高速公路钢混桥顶推施工工艺与技术要点

张武杰

（中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江 杭州 310004）

1 工程概况

中国水利水电第十二工程局有限公司承揽河北太行山高速公路邢台段汦河2#大桥施工任务。由于该任务涉及跨线施工，施工具有相当大的难度。前期方案策划对架桥机架设法、起重设备吊装法、顶推法等施工方法进行对比分析：架桥机架设法与起重设备吊装法存在设备投入费用较大、影响下行线道路交通、高空作业安全风险大等问题；顶推施工方法机具设备简单，无需大型起吊设备，大部分组装、操作工作在地面进行，减少高空作业，安全风险小，顶进路线全过程均可监控，发现偏位可即时调整，就位精度高，顶进速度快，就位后可立即进行下一工序施工，工序衔接快，适应性好，正交斜交均可进行顶推施工，对下行线车辆通行无影响。

2 顶推施工工艺

2.1 施工准备

2.1.1 组装场地布置

组装场地满足到场钢梁的单幅单联组焊需求。施工时，以6#桥台为起点，往南（邯郸方向）路基作为钢梁的组装场地，设置组装平台。为防止顶推过程前端钢梁悬臂端过长致重心失稳，以单幅单联整体（3 跨）作为组拼、顶推单元，组装平台延桥梁纵坡单向2%、纵断面纵坡2%及曲线1500m 半径布置，组装场地宽度30m、长度约为130m，组装场配置1 台50t 汽车吊用于钢梁吊装。为满足焊接防护要求，搭设2 个移动式焊接防护棚，用于焊接时防风、防雨、防雪、防潮要求。

2.1.2 组装平台设置

组装平台布置延桥梁纵坡单向2%、纵断面纵坡2%及曲线1500m半径布置，路基修到指定高程后再浇筑混凝土支墩，并预埋钢板。支墩平台用于钢梁支撑、定位、滑移，设置滑移支座及侧向限位导向装置。钢梁顶推作业时，支墩平台布置完成后，需对各坐标进行复测，才能进行钢梁组装。

2.1.3 顶推系统布置

顶推系统由顶推千斤顶、液压泵站、操作控制台组成，布置于6#桥台位置，通过推力支架，将顶推千斤顶与6#桥台连接固定，顶推千斤顶布置如图1所示。

图1 顶推千斤顶布置

2.1.4 牵引横梁设置

由于桥面为半径曲线，耳板设置距离连续顶推千斤顶越远，夹角越大，势必造成钢绞线磨损，设备厂家推荐钢绞线与连续顶推千斤顶中心夹角要求小于2%［1］。本次顶推耳板布置于钢梁端（中）横联板处，同时确保拖拉时底板不变形，既有利于结构受力，且钢绞线与连续顶推千斤顶中心夹角满足设备运行要求。

2.1.5 滑移支座布置

滑移支座用于顶推时对滑板的支撑，布置于桥墩帽梁及组装平台位置。滑移支座由不锈钢板、座板、支撑板焊接而成，外形尺寸长750mm×宽600mm×高300mm，不锈钢面做成2%的坡度，喂入滑板方向做1∶8 导向斜坡，不锈钢板与座板贴紧焊接。为防止不锈钢板鼓起，采用塞焊法焊接，整体制作完成后，对不锈钢板进行打磨抛光，表面粗糙度Ra3.2。

2.1.6 塔架安装

为防止钢梁最大悬臂状态时挠度过大，采用斜拉法减少钢梁前端自重下压力，以达到减少下挠的目的［2］，主要由塔架、钢绞线及拉座组成。塔架由φ300mm/φ284mm 钢管及斜撑角钢组成，钢管顶部设置拉座，整体高度12m。拉索由多根钢绞线组成，并与拉座上工具锚进行连接。拉座由钢板焊接而成，并设置工具锚用于钢绞线连接。

塔架在地面平台进行拼装，顶部拉座预先与塔架顶部进行焊接，钢绞线与顶部拉座预先穿入，由汽车吊进行吊装钢梁上。底板拉座与钢梁焊接完成后，连接顶底拉座的连接钢绞线，并对钢绞线进行预紧。

2.2 钢梁组拼

2.2.1 钢梁拼装

钢梁运输车辆进场，采用70t 汽车吊进行吊装，钢梁制作段长度为18～23m，最大吊装钢梁重约为13t，分段吊装钢梁，焊接吊耳设在工字主梁上。用70t汽车吊装置钢梁，吊耳位置一般选在距梁端1/4梁长度处。

根据拼装场地支墩进行摆放定位，单跨分段位置采用千斤顶进行对接、拱度调整，并进行定位焊焊接，吊装到位后，摘钩前，对钢梁进行斜拉支撑，防止倾倒。钢梁吊装2根后，进行横梁吊装［3］。

横向联系、水平联系与钢梁连接采用高强螺栓连接，将中心位固定在合理位置上，安装高强度螺栓。若在安装过程中无法自由投入孔内，应用铰刀扩孔或修孔（≤原孔径2mm）再穿入，先进行初拧，再进行终拧（拧紧），扭力符合规范要求［4］。

2.2.2 焊前检测及整体焊接

采用全站仪，对曲率半径、预拱度等尺寸进行测量。监理检查合格后，进行整体焊接。整体焊接采用CO2气体保护焊和V型单面坡口［5］，背面贴陶瓷衬垫焊接。焊接时，注意焊接顺序，焊接工序的实施确保构件与整体对称于轴线，实现同步协调。

2.2.3 永久施工模板安装

在钢梁上翼缘划出模板安装线，将模板分片吊装至安装位，调整位置并压紧后，点焊，检查合格后，进行焊接。由于采用顶推法，挠度变形影响模板连接焊缝质量，第一跨模板仅进行点焊，顶推到位后，再进行焊接。

2.2.4 尺寸检查

对钢梁的纵向线型、梁段的纵向累积长度、扭转、节段之间的孔径匹配等进行尺寸检验，并在梁段进行预装检查之前，将胎架对梁体的限制解除，使得梁段在桥墩（托架）上保持自由。对钢梁组装偏差按要求进行检查。

2.2.5 焊缝位置油漆涂装

对焊缝位置进行油漆涂装，如有锈蚀，先用钢丝刷及角向磨光机进行除锈。

2.3 顶推（拖拉）施工

泜河2号大桥工字组合梁安装采用柔性多点拖拉式顶推法进行施工，用2台连续千斤顶牵拉钢绞线，使钢梁向前滑移，一联顶推后，进行二联组装刚性焊接，使整幅组装钢梁滑移到达设计位置。采用液压千斤顶进行顶梁、落梁，安装支座。右幅钢梁全部顶推施工完成后，采用同样方法进行左幅钢梁顶推施工。

2.3.1 顶推步骤

（1）右幅第一联组装焊接完成，连接牵引支座，焊接鼻梁与斜拉塔架。（2）启动连续千斤顶牵拉钢绞线，钢梁以6#桥台为起点向前滑移。（3）钢梁滑移至5#桥墩前，通过鼻梁上设置的千斤顶抬高钢梁前端，通过5#桥墩，移动牵引支座，收回牵引钢绞线。（4）钢梁继续滑移前行，通过4#桥墩，移动牵引支座，收回牵引钢绞线。（5）钢梁继续滑移前行，通过3#桥墩，进行位置精细调整。（6）右幅第二联组装焊接，并与第一联进行刚性连接，连接牵引支座。（7）启动连续千斤顶牵拉钢绞线，钢梁滑移前行，通过2#桥墩，移动牵引支座，收回牵引钢绞线。（8）钢梁继续滑移前行，通过1#桥墩，移动牵引支座，收回牵引钢绞线。（9）钢梁继续滑移前行，通过0#桥台，顶推到位。（10）第一联与第二进行分离，分别进行位置精细调整。（11）各墩顶设置顶升千斤顶，拆除滑移支座和导向限位装置。（12）安装支座，缓降顶升千斤顶，进行单联落梁。（13）以同样的方法进行第二联钢梁支座安装及落梁。（14）重复以上布置，进行左幅钢梁顶推安装。

2.3.2 顶推过程控制重点

（1）顶推速度控制在10～15cm/min。（2）如果在顶推期间出现顶推力骤升的现象，应在第一时间停止操作并对此进行检查。（3）当对某一节段进行顶推作业时，以5cm为推进单位，再停止，回油，重复2到3次，使各滑动面松动，随后在各部分设施检查结果合格的情况下，正式顶推［6］。（4）顶推期间，在梁体前移的作用下，需凭借四氟板垫塞实现滑移。喂板人员使用对讲机与顶推操作人员进行沟通，防止异常现象发生。（5）四氟滑板的接触面应确保清洁（不可使用柴油和汽油），用干抹布擦拭后，涂抹硅脂，使摩擦作用减弱。（6）如果顶推期间四氟板跟进不及时，应及时停止工作，将钢梁腹板顶起放入四氟板，方可再次进行操作。（7）各千斤顶同步逐级加力顶推，当钢梁处于静态与动态的临界点时，应确保其余千斤顶油压稳定。（8）为防止顶推期间中线偏差过大，应控制梁体两侧顶推力，并实施有效的监测手段和设置限位装置。（9）在顶推过程中，应安排专门人员对导向梁和钢梁进行检查，若有变形、螺丝松动、钢梁局部变形等，应及时停止顶入，并进行分析和处理。

2.3.3 滑板操作步骤

钢梁顶推中使用的滑块采用GJZF4系列聚四氟乙烯板式橡胶支座，其构件尺寸为300mm×450mm×15mm，单块板承载能力为1000kN。滑移时，滑块与不锈钢面涂薄层黄油一层，减小摩阻力。每一滑道支座上使用3块橡胶滑板，顶推时，交替喂进和吐出。

2.3.4 鼻梁过桥墩顶操作步骤

步骤1：鼻梁下部靠近桥墩100mm时停止顶推，在滑板上方放入座板、千斤顶。

步骤2：顶升千斤顶，鼻梁连同钢梁顶升高度130mm。

步骤3：滑板与鼻梁焊接挡块。

步骤4：启动顶推系统，钢梁滑移前行。

步骤5：降落千斤顶，使鼻梁下落至滑板，钢梁继续顶推滑移。

2.3.5 顶落梁千斤顶过程步骤

步骤1：桥墩顶部放置顶落梁千斤顶。

步骤2：安装支座及楔形板，拆除滑移支座。

步骤3：顶落梁千斤顶进行同步下落，钢梁落于锲形板上，落梁完成后，移除落梁千斤顶。

2.3.6 两联钢梁临时对接

将第一联和第二联首尾两端直接焊接成整体，根据施工设计图，两联间隙为80mm，在保证第一联到位后，割开，再使用千斤顶将第二联顶到位。最后，对端头进行打磨和油漆处理。

2.4 顶推施工监测

在连续梁顶推施工中，检测极为重要。

2.4.1 桥墩偏位检测

为了对墩台的偏位情况进行监测，采用数字式双轴倾斜式传感器。该传感器采用微型计算机制造的倾斜角度单元，线性度更容易得到修正。该传感器为双轴倾角测量，量程为±5°，精度为0.001°，高分辨率为0.0005°。

2.4.2 应力监测

对顶推施工过程中2#工字组合梁受力最不利部位进行应力监测，应力监测采用HY-65B3000B数码应变表面传感器。该传感器是一种采用磁感位置编码技术的新型应变传感器，直接以数码方式将测量值传送给专门配置的数显表或计算机显示。

2.4.3 变形检测

根据本桥顶推过程受力特点，选取最大悬臂端为主要监测对象，在组合梁体顶部布设5 个变形测点。工字组合梁在顶推过程中变形监测主要仪器采用精密水准仪，测试仪器精度为0.1mm。

2.4.4 监测结论

（1）组合梁顶推至3#桥墩前，组合梁结构悬臂长度为40m，达到最大，对组合梁结构倾覆、结构抗弯及抗剪均为最不利工况，悬臂端的计算变形值为377mm，实测悬臂端变形小于计算值。（2）组合梁在整个顶推施工过程中最不利工况下，结构上下缘的整体应力水平不高，应力大小满足规范要求［6］。（3）组合梁从6#桥台顶推至3#桥墩的过程中，组合梁前端顶部实测变形同理论变形的变化规律基本一致。结构的整体受力状况在顶推施工过程中符合规范要求，结构处于安全可控状态。（4）泜河2#工字型组合梁在顶推施工过程中，桥墩承受的最大弯矩值未超过开裂弯矩，也未超过极限承载力弯矩，表明墩台结构在整个顶推施工过程中处于安全可控状态，随着静止期时间的增长，由于顶推对桥墩引起的偏位或荷载显著减小。

3 结语

综上所述，针对涉及跨线施工等施工难度较大的高速公路钢混桥工程，需根据现场实际情况，对多种施工方案进行比对，并选择施工简单、组装方便、灵活性强、适应性高的施工方案完成施工，在对下行线车辆通行无影响情况下，达到工程建设要求。