兆河特大桥钢箱梁顶推施工技术分析

宋治明

（安徽虹桥交通建设监理有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

钢箱梁的顶推法施工是一种结构性施工技术方法，该工艺技术的实施主要是借助于特殊顶推设备，由于钢箱梁顶推施工技术具有工期较短、使用方法单一以及对环境影响较小等特点，因此在许多桥梁工程中被应用。基于此，本文主要针对该项技术的技术特点与实际应用进行了研究。

1 工程概况

该项目为兆河特大桥钢箱梁的制作与安装工程，起点接庐江县庐城镇规划的东外环路与南外环路交叉口，东侧沿黄陂湖北侧环湖路布置至县道X071，兆河特大桥工程位于现S319 跨引江济巢河道向南一侧位置上，距离约1.8km，在桩号点K13+772.05 的位置处跨越引江济巢段河道。桥梁全长2187m。

2 兆河特大桥钢箱梁顶推施工流程

钢箱梁顶推施工工艺的流程为：现场拼装平台以及临时墩的施工安装—将左幅钢箱梁通过吊装放在拼装平台上拼装处理—进行钢导梁的合理安装并检查性能—将设备的竖向千斤顶顶起—使用横向千斤顶开展顶推前进到达指定位置—将竖向千斤顶下降并保证箱梁落定在临时支墩位置上—回缩顶推千斤顶—将右幅钢箱梁通过吊装放在拼装平台上拼装处理—进行钢导梁的安装与检查—顶起竖向千斤顶—使用横向千斤顶开展顶推前进到达指定位置—运用横向千斤顶将钢箱梁段位移到横向的设计桥位上—下降竖向千斤顶保证钢箱梁落定到对应的支墩上—回缩顶推千斤顶装置—微调各梁段保证安装合理就位即可。

整个桥梁的钢箱梁顶推施工均采用了步履式方法，借助千斤顶设备开展同步顶推控制，合理调整主桥移动，在顺向、竖向以及横向上做好调整，确保顶推施工时的位置准确。

对于实际顶推设备的千斤顶来说，其操作步骤分别为推、顶、缩、降等等。首先，主桥整体向上，其次将油缸平移直至完成推动行程，再次将整个主桥降至临时底座位置，最后将油缸平移向下推动，这种顶推工艺能够保证整体施工顺利完成，同时其稳定性与安全性较为显著。

3 兆河特大桥钢箱梁顶推施工技术

3.1 钢箱梁顶推施工的准备工作

实施钢箱梁顶推施工之前需要确定好科学的施工方案，同时还要做好钢箱梁安装的线形控制工作，主要是结合施工图纸做好相关测量，对所有的测量控制点进行全面检查，实际测量的数据需专人进行记录、复核，保证其数据的精准性。结合实际情况，选择合适的顶推施工设备并做好设备的布置工作，在该项目当中顶推设备分别布置于两个立柱上方位置，选用的设备类型为步履式顶推设备，此设备的工作原理为，结合钢箱梁安装的受力情况，机械结构提升油缸安装在建筑物的下部内，然后对桥墩的顶面进行支撑，结构的上下部分可能滑动，中间连接处主要放置不锈钢板以及四氟乙烯板。整套设备运作时可划分为三部分系统，分别为机械结构系统、电控系统以及液压系统，通过各系统的协调配合做出组合式动作，以便进行钢箱梁的移动或顶升，也能够保证整体施工安装结束后呈现出全桥线型。此外，实施钢箱梁顶推施工还需确保临时支墩安设良好，相关导梁合理拼装，为后续施工顶推操作打好基础，注意要把控各项准备工作质量。

3.2 钢箱梁顶推施工的基本原理

使用步履式的顶推设备，其竖向上的千斤顶装置负责桁架轨导梁的起重操作，而水平方向上的千斤顶装置则主要是负责向前推进的操作，落梁后将装置放于垫块位置上，然后千斤顶会进行回油，这就是一个顶推的行程，整体顶推施工时都应当处于自平衡状态，保证顶推动作的平稳进行。分析其实际顶推行程步骤，其主要是分为以下几步。一是在岸上将顶推装置进行合理安装，将装置与垫梁拼装好；二是对桁架轨导梁进行顶升操作，由设备的控制系统来操作千斤顶进行伸缸动作，一直到所设定的活塞，承重的桁架轨导梁和顶推装置都将会被顶起，顶起时离开垫梁，这个过程中与垫梁保持的距离控制在2m 左右较为适宜；三是操作前移桁架轨导梁，顶推设备控制系统进行同步控制操控千斤顶伸缸，使得移位器被推动，间接带动起桁架轨导梁的前移动作，向前移动到活塞设置的移动位置；四是桁架轨导梁前移定位完成后，将活塞顶升后使得油缸回缩，这时桁架轨导梁就自然落在了垫梁上，立即进行转换；五是在回程结束后完成了单个的顶推行程，再继续进行顶推的循环施工，反复循环直至桁架轨导梁平移就位。

3.3 钢箱梁顶推施工的难点

在该项目中，结合特大桥梁钢箱梁结构的特点，进行实际的顶推施工时需注意几个难点。一是桥梁本身的结构较大，因此钢箱梁的跨度相应较大，且现场实际地质条件不佳，因此具有较高的施工安全要求，施工的难度也比较大；二是为了把控施工进度，该项目采取的是多套顶推设备同步进行施工操作的方式，这种施工方法对同步控制设备的精度提出较高要求，需要特别注意；三是严格控制临时柱上盖板结构的水平荷载；四是实际结构中钢箱梁的下压力是有限的。因此，使用起重设备时，支撑力只能作用在钢箱梁网上。同时，起重设备还应具有高度精确的支撑力强度调节功能，以便固定（见图1）。

图1 顶推部位实景图

3.4 钢箱梁顶推施工时需要注意的内容

为了保证钢箱梁顶推施工的顺利完成，在实际操作的过程中还需要注意几点内容。一是在使用整个顶推系统之前，对设备进行严格的启动和测试，以进行顶升操作，重点是安装过程中的提升控制系统、油缸以及油路的调试操作，确保其使用后的运行正常；二是在该项目的钢箱梁顶推施工设计当中，要求其顶推设备的垫梁在顺着桥梁方向上，长度应最少在2.2m 以上，顶推设备对钢箱梁施加力的过程中，应当要将力的作用传递到腹板上，由于采用的顶推方式为步履式，因此钢箱梁的底板与顶推装置之间还垫有厚钢板结构，该结构的作用之一，是使顶推设备与钢箱梁底板直接的接触面积扩大，对钢箱梁底板的受力有着一定的分散作用，以免在顶推过程中出现变形问题，保证顶推施工顺利完成；三是实际顶推时，还应严格对箱梁和导梁的情况开展检查工作，防止顶推时出现箱梁局部变形、梁螺丝松动或变形以及箱梁和导梁连接位置出现变形问题等等，若是发生了以上问题情况，需要及时停止顶推并对问题进行分析和处理；四是实施顶推之前，需与设计单位和监理单位做好协商沟通，主要是针对顶推施工时各项关键点的水平推力、竖向力的数据进行计算和确认，确保每个点的受力合理，保证顶推的位移偏差控制在合理范围内，将实际计算的数据导入到控制器的数据库中，若有变动也要及时更改（见图2）。

图2 顶推上墩实景图

3.5 钢箱梁顶推施工控制要点分析

一是结合该工程工况的支点反力，来进行顶推时摩擦力的计算，然后与油压表进行验证；二是要对顶推过程中的顶推力参数进行严格控制，若是发现顶推力出现骤升情况，应立刻停止操作并进行检查，其检查的重点位置在顶推面和实际设备的上支撑架，施加的推力通常由摩擦阻力决定，控制台将根据摩擦阻力调整顶升，尺寸将由机油表指示，使用前必须校准机油表，千斤顶在实际使用前还应按照要求的标准进行校准；三是位移观测控制，实际观测内容包括墩顶纵横向位移、梁轴线位移等，要通过观测并采用千斤顶进行精准的控制调整，墩顶位移的观测和控制非常重要，要结合实际情况确定一个最大允许偏位值，并进行坐标转换，从施力到整个钢箱梁的移动应进行连续观测。若位移超过合理范围，停止推压，有效调整千斤顶牵引力；四是顶进最终梁段时，结合实际监测指令，确保梁段达到设计位置，最终位置顶进在夜间温度相对稳定时进行，然后再结合实际温度对梁长进行计算。

3.6 钢箱梁顶推施工的同步控制

钢箱梁顶推施工中的同步控制主要涉及几个方面。首先，在同步顶升的控制方面，控制系统控制泵站，通过位移传感器获取提升过程中各油缸的具体排量，并传输给系统。控制系统收到反馈信息后，合理调整泵站比例阀，控制各油缸的提升速度，保证提升同步。同时，取消了临时桥台梁结构，为同步推进奠定了基础。其次，在同步给水控制方面，给水也由控制系统和控制泵站控制。在推进过程中，气缸平移行程通过平移行程传感器获取信息并反馈给控制系统，然后控制系统调整泵站相应的比例阀，控制各油缸的平移速度，需要同步前进，直到达到行程上限。同样，对于同步下降控制，在过程控制过程中，通过顶升行程传感器传输油缸行程信息，并设置泵站比例阀用于控制油缸下降速度。同步控制应保证油缸同时落在垫梁上，顶梁最终全速同步反转，以控制泵站的动作。以全速将每个点返回同步初始位置，然后再循环这些同步控制操作，直到顶推工作完成。

3.7 钢箱梁顶推的线形控制

在钢箱梁顶推施工中，其顶推的线形控制也是非常关键的内容，需要着重观测。实际线形控制主要是分为横向和竖向两部分，其中横向的线形控制方式就是对油缸进行调节，而竖向的线形控制则是通过调整竖向千斤顶来实现。顶推线形控制还需采取两类措施，这样才能够保证控制的有效性。

一方面，采用防止中线偏差的措施，重点是把控顶推的同步进行，在每次顶推操作之前，都需对各墩位处的顶推设备进行全面检查，保证其性能良好，同时还需检查中央控制系统。实际进行顶推控制时，主要是针对施加力值和位移参数开展控制，且位移量控制为主体，检测钢梁两侧的前进位移值。与此同时，还需采用监测的手段，设置中线偏移监测点，主要的位置是钢梁前端与尾端底面，监测采用连续方式，先是将钢箱梁吊到拼装的相应平台上，然后在其底面滑道中心线的外侧，距离中心线约1m 左右的距离使用红笔进行标线标记，滑道的外侧也应当使用标记笔画出精确到厘米的刻度，这样就可以根据刻度和标线来把控两侧同步进尺，提升顶推的效果。此外，还可采用限位措施，运用多种导向装置来进行顶推时的限位，这种方法是十分有效且直接的，能够切实防止顶推时钢箱梁的偏移。在该项目当中，其顶推设备设置了4 个横向上的调节油缸，可随时进行限位纠正。

另一方面，采用纠正中线偏差的措施，实际顶推施工中，若发生了中线偏移情况，应当要立刻停止顶推施工，直接对中线偏移进行纠正，实际设备上的四个侧面调整油缸可用于对偏移量进行校正，具体操作如下：当顶进设备空闲时，先将顶进梁移动到位，然后控制同步顶进，直到钢梁离开实际顶进梁；然后拆下偏置另一侧的导轨护圈，并使用侧顶升油缸进行调整，最后控制同步下降操作，保证其回到底部还原成初始状态。

4 结语

综上所述，桥梁的钢箱梁顶推施工是一项较为复杂的工程，其对于实际顶推的位移、顶推力和推进速度等具有较高要求，为了保证实际施工质量达标，需要把控这些要点，促进顶推施工的顺利完成。由本文分析可知，兆河特大桥钢箱梁顶推施工技术关键包括钢箱梁顶推施工的准备工作、钢箱梁顶推施工的难点、钢箱梁顶推施工控制要点、钢箱梁顶推施工的同步控制、钢箱梁顶推的线形控制等，实际进行施工时，一定要把控以上技术要点，保证钢箱梁顶推的顺利完成，对最终工程质量进行控制。