步履式顶推钢箱梁施工关键技术

赵 毅

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 芜湖 241000）

桥梁建设过程中常见及最为重要的施工方法就是顶推法施工，这种施工方法最早应用于1959 年奥地利Ager 桥中，随后在国内外很多桥梁架设中得到了广泛运用，并且施工工艺趋向于成熟。以往传统的顶推法有步距式顶推法以及连续推拉式顶推法。法国在架设Miyo大桥时运用了新的顶推法楔进式顶推，受到这种顶推法的启发，设计并研究出了更为先进的顶推法，即步履式顶推法，运用千斤顶同步平衡及控制技术使之均匀受力，进而增强桥梁的稳定性和牢固性。

1 步履式顶推系统

1.1 步履式顶推系统总体结构

步履式顶推系统主要由三部分组成，分别为顶推装置、液压系统以及控制系统，所运用的每套顶推装置都是由计算机控制并且在液压系统驱动作用下将动作组合起来并按照一定的顺序完成，以此为基础满足桥梁工程的施工要求。步履式顶系统总体结构图如图1 所示。

图1 步履式顶系统总体结构图

（1）步履式顶推装置。顶推装置主要是由滑箱、滑道结构、同步顶升千斤顶、平移千斤顶以及纠偏装置等重要部分组成，利用滑箱承载着梁体的整个重量，并且作为重要的受力结构，在滑箱顶面与梁体中间放置厚度为5cm 的橡胶垫，以便均衡梁体局部的承载量。滑箱底部所焊有的不锈钢钢板与滑道上的聚四氟乙烯板组合起来，构成一定间距的滑移面。将聚四氟乙烯板的表面做成类似蘑菇头的形状，在四氟板的间隙之间填充一定的硅油，将其润滑作用充分发挥出来，尽可能减少移动过程中对滑移面产生的摩擦。将带有导向轮的纠偏装置设置在滑道的两侧，减少移动过程中侧边误差的同时，还能有效解决梁体中轴线方向导向的问题。将顶升千斤顶套入筒状物件中安装在滑道下端，顶升千斤顶的活塞部位装有球头，以便适应小范围的坡度，另外，还可以对顶升千斤顶的高度进行调整，在此基础上适应横桥向或者顺桥向等不同桥向的大范围坡度。利用平移千斤顶水平顶推滑箱，并由滑箱带动梁体水平移动。

（2）液压系统。液压系统为步履式顶推系统提供了源源不断的动力，将溢流阀调整后的液压动力通过泵站输出，利用液压动力所产生的外力促使顶升千斤顶、平移千斤顶以及纠偏装置正常运行，进而有序完成梁体顶升、移动以及纠偏工序。值得注意的是，为了提高顶推过程中的安全性，顶升千斤顶以及平移千斤顶不可同时工作。液压系统中泵站主要由电机泵组、控制阀、顶升阀、纠偏阀、平移阀以及冷却和过滤等部分构成。通过电机促使负载敏感变量泵为控制系统提供压力油，并由各种阀组对油液的比例及流量大小进行判断，随后将油液注入顶升、平移以及纠偏三个回路系统中。另外，顶升系统及纠偏系统共同使用一片相同比例的换向阀，而平移系统使用另一片比例的换向阀。液压系统的安全压力是由不同比例阀组上所安装的安全阀设定的，并且利用压力表将液压系统的安全压力显示出来。

（3）控制系统。步履式顶推控制系统主要由控制系统网络结构、传感器以及顶升油缸等部分组成。第一，控制系统网络结构。控制系统网络结构主要由传感器采集、泵站驱动、主控制器以及分控制器四个单元组成。控制系统网络结构主要用于调节各个顶推位移点以及负荷点。第二，传感器。将若干个传感器组合起来共同使用，对油缸的横向调整、支撑顶升油缸以及顶推油缸的状态及时进行检查和测试，确保钢箱梁顶升或平移过程中的稳定性和安全性，另外，步履式顶推系统中常用的传感器为压力传感器及行程传感器。第三，顶升油缸。利用位移传感器有效控制顶升油缸的位置，并且将油缸位置的误差控制在1mm 内，将顶升油缸应该放置的位置坐标通过控制屏显示出来，在将位置坐标成功输入之后，将油缸移动到指定的位置上。

1.2 步履式顶推系统的特征

（1）运用平推滑动摩擦的结构方式，促使其整体结构密切连接起来，同时在钢箱梁移动过程中，增强其稳定性和安全性。（2）滑道上设计的聚四氟乙烯板可以随时更换，倘若在滑箱在移动过程中对聚四氟乙烯板造成磨损或者长时间摩擦造成表面烧结碳化时可以及时进行维修养护或者更换。（3）步履式顶推系统不需要在梁体地面做任何的临时结构来支撑梁体，并且在顶推过程中的摩擦和移动依托系统中的顶推装置得以顺利进行。（4）集成主动式中轴线监控系统，可以有成效避免以往传统顶推过程中人工对梁体的中轴线进行测量而造成的偏差或者未能及时纠偏的状况。（5）对于电液的控制采用先进的技术手段，电液比例的空政准确性更高。（6）该系统中所使用的传感器、控制阀组以及各种电器插接件均采用先进的方式装置，即使在极端的天气下依旧可以在露天的环境中工作。（7）该系统在设计过程中采用模块化，使其通用性更高。

步履式顶推施工与以往传统的连续推拉式顶推施工相比，该系统的安全性以及稳定性更高，并且在对梁体中轴线进行调整时更加方便快捷。

2 步履式多点连续顶推施工工艺

步履式多点连续顶推工艺是利用顶推装置顶升、平移、落梁、复位不断循环的四个共组对钢箱梁进行平移，并且确保钢箱梁顶推4～6m/h。另外，在顶推过程中，利用步履式顶推系统中的顶推装置将梁体滑动到指定位置，并且顶推水平力相互均衡，支墩几乎不会禁受任何的水平承重力。顶推装置包括液压控制系统、竖向千斤顶、水平千斤顶、上下部支撑结构、横向纠偏结构以及临时垫梁等。顶推流程：（1）两侧竖向千斤顶同时开启支撑油缸，直到钢箱梁被顶升并与两侧临时垫梁分离；（2）上部支撑结构两侧的水平千斤顶同时开启顶推油缸，促使上部支撑结构与钢箱梁同时向前移动，直到液压油缸完成一个行程；（3）同时开启两侧竖向千斤顶的支撑油缸并收缩千斤顶，促使上部支撑结构与钢箱梁同时下降，直到钢箱梁准确下降至临时垫梁上，将上部支撑结构与钢箱梁分离；（4）同时同时开启上部支撑结构两侧水平千斤顶的顶推油缸，将上部结构移动到之前的位置，直到顶推油缸移动复位为止。不断重复上述4 个工序对钢箱梁实施顶推施工，直到钢箱梁被定推到已经设计好的位置为止。

3 步履式顶推钢箱梁施工分析

3.1 做好顶推前的准备工作

（1）支设钢箱梁拼装平台。一般桥梁工程中架设的钢箱梁分为不同的梁段进行制造和安装，并且将制造好的梁段进行拼装的时候，应该支设拼装平台以及临时支墩。往往在拼装平台下端设置临时拼装支架，拼装支架的长度和宽度根据实际的梁段进行设置；一般支撑临时支架的钢管桩选用无缝720 钢管，钢管壁厚度为10mm，承重梁选用56#B 工字钢，承重纵梁上摆放18#工字钢，并且摆放的这些钢管时间的距离相同，钢管之间的横向钢管选用14#槽钢；而临时支架全部选用A3或者C3 钢。运用拼装平台对钢箱梁进行拼装。

（2）钢箱梁的加工与拼装。钢箱梁在场内完成加工之后，由专门的运梁车将钢箱梁运输到桥梁工程的现场，与此同时运用提梁机将钢箱梁提升到拼装平台上。依据钢箱梁施工的技术要求以及桥梁工程设计方案中的线型及标高对梁段继续拧适当调整，在完成上述施工工序之后配备专业的技术人员将钢箱梁的梁段组装起来并进行焊接，随后进行顶推，与此同时安装顶推导梁。

（3）拼装导梁。钢导梁在工厂制作完成之后由专门的车辆运输到施工现场，并由专业的技术人员将导梁与钢箱梁焊接起来。将工字型钢导梁与钢箱梁的边腹板对其并与其衔接起来，两者之间保持11m 左右的间距。同时利用横向桁架将两工字型双肢衔接起来，确保导梁到达临时支墩时，两个临时支墩同时受力且受力均匀。

3.2 顶推施工过程中

相关技术人员应该实时检测液压油缸的状态，在钢箱梁与两侧临时垫梁完全分离时，将这一信息及时传达给主控台，并由主控台的操作人员发号纵向顶推的指令，顶推设备准备就绪后开始滑移。为了保障顶推钢箱梁过程中的安全性，加大各个液压油缸的检测并有效控制其行程。根据桥梁工程的实际情况设置各个油缸的行程，通常将每个液压油缸的行程控制在90cm，在其中任意一个油缸行程达到90cm 时，传感器就会将收集的数据传输到主控台，进而由主控台发号停止顶推的指令。在钢箱梁完成一个顶推之后，竖向千斤顶收缩，促使钢箱梁缓缓下降，直到下落至两侧的垫梁为止。

3.3 做好梁体中线和标高的控制工作

在已经拼装完成的梁段上建立与之相对应的坐标系，对整体桥梁的线形进行有效控制。在各段钢箱梁的顶端以及底端各明确3 个标记点，在顶推过程中，及时观察梁体的中线，一旦发生大幅度的倾斜，及时纠偏将其纠正过来。当钢箱梁距离就位点2m 的距离时，在这期间对梁体的中线实时检测并提高纠偏的准确性，控制好梁体的中线，确保钢箱梁首部中线以及尾端中线与设计方案中线的误差在2mm 以下。每结束一次顶推时将该将钢箱梁的中线绘画出来，并且将其与设计方案的中线进行对比，分析钢箱梁中线是否偏差以及实际的偏差情况，明确后续施工中钢箱梁的中线控制方案，促使钢箱梁的实际中线围绕设计方案中线上下波动，防止偏差过大而对之后顶推工作的正常进行产生不理影响。

另外，在顶推完成之前，在钢箱梁的上部顶板做出明显的标志，并配置专门的工作人员进行检测，控制好钢箱梁纵向顶推的准确性。在完成三段箱梁的拼接之后对梁长以及之间的跨度进行一次测量，必要时可以进行适当的调整。

在钢箱梁顶推之前，对各个临时支墩顶部的滑道标高进行检查，根据相关要求严格控制滑道的准确性及标高。对临时支墩进行预压并在其滑道下方设置千斤顶，为之后滑道标高的调整提供有利条件。除此之外，还应该加强监测，有效控制梁体的挠度，在完成一段顶推之后对箱梁拼装平台坐的标高进行适当的调整。

4 结束语

伴随着社会经济以及科技水平的不断提高，桥梁建设工程如火如荼的进行着，步履式顶推钢箱梁施工技术应运而生并得到了空前发展，这种顶推及时依托自身所具备的优势，被广泛应用于桥梁建设中，在确保工程质量的同时，大大降低了桥梁工程中的难度。尽管这种顶推技术有诸多的优势，但是在步履式顶推钢箱梁施工过程中，依旧应该根据相关技术标准及流程严格操作，加大对施工过程中各个工序的监管，确保施工过程中各个环节的规范性及科学性。