公路桥梁工程中混凝土箱梁顶推施工技术

赵俊楠

（中铁二十二局集团第一工程有限公司）

1 工程概况

云南省鹤庆至关坡高速公路工程鹤庆立交联络线上跨大丽铁路立交桥，桥梁全长139m，双向六车道整幅布置，跨铁路桥孔跨布置为40m+50m+40m 预应力混凝土连续梁，整幅布置，桥宽26.2m，主梁采用单箱三室等高度预应力混凝土连续梁，顶推梁段为10m+50m+10m，顶推梁段全长70m，前导梁长35m。

2 施工方案

制梁场地设置间距达14～16m 的L1～L7 号临时墩。L1～L5 选择混凝土临时墩，L6～L7 选择钢管临时墩。用制梁平台预制箱梁，制梁平台主要是L1 临时墩～0#台之间搭设的支架系统。滑道梁安装在L1～L7 临时墩、1#～2#永久墩的顶部。4 台500t 自动连续顶推千斤顶进行箱梁顶推前，首先要完成预制箱梁并养护，强度要达到标准，再完成预应力张拉注浆，箱梁顶推就位后再进行落梁。

3 施工技术

3.1 施工特点

跨线桥主桥顶推施工段的长度70m，混凝土预制箱梁，自重大，最大顶推重量达4800 吨，混凝土梁下方接触网众多，控制倾覆稳定性是顶推过程中很重要的一个环节，而防倾覆措施和纠偏限位方法的科学合理性十分关键。主桥线形带有一定弧度的竖曲线，带竖曲线顶推，对控制拼装平台、临时墩及混凝土梁线形有较高的要求。由于梁体体积较大，且受到起重设备限制，因此现场散拼时对定位控制精度要求较高。

3.2 顶推施工要求

顶推施工过程和质量受结构本身的构造力学特点及周边环境影响，具体要求如下：

⑴混凝土梁跨铁路，距离10KV 高压线紧2 米，对于施工进度和施工安全性要求高。

⑵施工中临时墩上面所承受的水平载荷需要被严格控制。

⑶只有混凝土梁腹板承受顶推设备支撑力，所以要求顶推设备具有高精度的支反力调节功能。

3.3 顶推施工关键技术

⑴顶推过程中采用多点顶推的方式，辅以压力调节。考虑临时墩所受竖向载荷的基础上调节每个点的顶推压力值，借此减小临时墩所承受的水平力[1]。

⑵每次顶推，对梁体中线及墩顶横竖向位移进行测量，并控制在允许范围以内；如出现偏差，立即调整。

⑶顶推过程中的纠偏采用滑移同步控制策略液压滑移同步控制技术要求：①各台液压爬行器均匀受载；②各个滑移顶推点保持同步。

⑷提高对移动偏差的实时监测精度，发现偏差超出限制，及时借助千斤顶纠偏。

⑸对临时墩水平位移和沉降进行实时监测，防止临时墩遭受破坏。

3.4 顶推施工流程关键点

⑴临时墩设置：①本工程顶推施工过程中，为减小主梁尾部的悬臂长度，保证梁尾在悬臂状态的受力要求，在顶推平台范围设置L1～L7 号临时墩；②L1～L5采用混凝土临时墩，L6～L7 采用钢管临时墩；③临时墩标高反复进行测量，确保临时墩标高在设计值的-20～0mm；④钢结构临时墩按钢结构设计及验收规范严格进行验收。

⑵顶推过程中，墩顶过程中会受到压力，主要来自于水平向的摩阻力以及千斤顶的水平顶力，串联墩身时可以借助桁架梁：①桁架梁主要采用高1.5m、纵向节间长2m、主管横向中心距1.2m 的三角形桁架结构，主管采用外径299mm、壁厚10mm 的钢管；②墩身串联桁架安装时，法兰端首先联接牢固，后顶紧焊接另一端，以保证墩身串联桁架可靠地传递桥墩变形产生的拉力或压力，从而约束桥墩变形，使各永久墩和临时墩共同受力，降低桥墩墩身所受的水平力。

⑶滑道设置：①滑道由墩顶滑道梁和2mm 厚不锈钢板组成，表面粗糙度不大于Ra12.5μm；②临时墩滑道梁顶面尺寸3100mm×800mm，永久墩顶滑道梁顶面尺寸2300mm×800mm，上部设规格为30㎝×40㎝×3㎝的四氟乙烯滑块，其抗压强度不低于30MPa；③四氟乙烯滑块与箱梁混凝土接触面必须光滑平整；④不锈钢板必须与滑道梁表面钢板联接牢固，四周采用氩弧焊连续焊接牢固，避免顶推过程因为摩擦力过大，造成不锈钢板与钢板脱离，造成质量事故。

⑷导梁安装：①安装导梁、穿顶推钢束、安装横向限位装置；②本桥顶推过程在箱梁上设置了前导梁，前导梁长为37.5m（埋入梁体内2.5m，梁体外35m），共分四节，长度分别为7.5m、5m、12.5m、12.5m；③导梁采用钢板焊接分块制作，然后平联组合。

⑸导梁预顶：①在箱梁顶推之前对导梁进行预顶，确保导梁的整体刚度以及连接部位的强度；②在1 号永久墩处起顶导梁，顶力200t，两侧起顶同步进行；③监测导梁的上挠度及导梁应力验证导梁试顶结果[2]。

⑹试顶：①试顶前打开主控台及泵站的电源，利用主控台控制千斤顶并且施力，试顶距离约0.5m；②施工过程中及时解决桥体结构出现的故障和受力部位产生的裂纹，时刻保持桥体的平衡性；③试顶过程中出现异常情况需要立即停止试顶，解决故障后方可继续；④试顶后采集精调数据，按1s、2s、3s 进行点动方式操作，为了在顶推初步到位后精确定位，需要测量组测量每点动一次前进距离的数据作为定位依据。

⑺正式顶推：①选择手动模式。油泵操作人员调整溢流阀的工作限压时，要根据主控台操作人员的信号，在按下“前顶进”的按钮后，检查在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%牵引力状态下各受力结构的变形程度，及时报告发现的问题并解决。在顶推过程中，通过顶推力的一致来实现降低结构偏转，摩擦力一致并不能降低不利情况；②如果发现主梁轴线偏离设计轴线，应通过导向、限位装置，在顶推过程中及时进行纠偏。

⑻落梁就位：安放完各永久墩支座后实施箱梁顶推就位，再借助16 台500t 落梁千斤顶将箱梁落在设计位置。

4 计算模型

在开展控制工作的初步阶段，根据设计参数和施工方法，并以分析计算桥梁结果与校核设计成果作为施工过程中误差分析、控制决策的依据。

用Midas Civil 有限元分析软件并参考桥梁结构的实际施工情况仿真计算分析本桥梁。前期根据施工和设计的施工工序，通过计算得到各施工状态下结构控制截面应力和变形等参数，以及采用设计所提供的初始数据参数进行计算分析。计算中将考虑顶推、施工临时荷载的变化、预应力的张拉等影响因素[3]。

施工过程中的实时仿真计算是根据施工工艺和工序、永久墩及临时墩的结构形式、施工荷载等设计参数，应力监测和挠度控制需要根据施工过程中各个施工阶段的结构挠度和内力来得到理论计算值。后期误差分析的基础数据，是保证顶推施工安全和结构安全的基础。图1 为全桥计算分析模型，图2 为顶推施工阶段计算模型。

图1 全桥计算分析模型

图2 顶推施工计算模型图

顶推计算过程中，施工阶段顶推1m 定义一个施工步骤，从顶推开始计算（行程0～95m），计算每个施工步骤下导梁、主梁、主墩、临时墩每个断面的应力与变形值，其中应力与变形最大的断面即为顶推过程中的控制断面，控制断面的变形与应力最大的施工步骤即为顶推过程中的最不利工况。主要计算结果见表1。

表1 顶推过程中重要构件的控制应力与控制工况

5 结语

在桥梁工程跨越既有铁路等复杂路线施工过程中，箱梁顶推项目是行之有效的办法，桥梁后期运行与其施工质量密不可分，采用顶推施工方案，方案科学合理、经济可行，施工过程安全顺利，可有效地减少对铁路既有线路的影响。