摘要 以探討上跨既有公路的鋼桁架橋頂推施工技術(shù)為研究目的，采用理論結(jié)合工程實(shí)例的方法，選取位于安徽銅陵段G330公路的桁架橋工程為研究背景，該橋上跨G3京臺(tái)高速公路，案例工程利用150 t履帶吊在臨時(shí)拼裝支架上拼裝鋼桁梁導(dǎo)梁，采用整體頂推施工。研究結(jié)果顯示：案例工程的施工質(zhì)量、整體穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)安全均達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，上跨既有公路的鋼桁架橋采用整體頂推技術(shù)能夠取得理想的施工效果，值得推廣。

關(guān)鍵詞 鋼桁架橋；頂推施工技術(shù)；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0111-03

0 引言

上跨既有公路對(duì)鋼桁架橋施工的影響較大，在施工方案的制定中，需詳細(xì)規(guī)劃吊裝作業(yè)、臨時(shí)支撐體系，以及施工機(jī)械的選擇和布置，在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮如何有效完成橋梁上跨作業(yè)。頂推滑移系統(tǒng)由滑靴、頂推裝置、控制系統(tǒng)、垂直頂升系統(tǒng)、橫向糾偏裝置等組成，不僅可以完成高空上跨作業(yè)，還能夠借助糾偏裝置，保證施工精度?；诖?，案例工程采用基于頂推滑移的整體推進(jìn)施工，并取得了理想的施工成果。

1 項(xiàng)目概況

G330安徽段北起省會(huì)合肥市，經(jīng)由銅陵、池州、黃山市，東南至宣城市，上跨G3京臺(tái)高速，公路凈空須滿足遠(yuǎn)期高速公路改造條件42 m×5.5 m要求。該橋上跨京臺(tái)高速位于G330銅陵段一級(jí)公路改擴(kuò)建工程K9+914.965處，橋梁軸線與G3京臺(tái)高速斜交角度-57.65°，主橋平面位于直線上，縱斷面為0.8%縱坡、-2.5%縱坡，K9+905位置處設(shè)置變坡點(diǎn)，半徑6 000 m。主橋起點(diǎn)樁號(hào)K9+852.365，終點(diǎn)樁號(hào)K9+977.565，全長125.2 m，跨徑布置為（1×120）m。

該橋?yàn)楹喼Я航Y(jié)構(gòu)體系，主橋結(jié)構(gòu)形式為下承式鋼桁架梁橋，橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度14.9 m，主跨120 m跨越G3京臺(tái)高速。主橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：1.2 m（桁架區(qū)）+0.5 m（護(hù)欄）+0.25 m（路緣帶）+3.0 m（硬路肩）+2×3.75 m（行車道）+0.75 m（路緣帶）+0.5 m（護(hù)欄）+1.2 m（桁架區(qū)），橋?qū)?4.9 m。

主桁結(jié)構(gòu)采用拱形桁架，其節(jié)間長度為10.72 m，主桁上弦高度采用圓曲線變化，矢跨比1∶8，跨中桁高15.0 m，端部桁高為8.0 m。

2 上跨既有公路對(duì)鋼桁架橋施工影響分析

2.1 施工過程中的相互影響

施工方案規(guī)劃：在施工方案的制定中，需詳細(xì)規(guī)劃吊裝作業(yè)、臨時(shí)支撐系統(tǒng)的設(shè)置，以及施工機(jī)械的選擇和布置。此類因素直接影響到施工過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及對(duì)下方既有公路的干擾程度。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力學(xué)響應(yīng)：設(shè)計(jì)階段需要確保新構(gòu)建的鋼桁架橋能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，同時(shí)滿足相關(guān)的工程設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮由于上跨施工引起的力學(xué)響應(yīng)，如應(yīng)力集中、變形控制及振動(dòng)影響等，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性[1]。

2.2 施工技術(shù)的挑戰(zhàn)

施工精度：上跨既有公路的鋼桁架橋施工需要高精度的施工技術(shù)和設(shè)備。例如，需確保鋼桁架的安裝位置、高程等參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，以避免對(duì)既有公路產(chǎn)生不利影響。

施工順序：鋼桁架橋的施工順序也是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。需考慮既有公路的交通狀況、施工條件等因素，合理安排施工順序，確保施工過程的順利進(jìn)行。

2.3 綜合管理與協(xié)調(diào)

項(xiàng)目管理：上跨既有公路的鋼桁架橋施工需要高效的項(xiàng)目管理和協(xié)調(diào)能力。需要建立完善的項(xiàng)目管理體系，明確各方職責(zé)和溝通機(jī)制，確保施工過程中的信息共享和協(xié)同工作。

風(fēng)險(xiǎn)管理：針對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)和問題，需要進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)防措施。例如，針對(duì)可能出現(xiàn)的交通擁堵、結(jié)構(gòu)安全等問題，需制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案和措施，確保施工過程中的安全和穩(wěn)定。

3 上跨既有公路的鋼桁架橋頂推施工關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 總體施工方案

上跨G3桁架橋跨越高速，鋼梁在制造基地制造完成后，汽車運(yùn)輸至運(yùn)梁車，運(yùn)梁車設(shè)置在1#墩，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行分段，縱橋向由大里程往小里程依次進(jìn)行安裝，安裝完成后整體頂推，整體落梁?？傮w施工方案如下[2]：

（1）封閉施工區(qū)域，施工扶壁式輕型橋臺(tái)；

（2）利用一臺(tái)25 t汽車吊組拼及安裝臨時(shí)拼裝支架；

（3）利用150 t履帶吊在臨時(shí)拼裝支架上拼裝鋼桁梁導(dǎo)梁；

（4）焊接，探傷檢查合格后補(bǔ)涂油漆，并向前牽引頂推；

（5）鋼梁安裝過程中，及時(shí)觀測(cè)支架沉降及偏移；

（6）施工橋面鋪裝、安裝附屬構(gòu)件、涂裝最后一道面漆。

3.2 關(guān)鍵施工技術(shù)分析

3.2.1 臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）上跨G3桁架橋臨時(shí)結(jié)構(gòu)包括主承力支架和臨時(shí)拼裝支架等，主承力支架和臨時(shí)拼裝支架均布置在鋼梁分段位置。

（2）鋼梁安裝臨時(shí)支架

拼裝滑移支架：此處主要承受桁架橋拼裝時(shí)作用力，承力相對(duì)較小，架由擴(kuò)大基礎(chǔ)、滑道梁組成，擴(kuò)大基礎(chǔ)采用3 m×3 m×0.8 m混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，縱向間距為6 m，在擴(kuò)大基礎(chǔ)上直接設(shè)置滑道梁。

在擴(kuò)大頂部安裝滑道梁，基礎(chǔ)型式為C25混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，通過預(yù)埋件進(jìn)行連接，并在樁頂焊接樁帽，樁帽是由鋼板加工而成的。如圖1所示：

主受力滑移支架：滑移支架主要位于0#與1#橋墩之間，主要承受桁架橋及導(dǎo)梁懸臂時(shí)作用力，受力較大。

橋墩間頂推支架結(jié)構(gòu)采用4根φ820×10 mm鋼管樁為主肢及φ299×8 mm連接組成2 m×2 m格構(gòu)柱，格構(gòu)柱會(huì)被打入土壤中，然后在樁頂焊接上樁帽，樁帽由鋼板制成，并在鋼板的周圍焊接上勁板。樁頂還采用了箱形截面，用作縱向和橫向的荷載分配梁。

橫向分配梁由面底板為30 mm鋼板及板厚為24 mm的三道腹板拼焊而成，長度為3 820 mm；縱向分配梁由面底板為30 mm鋼板及板厚為24 mm的腹板拼焊而成，長度為3 400 mm。

（3）滑道梁設(shè)計(jì)及選型

滑道梁1：滑道梁1主要為拼裝區(qū)域滑道梁，為次要受力點(diǎn)?；懒?采用箱形結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由20 mm面底板及12 mm、10 mm腹板拼焊而成，同時(shí)在滑道梁箱梁內(nèi)部設(shè)置了強(qiáng)隔板和弱隔板，強(qiáng)隔板按照每隔2.0 m進(jìn)行布置，弱隔板在強(qiáng)隔板中間按每隔1.0 m進(jìn)行布置。

滑道梁2：滑道梁2主要布置于墩間頂推之間上方，主要承受桁架橋懸臂時(shí)作用力，為主要受力點(diǎn)?；懒?采用三拼H900 mm×300 mm×16 mm×28 mm組焊而成。

（4）導(dǎo)梁設(shè)計(jì)及頂推設(shè)備選取

在頂推施工進(jìn)程中，鋼梁常常會(huì)出現(xiàn)懸臂狀態(tài)，為了有效縮短鋼梁的懸臂長度，并確保其受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求，必須設(shè)置鋼導(dǎo)梁。

結(jié)構(gòu)形式：導(dǎo)梁采用整體節(jié)點(diǎn)桁架形式，全長為60 m，前端梁高8.5 m，后端梁高8 m，橫向布置垂直兩片桁，桁間間距13.9 m（80 m鋼桁梁），與主橋鋼梁一致。導(dǎo)梁后端上下弦桿及平聯(lián)分別于主梁鋼梁A1’，E0’延伸出來的接頭進(jìn)行連接[3]。

聯(lián)結(jié)系：在施工中，為了增強(qiáng)主桁的穩(wěn)定性和承載能力，采取了平面聯(lián)結(jié)系的方式，并在主桁的上下弦均設(shè)置了交叉式斜桿。

3.2.2 鋼桁架頂推滑移

（1）頂推滑移系統(tǒng)

頂推滑移系統(tǒng)由滑靴、頂推裝置、控制系統(tǒng)、垂直頂升系統(tǒng)、橫向糾偏裝置等組成[4]。

（2）頂推滑移工作原理

步驟1：為保持穩(wěn)固，將爬行器的夾緊裝置中的楔塊夾持在滑移軌道上，隨后，將爬行器液壓缸前端的活塞桿銷軸與滑移構(gòu)件（或滑靴）進(jìn)行有效連接。通過啟動(dòng)爬行器液壓缸的伸缸動(dòng)作，使液壓缸產(chǎn)生推力，進(jìn)而推動(dòng)滑移構(gòu)件沿預(yù)定方向進(jìn)行前移。

步驟2：完成一個(gè)完整的液壓缸伸缸行程，滑移構(gòu)件將向前移動(dòng)特定的距離，即300 mm。

步驟3：在一個(gè)伸缸行程結(jié)束后，滑移構(gòu)件停止不動(dòng)。進(jìn)行縮缸動(dòng)作，楔塊與滑移軌道松開，從而解除對(duì)滑移軌道的夾持。隨后，通過液壓缸的拉力，拖動(dòng)整個(gè)夾緊裝置向前滑移。

步驟4：當(dāng)爬行器完成一個(gè)縮缸行程后，夾緊裝置將被拖動(dòng)向前移動(dòng)300 mm。至此，一個(gè)完整的爬行推進(jìn)行程結(jié)束。之后，多次重復(fù)執(zhí)行步驟1～步驟4的操作，使構(gòu)件滑移至設(shè)計(jì)位置。

3.2.3 橫向糾偏系統(tǒng)

針對(duì)鋼桁架橫向偏位引起的問題，采用以下幾項(xiàng)技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)鋼桁架頂推施工中的橫向偏位調(diào)整[5]。

①在鋼桁架頂推作業(yè)的初期階段，因鋼桁架拼裝長度較短，其剛度較高、自重較輕，導(dǎo)致頂推過程中的摩阻力較小。因此，采用單側(cè)千斤頂就可以有效推動(dòng)鋼桁架前移。當(dāng)鋼桁架軸線出現(xiàn)橫向偏位時(shí)，為糾正此偏差，頂推過程中應(yīng)采用單動(dòng)一側(cè)連續(xù)千斤頂法，以實(shí)現(xiàn)精確糾偏。

②在鋼桁架頂推過程中，為防止其發(fā)生橫向偏移，可采取強(qiáng)制導(dǎo)向限位措施。具體來說，一般是在滑靴兩側(cè)縱向布置20 mm×70 mm鋼板，作為導(dǎo)向限位裝置，可有效約束鋼桁架，減少頂推過程發(fā)生橫向偏位。

③每輪鋼桁架頂推作業(yè)后，利用焊接于滑道梁上的橫向糾偏反力座進(jìn)行調(diào)整。操作滑道梁端部的水平千斤頂，使其橫向作用于滑塊，從而帶動(dòng)滑塊和鋼桁架共同進(jìn)行橫向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)糾偏。

3.2.4 導(dǎo)梁上墩

在懸臂拖拉狀態(tài)下，第一節(jié)段鋼導(dǎo)梁的前端會(huì)出現(xiàn)下?lián)?，其最大下?lián)狭靠蛇_(dá)到208 mm。為了克服此下?lián)狭?，需要施加相?yīng)的頂升力。經(jīng)過計(jì)算，所需的頂升力為65.5 t。為實(shí)現(xiàn)這一頂升力，采用在導(dǎo)梁前端的兩個(gè)支撐點(diǎn)各安裝了一臺(tái)100 t的千斤頂作為輔助上墩的工具。

（1）導(dǎo)梁到達(dá)橋墩墩頂滑道梁處。

（2）導(dǎo)梁上墩：①使用千斤頂將鋼導(dǎo)梁前端頂起至400 mm的高度，隨后在導(dǎo)梁前端下方放置鋼板作為墊塊，并通過點(diǎn)焊的方式固定鋼板；②千斤頂回縮，導(dǎo)梁前端降低，導(dǎo)梁的支撐點(diǎn)會(huì)從千斤頂轉(zhuǎn)移至鋼板墊塊上，此時(shí)可以在鋼板墊塊的前方安裝滑塊；③拖拉鋼梁至滑塊上方，前端安裝千斤頂及抄墊座，再次頂升導(dǎo)梁前端約50 mm，以便抽出先前放置的鋼板墊塊；④抽出鋼板墊塊后，千斤頂再次回縮，使導(dǎo)梁前端降低，此時(shí)導(dǎo)梁的支撐點(diǎn)由鋼板墊塊轉(zhuǎn)移到滑塊上。

3.2.5 落梁施工

采用整體落梁，在0#、1#墩頂?shù)幕纼?nèi)側(cè)各布置兩臺(tái)600 t落梁千斤頂，落梁控制采用等比落梁進(jìn)行控制。

液壓千斤頂應(yīng)配備頂部球形支承墊保險(xiǎn)箍以確保安全操作。多臺(tái)千斤頂共同作用時(shí)，應(yīng)選用同型號(hào)設(shè)備。

（2）在頂落梁過程中，為防止滑移現(xiàn)象的發(fā)生，上支承面及墊層間應(yīng)置放防滑材料如石棉板。為適應(yīng)水平位移，千斤頂?shù)撞繎?yīng)設(shè)MGE板墊座，并確保墊座中心與千斤頂中心軸重合。

（3）頂落梁施工必須嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)文件的要求。操作時(shí)，千斤頂中心軸與支承結(jié)構(gòu)中心線需重合。同時(shí)，需實(shí)時(shí)觀測(cè)并記錄頂落高程、支點(diǎn)反力、位移及跨中撓度等關(guān)鍵參數(shù)。

（4）為確保頂落梁過程的安全性，須設(shè)保險(xiǎn)支座。在墩的上、下游點(diǎn)，除調(diào)整高程時(shí)分別起頂，其余操作應(yīng)同步。在頂落梁過程中，當(dāng)梁體擱置在臨時(shí)支座上時(shí)，應(yīng)測(cè)量相鄰兩桁支點(diǎn)的高差。若高差超過3 mm，應(yīng)及時(shí)調(diào)整兩支點(diǎn)的高程以保證穩(wěn)定性。

4 上跨既有公路的鋼桁架橋頂推施工質(zhì)量控制措施

4.1 施工前的質(zhì)量控制

（1）施工方案設(shè)計(jì)：制定詳細(xì)的施工方案，明確施工步驟、順序和技術(shù)要求。確保方案充分考慮既有公路的特點(diǎn)、交通狀況以及鋼桁架橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

（2）材料質(zhì)量控制：對(duì)用于鋼桁架橋的材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，包括鋼材的材質(zhì)、規(guī)格、強(qiáng)度等，確保其符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）設(shè)備準(zhǔn)備與檢查：檢查施工所需的頂推設(shè)備、測(cè)量儀器等，確保其性能良好、精度達(dá)標(biāo)，為施工過程中的質(zhì)量控制提供有力保障。

4.2 施工過程中的質(zhì)量控制

（1）頂推精度控制：在施工過程中，通過精確測(cè)量和定位，確保鋼桁架橋的頂推精度。采用先進(jìn)的測(cè)量儀器和技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂推過程中的位移、變形等數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，確保施工精度。

（2）施工速度控制：根據(jù)既有公路的交通狀況和施工要求，合理控制施工速度。避免過快或過慢的施工速度對(duì)既有公路產(chǎn)生不利影響，確保施工過程中的穩(wěn)定性和安全性。

（3）結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)：在施工過程中，對(duì)既有公路和鋼桁架橋的結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過布置傳感器、定期檢測(cè)等手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的結(jié)構(gòu)損傷或變形，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

4.3 施工后的質(zhì)量檢查與評(píng)估

（1）施工質(zhì)量檢查：施工完成后，對(duì)鋼桁架橋的施工質(zhì)量進(jìn)行全面檢查。包括焊縫質(zhì)量、連接件的緊固情況、結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性等，確保其符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）施工效果評(píng)估：對(duì)施工效果進(jìn)行評(píng)估，包括頂推精度、施工速度、結(jié)構(gòu)安全等方面。通過對(duì)比分析施工前后的數(shù)據(jù)，評(píng)估施工效果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，為后續(xù)類似工程提供經(jīng)驗(yàn)和參考。

5 結(jié)語

上跨既有公路的鋼桁架橋存在一定施工難度，需在充分考慮既有公路的特點(diǎn)、交通狀況以及鋼桁架橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，制定出詳細(xì)的施工方案，明確施工步驟、順序和技術(shù)要求。此外，案例工程還采用基于頂推滑移系統(tǒng)的整體推進(jìn)施工，高效完成了高空上跨作業(yè)，并借助糾偏裝置，保證了施工精度，取得了理想的施工成果，該項(xiàng)目研究成果可供同類工程參考借鑒。

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收稿日期：2024-03-15

作者簡介：李皓（1989—），男，本科，工程師，主要從事路基橋梁施工工作。