊縫的目的是為了減少焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。

端橫梁拼裝完成后須在前端焊接鋼導(dǎo)梁，導(dǎo)梁設(shè)計長36 m，分為三段，每段長12 m。首段與鋼箱梁端橫梁焊接，其他段間的接頭采用螺栓連接。左右兩肢通過桁架焊接在一起以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。鋼導(dǎo)梁的主要作用是在頂推過程中起導(dǎo)向及減少最大懸臂彎矩和縱向抗傾覆的作用。

(4)頂推施工技術(shù)。梁段拼裝完成后，經(jīng)焊縫檢測合格即可進(jìn)行焊縫涂裝，涂裝完成后即可進(jìn)行梁段頂推。頂推采用智能步履式液壓千斤頂(圖6)。步履頂可三向移動，縱向頂推，豎向頂升，橫向糾偏。步履頂最大頂升力為800 t，最大頂升高度為15 cm，最大頂推力為60 t，每行程前進(jìn)30 cm，最大糾偏力為60 t，糾偏行程為5 cm。步履頂詳細(xì)構(gòu)造見圖6。全橋設(shè)置36臺步履頂，最大聯(lián)機(jī)16臺同步頂推作業(yè)。頂推時，由一臺控制器控制所有參與工作的步履頂，首先豎向起頂，將梁段頂升離開擱墩，一般頂離擱墩3 cm即可，然后縱向頂推30 cm，接著豎向回頂落梁于擱墩之上，最后步履頂回程完成一個循環(huán)。頂推過程中一定要隨時對梁體中線進(jìn)行測量，當(dāng)偏差超過5 cm時須及時進(jìn)行糾偏，以保證梁體中線按照既定滑軌頂推[4]。

圖6 智能步履式液壓千斤頂構(gòu)造圖

頂推支架的高程是按照設(shè)計梁體線型布置的，所以，在頂推的不同階段一定要不斷調(diào)整步履頂頂面支墊高程調(diào)節(jié)塊，保證梁體與步履頂密貼。

3 頂推施工的重難點及控制措施

3.1 BIM仿真模擬建造技術(shù)

由于系首次采用全橋頂推施工，國內(nèi)外尚無可借鑒的工程實例。項目團(tuán)隊采用BIM仿真模擬建造技術(shù)對鋼箱梁頂推施工全過程進(jìn)行了模擬，明確了頂推施工的工藝流程，解析了施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，剖析了施工中存在的問題，及時采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，為頂推施工打下了堅實的基礎(chǔ)。

3.2 鋼箱梁縱坡自適應(yīng)調(diào)整措施

該橋設(shè)計線型復(fù)雜，自跨中向邊跨為2.49%的縱坡，中跨又疊加R=8 600 m的圓曲線(圖7)。為保證步履機(jī)與鋼箱梁底密貼，步履機(jī)須與縱坡相適應(yīng)。步履機(jī)滑箱內(nèi)為凸球面體，具有一定的縱坡調(diào)整能力， 但該橋縱坡已超出步履機(jī)自適應(yīng)的范圍，因此，采用數(shù)字銑刨機(jī)精確銑刨出三塊不同坡度的鋼板，在不同階段更換三塊斜面板即可滿足全橋頂推過程中的縱坡適應(yīng)能力。

圖7 全橋設(shè)計線型圖

3.3 步履機(jī)同步控制措施[4]

為保證在頂推過程中水平力受控，同時控制中線偏差，必須保證所有步履機(jī)同步工作。首先，在正式頂推前，須對參與工作的步履機(jī)聯(lián)機(jī)進(jìn)行空載調(diào)試，調(diào)整油路、信號等各方面參數(shù)，確保正式頂推時步履機(jī)動作同步，并且將建模計算所得到的不同階段的步履機(jī)起頂力、頂推力等各項參數(shù)輸入控制電腦內(nèi)，每完成一階段頂推工作均可進(jìn)行實際與理論數(shù)值比較、獲得偏差值；同時，可設(shè)置峰值預(yù)警，超過預(yù)設(shè)數(shù)值時步履機(jī)自動停止工作。另外，對每臺步履機(jī)增加了一個信息確認(rèn)反饋的裝置，該裝置一鍵確認(rèn)反饋信息，避免了傳統(tǒng)模式下采用對講機(jī)喊話確認(rèn)反饋信息的繁瑣及誤差。

3.4 線型監(jiān)控措施

頂推時，由專業(yè)測量人員對梁體中線偏差進(jìn)行測量，對頂推支架沉降量及縱向偏移量進(jìn)行全過程監(jiān)控，確保了頂推過程中的精度符合設(shè)計要求[5]。

頂推結(jié)束時還需進(jìn)行梁段姿態(tài)調(diào)整，以確保待拼裝梁段能按照既定設(shè)計方案先行進(jìn)行拼裝。同時需要對下一輪拼裝胎架進(jìn)行放樣調(diào)整。

4 結(jié) 語

筆者結(jié)合該橋頂推施工的特殊性，論述了鋼箱梁如何進(jìn)行全橋頂推作業(yè)及頂推過程中針對重難點問題采取的控制措施，所取得的經(jīng)驗可為今后類似工程提供參考。