钢箱梁结构液压同步顶推滑移及顶升卸载施工技术

胡成 陈光 李鑫 苏铠 李富

（1.中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东 深圳 518045；2.中建二局阳光智造有限公司，广东 河源 517373）

顶推法施工从施工环境、技术要求和施工过程等方面均与支架法、吊装法、转体法、悬臂法有很大差异[1]。常见的顶推法有拖拉式和步履式2种[2]，目前桥顶推采用步履式顶推设备居多，它是集顶升-平移（纵向） -横向移于一体，实现桥梁竖向、顺桥向、横向的移动和微调纠偏，和保证桥梁坡度线型[3]。

本工程钢便桥位于现有莲花大桥正下方，无法采用常规起重设备施工，选择采用液压同步顶推滑移技术。而在施工过程中出现设计变更将单侧桥墩标高降低，导致钢箱梁从无坡度变为放坡3度，需要将钢箱梁单侧卸载1.657m，故选择采用液压同步顶升卸载施工技术对钢便桥进行卸载。本文将具体分析钢箱梁施工中应用的液压同步顶推滑移和液压同步顶升卸载两种施工技术。

1 项目概况

本工程出入境通道钢便桥为钢箱梁结构，两端采用混凝土牛腿作为支撑；钢箱梁总重量为216t，钢箱梁长度为34.40m，钢箱梁顶宽为13.50m，钢箱梁底宽为8.74m，结构中心线处梁高2.10m。

2 施工难重点及应对措施

2.1 钢箱梁起拱值设置要求高

钢箱梁在安装过程中需要进行起拱，确保钢箱梁在卸载后达到设计要求。但现场采用液压同步顶推滑移施工技术，需要保证滑移轨道的平直度。

应对措施在钢箱梁每段横隔板下方位置安装滑靴，滑靴根据钢箱梁起拱高度，加工成不同高度的滑靴。通过使用不同高度的滑靴实现钢箱梁安装起拱。

2.2 钢箱梁卸载高度大，卸载难度大

钢箱梁最大卸载高度为1.657m。需要保证卸载过程中钢箱梁的稳定性，防止钢箱梁倾覆。

无法采用常规千斤顶进行卸载，针对这种情况采用4个400t液压顶升器进行液压同步卸载，确保卸载过程中钢箱梁卸载的稳定性。

2.3 卸载支撑胎架受力分析要求高

钢箱梁单侧卸载高度1.657m，卸载过程中单侧卸载支撑胎架承载力逐渐增大，并且钢箱梁总重为216吨。因此卸载支撑胎架的稳定性非常重要。

应对措施采用midas civil对卸载胎架进行受力分析，确保卸载支撑胎架的稳定性。

3 关键施工技术

3.1 钢箱梁液压同步顶推滑移施工技术

液压同步顶推滑移施工方法需要占用桥一侧结构位置作为吊装及拼装区域，经考虑选择桥东侧结构作为吊装及拼装区域，该区域仅施工-0.4m层高的结构。桥西侧结构不受影响，可正常施工。

本次所选用YS-PJ-50型步进式液压顶推器，其模式是后部设置顶紧装置，使主液压缸伸缸与顶紧装置产生反作用力，借助反作用力让与之连接的结构向前平移，并采用计算机进行控制顶推器进行同步顶推滑移。钢箱梁液压同步顶推滑移施工的过程步骤主要为：第一步，搭设支撑胎架及布置滑移轨道，在拼装区域安装顶推滑靴和钢箱梁分段一和二，并且安装液压顶推器的顶紧装置，安装固定在滑道上，使其靠紧侧向挡板。在钢箱梁分段一和二焊接完成后，开始控制系统顶推钢箱梁分段一和二前进6m距离，此时主液压缸缸筒耳板通过销轴与被推移的钢箱梁连接，液压顶推器主液压缸伸缸顶住两侧侧向挡板，借助反力推动被推移钢箱梁向前顶推。液压顶推器主液压缸通过连续伸缸，完成了一个行程的前进，所以顶推被推移的钢箱梁向前顶推一个行程的距离。在液压顶推器完成一个行程伸缸的时候，被推移的钢箱梁保持不动，液压顶推器主液压缸进行缩缸的操作，使顶紧装置与滑道两侧的侧向挡板慢慢松开，随着主液压缸向前移动，等到主液压缸一个行程的缩缸完成，相应的顶紧装置向前移动一个行程，至此一个完整的液压同步顶推行程完成；第二步，将分段三和四吊装至拼装区域与分段一和二连接，同时安装顶推滑靴。在钢箱梁分段三和四焊接完成后，开始控制系统顶推钢箱梁分段一和二再次前进6m距离，同时钢箱梁分段三和四也一起前进6m距离；第三步，重复上述的吊装钢箱梁分段和安装顶推滑靴过程，一点一点的增加钢箱梁的安装长度及滑移距离；第四步，在最后一段钢箱梁吊装焊接完成后，进行钢便桥整体的顶推滑移施工，将钢便桥整体顶推滑移至设计位置。

3.2 钢箱梁液压同步顶升卸载施工技术

液压同步顶升卸载施工方法需要通过液压顶升器将钢箱梁顶起，拆除顶推临时措施；再通过卸载支撑架、卸载临时措施和液压顶升器，将钢箱梁卸载至设计位置。

本次所选用YS-DJ-400型液压顶升器，其模式是通过主液压缸产生顶升力，控制顶升器伸缸，从而实现与之连接的被推升结构向上顶起，并采用计算机控制顶升器进行同步缩缸对钢箱梁进行卸载。钢箱梁液压同步顶升卸载施工的过程步骤主要为：第一步，在钢箱梁东侧和西侧混凝土牛腿位置，设置支撑垫实，其中东侧牛腿处支撑处塞10mm钢板累积叠加垫实，西侧牛腿处支撑较为复杂，需要设置由支撑标准节和顶升器组成的4组支撑，其中1个混凝土牛腿上设置2组支撑，在1组支撑顶上设置顶升器，另一组不设置；第二步，开始控制系统操作2个顶升器向上顶上5cm，然后将另外2组支撑上部塞10mm钢板累积叠加垫实，然后控制系统操作2个顶升器收缸至脱空，使得钢箱梁由2组液压顶升器支撑转变为2组支撑标准节支撑，同时也让顶推滑移支撑架不在承载钢箱梁；第三步，开始拆除钢箱梁下部的顶推滑移支撑架及顶推滑靴等顶推措施，安装卸载支撑架及顶升器等临时措施；第四步，在钢箱梁东西端各设置2座卸载支撑架，每个卸载支撑架上部设置2根圆钢管制作成的支撑，其中1个支撑上放置顶升器。卸载时，首先4个顶升器先伸缸将钢箱梁顶住，剩下4个圆钢管支撑切除相应的高度，然后4个顶升器收缸至脱空，转由4个圆钢管支撑钢箱梁，而4个顶升器位置的圆钢管支撑架也需要切除相应的高度，完成后4个顶升器重新开始伸缸将钢箱梁顶住。重复该卸载过程将钢箱梁缓慢卸载至成品支座上，拆除所有卸载临时措施，卸载施工完成。

3.3 计算机同步控制及传感检测系统

液压同步顶推滑移施工技术及液压同步顶升卸载技术均采用传感器进行监测和计算机系统集中控制，通过实时数据的反馈和计算机控制指令的传递，可全自动实现设备故障报警、相关负载均衡、结构应力控制、动作同步控制、系统操作闭锁、过程姿态矫正、过程数据显示等多种功能。

操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压顶推（顶升）过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。

通过计算机人机界面的操作，可以实现自动控制、顺控（单行程动作）、手动控制以及单台顶推器的点动操作，从而达到钢结构整体顶推（顶升）安装工艺中所需要的同步顶推（顶升）、安装就位调整、单点毫米级微调等特殊要求。

4 主要施工措施

通过有限元软件MIDAS对钢箱梁施工过程进行力学分析，选择9级风况条件下，恒载考虑I.2倍的荷载系数，整体应力、整体变形等。该钢箱梁的顶推滑移及顶升卸载的主要施工措施有滑移支撑架、滑移轨道、滑靴、卸载支撑架、YS-PJ-50型液压顶推器、YS-PP-15型液压泵源系统、YS-DJ-400型液压顶升器、计算机同步控制及传感检测系统等。

5 钢箱梁施工控制

5.1 钢箱梁顶推过程控制

在整个顶推过程中钢箱梁水平方向的纠偏必须控制在相关国家标准规范的允许范围之内，顶推滑移时必须按照设计要求的外观造型，并在每节顶推滑移完成以后对钢箱梁的外观造型进行细微的调整以便后面拼装。在每次顶推滑移后，采用全站仪测量钢箱梁的外观造型、水准仪测量桥面的标高，通过将设计图纸的标高和测量的数据进行对比分析，对钢箱梁进行纠偏。在纵向、横向、竖向三个方向通过顶推滑移设备来进行调整钢箱梁的外观造型和标高，使其达到设计要求。顶推滑移到最后阶段需要使用小行程点动的方式进行施工，该方式便于钢箱梁的纠偏，确保顶推到最终位置。

5.2 落梁顶升卸载控制

由于使用先顶推滑移钢箱梁后浇混凝土牛腿的施工方法，在钢箱梁顶推滑移至设计位置后，钢便桥由于设计变更，需要将未施工侧的混凝土牛腿标高再降低1.657m，导致钢箱梁落梁的高度达到1.657m。施工难度大大增大，综合考虑采用液压顶升器顶升、收缸，并且采用双支撑交替回顶，换撑拆除的方式进行钢箱梁卸载。钢箱梁卸载时需对卸载的精度进行控制，及时对钢箱梁进行纠偏，确保钢箱梁设计外观造型、标高的误差在相关国家标准规范的允许范围之内。在钢箱梁卸载至支座上后及时进行加固焊接，完成钢箱梁结构承重体系的转换，以免箱梁因为荷载和温度变化导致箱梁卸载偏离设计位置。本次采用的液压同步顶升卸载施工是小循环顶升卸载，每次顶升一个20cm的行程，通过小行程的顶升卸载施工方式在施工过程中能更好地保证精度。

6 结语

本工程同时采用液压同步顶推滑移和液压同步顶升卸载两种施工技术顺利完成了钢箱梁的安装，获得了良好的效益和评价，可为以后相似工程提供借鉴。