大型桥梁施工设备安装中的顶推法技术

2021-07-28杨志鹏

设备管理与维修 2021年12期

关键词：单点钢箱梁油缸

杨志鹏

（中铁十九局集团有限公司，北京 100176）

0 引言

随着社会经济的发展，基础设施建设规模呈持续扩大的趋势，桥梁在公路建设领域具有举足轻重的地位。基于工程人员的不懈努力，桥梁施工技术体系趋于完善。目前，钢箱梁施工环节普遍采用顶推法，为充分发挥其应用优势，有必要展开探讨，明确具体的技术要点。

1 桥梁工程中的顶推法

1.1 单点顶推法

单点顶推法常见于较短梁段桥梁施工中，顶推装置分布在临近主梁的桥墩附近，随施工的推进，滑块需在不锈钢板上向前滑动，同时应根据施工进度在后方及时添加滑块，以便有序施工，确保桥梁施工的稳定性。单点顶推法的应用，有助于优化公路桥梁施工条件，在安全的环境下完成小规模桥梁的建设工作。图1 为桥梁单点式顶推技术基本结构示意。

图1 桥梁单点式顶推技术基本结构示意

1.2 多点顶推法

多点顶推法是公路桥梁建设领域较为主流的施工方法，其配置的水平千斤顶数量较多，依次稳定置于各墩台上面，通过对千斤顶的调节，可以将力以均匀的方式分布在墩台上面，保证各墩台受力均匀[1]。水平千斤顶向墩台所提供的反力具有调节作用，可平衡滑块滑动过程中产生的摩阻力，从而降低桥墩所受的力。根据此力学关系，多点顶推法也常应用于柔性桥墩中。纵观现阶段的桥梁建设状况，预应力混凝土连续桥梁施工期间常使用多点顶推法，其对顶推吨位的要求较低，而相较于传统的单点顶推法，在适用性、安全性、稳定性方面均得到了改善，因此取得显著的应用效果[2]。图2 为桥梁多点式顶推技术的顶推滑道结构示意。

图2 桥梁多点式顶推技术顶推滑道结构示意

2 顶推设备安装思路及具体内容

2.1 设备安装思路

根据墩结构的特点，于该处合理安装液压泵站，为维持装置的稳定性，需严格限制水平方向的自由度；采取GPS 与空间三角网点测绘复核相结合的方法，完成顶推设备的定位工作，保证其中的顶推油缸、附件等各类装置均能够精准就位[3]。

2.2 设备安装内容

（1）根据要求选择合适型号的顶推液压设备和顶升设备，将其有序安装在各墩上，完成油管、电源线路的连接作业，构成完整的体系。

（2）启动位于第一个墩的顶推设备，调节该处的纵向支撑油缸，以保证导梁顶升至指定标高处；运用压力传感器及时检测，确定压力值后对其转换以得到反力值；随后，根据计算结果设定顶推油缸的压力，由该装置根据预设参数提供顶推力；期间及时控制临时墩两侧的顶推油缸，使其维持同步顶推的工作状态。期间需要加强检测顶升支撑油缸的支反力，目的在于保证顶推力的合理性，此举也有助于提高钢箱梁受力的均衡性，确保单点单侧最大支反力≤14 000 kN；经过顶推作业后，各顶推油缸到达下一行程的起点处。

（3）经检测后，若发现导梁存在大幅度下挠情况，则需调节前一墩的纵向支撑油缸，以便将梁体有效顶起，使导梁保持略微上翘的状态，满足后续顶推要求。导梁置于索塔的顶推装置上，若无误则调整支撑油缸，此举目的在于使钢箱梁的标高达到设计值，再正式推进钢箱梁。

（4）按照上述方法重复操作，直至各钢箱梁顶均被顶推至指定位置。

3 钢拱梁顶推法在大桥施工中的应用

3.1 桥梁整体及临时墩的布置

某桥梁起讫里程K0+000.000—K0+000.945，总长945 m，主要施工内容有墩基础、墩身、上部结构（北引桥、三孔简支拱桥及设置于彼此间的简支梁）、支座、伸缩缝（设置在主桥和南引桥所形成的交界区域）、附属装置。该桥梁所跨越的河流为Ⅲ级航道，通航净高7 m。该桥梁按照Ⅰ级公路荷载进行设计，设计洪水频率为0.01%、洪水水位为3.73 m。由于受到河道交通的限制，为不阻碍航道交通，决定采用顶推法进行引桥路面的施工。

3.2 施工方案比选

桥墩是全桥结构体系中较为重要的承重结构，但其受水平载荷的能力有限，结合上述关于单点顶推法和多点顶推法应用特点的分析，为保证各桥墩的稳定性，宜采取多点分散施工的方法。实际操作中，在各桥墩上分别配置顶推设备，其提供的反作用力能与摩擦力抵消，由此降低桥墩所受水平载荷值。而根据大型桥梁的建设特点，又可细分为多点分散连续牵引和多点分散顶推两种形式。

3.2.1 多点分散牵引方式

配置连续牵引油缸，将其依次设置在桥墩和临时墩上，利用该装置带动钢拱梁向前移动，期间需在钢拱梁底部焊接临时反力座。钢绞线的稳定性将直接对钢箱梁移动效果带来影响，宜采取Φ1524 mm 的高强度低松弛预应力钢绞线。各牵引油缸的核心组成为带锚夹具的油缸（2 台），配置行程传感器，以便及时检测各油缸的实际行程，锚具传感器则负责检测松紧信号，检测结果可作为调节的基本依据；引入自动化控制机制，以主控计算机为操作设备，经过协调后保证2 台油缸实现交替运行。通过各类装置的配合达到无间歇牵引的效果。

多点分散牵引方式的主要思路是发挥钢绞线的牵引作用，带动钢拱梁平移，支反力与摩擦力可大幅度抵消，最终产生的合力作用于桥墩上，通常该合力较小，因此桥墩的稳定性较高。但需注意，在钢拱梁平移时桥墩所受的竖向载荷具有持续变动的特点，与此同时摩擦力也将发生改变，因此需要密切关注摩擦力的实际值，以便及时调整牵引力，将水平载荷控制在较低的状态。

3.2.2 多点分散顶推

以大型桥梁的施工特点为基本依据，通过将各类装置组合后，设计出兼具顶升、平移、横向功能的综合型顶推设备，完成钢箱梁的多方向移动，以保证拱桥坡度以及桥梁线型的合理性。此方案的关键点是“顶—推”两个动作的交替运行。首先将钢箱梁托起，顶推后使其置于桥墩临时结构上，随后油缸自动发生缩缸动作，以便进入后续顶推环节，最终将各钢箱梁顶推至指定位置。

摩擦作用均发生于顶推装置内，因此桥墩不受水平载荷，在一定程度上保证了桥墩的稳定性；顶推装置均匀分布至桥墩上，可以共同推动钢箱梁的前移；在设备工作精度、外部环境等因素的影响下，易导致钢箱梁出现轻微偏斜，但两侧支撑顶升油缸可协同作用，及时完成纠偏操作，因此影响甚微；整套设备集多重功能于一体，可根据需求及时完成顶升、平移及横向调整等相关操作，施工便捷性好且成本较低。

通过对技术可行性、施工安全性及经济效益性的对比分析后，认为多点分散顶推的方式更具可行性。此外，为进一步提高施工效率，在保持工作原理、液压设备类型不变的条件下，通过变更机械结构形式的方式提出两种方案：

方案一：在配置顶推设备机械结构时，将该处对应的顶升油缸设置在下部结构内，并配置四氟乙烯板和不锈钢板，以满足滑动要求。滑动过程中以桥墩为参照，顶升油缸和下部结构均处于相对静止的状态。

方案二：在配置顶推设备机械结构时，调整该处顶升油缸的安装位置，即布设在上部结构的下面，钢板铺设在桥墩上，在下部结构底部设置聚四氟乙烯板，该部分与底板上的不锈钢板将产生相对滑动的运动关系，在此条件下使钢箱梁、顶升油缸及下部结构构成完整的运动体系，共同发生移动。

3.3 施工效果

本工程桥梁跨越的河流为Ⅲ级航道，通航净高7 m。由于受到河道交通的限制，采用顶推法进行引桥路面的施工。在7 号、8号、9 号墩引桥一定范围内插入临时墩，同时在引桥两侧通过钢板桩进行加宽，然后采用顶推法将“格构”式桥面系从7 号墩顶推到6 号墩。通过顶推法施工，能在确保施工质量的基础上节约设备和劳动力，该技术可为同类工程提供参考借鉴。