钢箱梁顶推技术在路桥施工中存在的问题与优化对策研究

王巴图

（中交二公局东萌工程有限公司，陕西 西安 710000）

钢箱梁顶推技术，作为桥梁建设中的一种创新方法，通过顶推装置逐步移动钢箱梁至预定位置，其高效、低环境影响和成本效益的特点受到高度评价。深入探究此技术在施工中的关键挑战，对于提升工程质量、降低风险和预防事故至关重要。文章将聚焦于钢箱梁顶推技术在现实应用中遇到的具体问题，并在此基础上提出了改进措施。

1 工程概况

第四届中国绿化博览会博览园建设项目位于都匀市新老城之间，北至绿茵湖大道（原黔南大道），南至青云湖大道（原大龙大道），西至东山大道，东至规划马鞍上大道，占地总面积1 071.62 hm2。园区内共有7座景观桥梁，总长1 313 m，下部结构采用桩基础，上部结构采用钢箱梁，重量约10 304.8 t，本单位合同包范围承建1#桥（图1绿博桥）、2#桥（图2绿韵桥）、4#桥（花溪桥）钢箱梁施工。

图1 绿博桥

图2 绿韵桥

2 钢箱梁顶推施工难点

2.1 钢箱梁结构设计复杂

钢箱梁设计在桥梁建设领域中是一项挑战，涉及众多细节，从材料属性到结构性能，再到耐久性及施工的具体需求。其设计复杂度源自必须承载的多重负荷，包括自重和未来的交通压力，要求设计不仅满足强度和刚度的标准，还要适应施工过程中的顶推需求。这要求在设计阶段采用精细的计算工具和深入的技术分析，以确保整体结构既可靠又安全。

2.2 顶推操作不合理

顶推操作的准确性是确保钢箱梁施工过程中安全与效率的关键。如果操作失误，可能会对结构造成损伤，甚至触发安全事故。在施工中，顶推力量、速率、方向以及施加位置的精确控制是至关重要的，这有助于分散力量，防止不利的应力集中现象。同时，顶推的每一步骤都需要与施工的具体进度和现场实际情况相适应。不符合标准的操作可能会导致梁体出现形变或错位，从而危害到整体的结构安全。因此，顶推过程的细致规划、施工团队的系统培训以及现场监管的严密性，这些都是保证操作合理性的核心因素。

2.3 工况变化复杂

钢箱梁顶推施工中，环境和现场条件的波动对安全性和效率产生显著影响。这些波动可能包括气候的变化、地基的稳定性、水位的变动以及其他外界环境的干扰。恶劣的天气，如大风、降雨或极端温度，都可能对施工作业构成威胁。地基的不均匀沉降或位移可能会妨碍梁体平稳推进。在桥梁跨越水体的场合，水位的上下波动尤其关键，有时需采取额外加固措施或调整施工方案。综上所述，密切监控环境条件的变化，制定周密的应急计划以及提高快速反应能力，是保障施工流程不受干扰的关键因素。

3 钢箱梁顶推技术在路桥施工的优化对策

3.1 优化顶推系统的布置设计

在桥梁建设中，钢箱梁顶推技术的应用尤为关键，尤其是在多点顶推方式的布置上。这种方法通过滑动和顶推装置的组合，实现了力的分散，进而提升了施工的安全性与效率。它减轻了对单点顶推设备的依赖，并有效控制了梁体的偏移，减少对桥墩的横向压力。数学表达式揭示了多点顶推效能，梁体推动仅当顶推力总和超越所有支点反力乘以摩擦系数与纵坡率的总和。例如，在六点顶推的初期工况中，总顶推力显著高于反力和摩擦的乘积，验证了该方法的有效性。

虽然多点顶推技术需要更多的设备和高度同步操作，但其优势显著。同步协作的顶推点确保了梁体受力均匀，移动平稳，减少了启动或停止时的抖动，同时方便了梁体的调整与定位，提供了高精度的顶推和就位。加固钢箱梁腹板是顶推技术中重要一环，顶推点移动时，腹板两侧和底板增设的横隔板（如图3所示）（尺寸200 mm×300 mm，厚度16 mm）加固了结构，分散了集中力，降低了应力集中，同时保护了梁体。在实施多点顶推时，根据滑道摩擦系数选用100 t水平千斤顶，提高了操作的精确性和安全性。精确计算和设计的多点顶推系统，在保障施工安全的前提下，提升了工效和工程质量。步履式顶推方案为多点顶推技术提供了优化，通过同步协同的顶推点保障了梁体整个过程中的均匀受力和平稳移动，提高了施工的安全性和可靠性，并支持独立的顶升、顶推和侧移操作模式，便于梁体精准就位。

图3 加固横隔板示意图（红色）

总之，钢箱梁顶推技术的优化策略，尤其是在多点顶推系统的设计上，提高了施工的安全性和效率，同时提升了资源利用效率，降低了环境影响。通过顶推点的精控和梁体加固，以及步履式顶推方案的实行，保障了施工中的梁体稳定性和安全性，为桥梁施工的成功提供了坚实保障。

3.2 钢箱梁吊装施工要点

在路桥建设中，钢箱梁的安全吊装至关重要。施工团队需采取妥善措施保障梁体及人员安全。在吊装时，首先应在梁的两侧安装临时软防护，如泡沫或橡胶垫，以防止任何碰撞导致的损伤。此举措需在吊装前实施，确保从起始阶段便提供足够保护。

为了支撑这些临时防护，应使用Φ48×3.5 mm的钢管制作立杆，结合6 mm圆钢拉结件及底座确保其稳定性。立杆固定时，利用M12螺栓与梁顶板连接，并可根据梁板厚度进行调整。使用直径不少于9 mm的钢丝绳作为防护网的一部分，双层设置确保万无一失。完成吊装后，迅速更换为硬质封闭防护，其由方钢管、钢板片和钢丝网组成，能有效阻止任何可能坠落的物体或人员。硬质防护应高1 200 mm、宽2 000 mm，网孔为20 mm，底部通过柱底板与梁焊接固定，立柱设置斜撑以提升稳定性。这一系列措施形成一个全面的安全保障体系，确保了施工人员的安全以及钢箱梁的完整性。通过细致的规划和精确地执行，施工团队能够在保障安全的前提下，高效地完成钢箱梁的吊装工作。

3.3 钢箱梁顶推要点

钢箱梁顶推技术在路桥建设中展现了其卓越的效率与安全性，尤其适用于地形复杂或环境约束的项目。采纳此技术的1#桥（绿博桥）工程，其施工划分为六个独立的顶推单元，每个单元包含1～3列钢箱梁。此种分节策略提高了施工的灵活性与结构安全，确保每个单元在拼装完成后，准确位于桥墩支座上，从而维护了桥梁整体的稳定性与承载力。在顶推实施过程中，还必须关注各单元间的对接精度与结构力学特性，保障顶推时的稳固和平滑过渡，这要求精确的计算、设计与现场施工控制。通过该工程中1#桥（绿博桥）的案例分析指出，钢箱梁顶推技术通过细致规划、分节操作及施工细节的精确把控发挥了关键作用，不仅加快了建设进度，还确保了施工安全与工程品质，彰显了现代桥梁施工技术的进步与应用价值。

3.4 顶推质量评估与检测

钢箱梁顶推技术在现代路桥工程中扮演着关键角色，它的实施必须伴随着严格的质量监控和精确的检测程序。该技术的优势在于其适应性强和精确度高，但这也要求在施工过程中要对多个关键指标进行细致地考量和实时的监控，以确保工程的顺利进行和长期的结构安全。

从质量评估的角度看，钢箱梁的材料特性分析是基础，其中包括对其强度、韧性和耐腐蚀性的评估。同时，确保焊接接缝的精密和结构的准确对齐也是重要的环节。对于顶推过程的稳定性考量，在顶推操作中监测梁体的位移和应力分布，是避免意外和结构损伤的关键。在检测方面，钢箱梁在顶推时需要利用现代检测技术实时跟踪它的结构响应。包括采用位移传感器和应力应变计对梁体变形和内部应力进行监测，以及用倾斜仪检测结构的稳定性。针对接缝部位，运用超声波和磁粉检测等非破坏性方法，保证焊缝的牢固和接缝的密封性。此外，环境条件对钢箱梁顶推施工的影响也不容忽视。温度波动、风速变化和地质状况都可能对顶推操作产生影响，因此需要制定具有弹性的施工计划，并且在整个施工期间进行认真的环境监测。

4 结语

综上所述，随着我国基建的持续发展，路桥建设对高效施工技术的需求日益增长。钢箱梁顶推技术正因其高效性和成本效益而变得日益流行。不断的技术进步和创新，不仅能够提升施工速度，还能够减少经济投入，从而在我国的桥梁工程中发挥更加重要的作用。科技的发展为施工技术提供了强大动力，预示着钢箱梁顶推技术在未来将展现更广阔的应用前景。同时，鼓励更多科研人员和工程技术专家加入该技术的研究与优化过程中，共同推动中国路桥建设技术向前发展。