跨线钢箱梁步履式多点连续顶推施工技术

跨线钢箱梁步履式多点连续顶推施工技术

解庆贺张金年闫魁武

解庆贺张金年闫魁武

中国建筑第八工程局有限公司上海市200120

摘要：最近几年随着国家基础设施飞速发展，市政道路及桥梁工程建设热火朝天；为满足社会车辆的出行需求，如何在维持原有道路交通的基础上进行跨线施工显得尤为重要。以南二环西延项目跨三环钢箱梁顶推为研究对象，总结了跨线钢箱梁步履式平移顶推的关键技术，涉及范围主要包括跨线钢箱梁步履式平移顶推的工艺原理、操作要点、材料与设备、质量控制及安全措施等方面，为后续类似工程的开展提供了宝贵经验。

关键字：步履式平移，顶推，跨线施工，跨三环

一、项目背景

南二环西延（西二环—南水北调桥）工程施工范围包括南二环与石铜路互通立交、南二环与西二环互通立交、跨西石环路泄洪渠高架桥、道路、排水、交通、照明及附属工程；桥梁总长5778m，道路总长5972m，总合同额为5.866亿。该项目作为石家庄市政府一号工程，是贯穿石家庄西南部的东西向的一条城市快速路，实现石铜路、二环路与西延线的快速转换，对石家庄基础设施建设及整体规划具有重要意义，受到各级领导及社会广泛关注。

南二环西延项目跨三环钢箱梁两幅共计2034吨，钢箱梁施工使用了步履式顶推施工技术，在钢箱梁施工前提下，确保了桥梁下部交通正常通行，大大提升了安全性能及施工质量。

图1南二环西延（西二环-南水北调桥）工程总体布置图

二、工艺原理

步履式平移顶推施工技术首先根据现场工况及环境等因素确定支架布置位置及分跨跨径，然后对跨径及各分节钢箱梁进行受力分析，确定临时钢桁架支撑结构类型、基础厚度及大小；在临时钢桁架支撑上面布置顶推设施，液压系统的推动和临时钢桁架传递的反力实现了向前滑移。

顶推设施可以实现上下自动调节（大于等于20cm）及水平方向纠正偏移（大于等于5cm）。每次可推移35cm，常规的推移速度5m/h。

三、施工工艺流程及操作要点

钢箱梁步履式顶推工艺流程如下图所示：

搭设拼装支架、安装顶推装置→钢梁吊装、拼装、焊接→钢梁顶推（多次循环）→完成后落梁

3.1搭设临时钢桁架、放置顶推设备

3.1.1支架基础、结构确定及安装

首先，根据现场工况及环境等因素确定布置位置及分跨跨径，然后对跨径及各分节钢箱梁进行受力分析，依据各跨受力情况确定临时钢桁架支撑结构类型、基础厚度及大小。

3.1.2顶推设备安装

支架搭设完成后根据受力大小及顶推需求，在支架上端安装顶推装置及配套设备。全套顶推设施自动成为一个整体，在电脑控制下，通过不同的动作组合实现钢箱梁全方位的位移或调整，进而确保了钢箱梁的坡度及桥梁线型。

（1）设备构造系统

顶推系统，包含上部移动构造和下部支撑构造。支持上升油缸和顶推滑移油缸设置在下部支撑构造中，横向调整油缸设置在上部移动构造底部。

（2）油缸系统

①支撑上升油缸，②顶推平行移动油缸，③横桥向移动油缸。

（3）液压系统

液压油泵为油缸提供动力源，依据主控电脑的指令，执行规定命令。液压系统主要分为两个部分：支撑上升液压系统、顶推平行移动液压系统（顶推平行移动液压系统利用横向调整液压系统实现）。

（4）电控系统

电子控制系统主要包含实时操作系统硬件组件、实时操作系统软件组件、实时操作网络、油泵电子操作单元、传感器操作单元。这套控制系统在每个支撑上布设一个分控制器，分控制器主要的意义是采集感应器的回馈数据，接受主控制器的命令操作液压电磁阀。

3.2钢箱梁吊装、拼装、焊接

将钢箱梁分节吊装至拼装平台，并按要求进行拼装、焊接，焊接完成后按要求进行探伤等试验检测及验收。

3.3钢箱梁顶推

在钢箱梁焊接完毕、检测合格后就可以实施钢箱梁顶推施工，钢箱梁顶推分为四步一循环：

顶升钢梁→钢梁前移→钢箱梁下降至垫梁→水平千斤顶回程

图2顶升钢箱梁图图3钢梁前移

图4钢箱梁与临时垫梁受力转换图5水平千斤顶回程

3.4顶推完成后落梁

钢箱梁顶推到达设计位置后，落到永久支座上，这种施工叫做落梁。

钢箱梁顶推到达设计位置后，将上升支撑油缸同步顶推上升，让下部临时垫梁不受力；拆掉临时垫梁，上升支撑油缸同时下落，让钢箱梁全部落到永久支座上；拆掉上升支撑油缸。

四、质量控制

钢箱梁的加工与安装除了达到《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2001）外，还需在以下几方面进行质量控制：

（1）为保证钢箱梁顶起及推移过程中结构不因千斤顶不同步及受力不均等原因造成损伤，升起及推移中需确保所有千斤顶同时进行；位置同步差值超过设定值，系统自动停止；停止后，需检查判断超差原因，再处理。

（2）顶推前需要确定钢箱梁上已除掉与提升工程无关的所有荷载；顶推将来通过的位置无任何悬挂物、障碍物；钢箱梁与其它结构的连接已经全部去掉。

（3）顶推进程中要不断监测钢箱梁结构的状况，监测目的主要为掌握钢箱梁中心线及各个桥墩顶部偏差情况。当发现偏移时，使用侧向限位进行调整。

（4）顶推力若突然上升，应马上停止顶推并查明原因，尤其要关注蘑菇头滑板。

（5）每段钢箱梁进行顶推时，首先试着慢慢顶推（每节钢箱梁最先顶推时，先向前推移50mm，马上终止，然后油缸回油；再向前推移50mm，再终止，油缸回油，该动作来回重复两到三次，检查各部分设备同时使各滑动面松动），最后正式开始顶推。

（6）顶推过程中，安排专人观察钢箱梁和导梁，如果导梁结构出现了螺丝不紧、结构变形、钢箱梁与导梁连接部位变形或者钢箱梁局部变形等情况时，顶推工作应马上终止，分析查明原因再进行处理。

（7）在顶推行程中时刻观察平移力、下降力、顶升力三种力的变化。

（8）顶推行程到最后一节箱梁时，钢箱梁一定要达到设计位置，同时该节钢箱梁需在夜间施工，前提条件：外界气温稳定，当顶推到设计位置后，钢箱梁的计算长度需考虑大气温度影响。

五、安全措施

（1）作业人员必须经培训合格后才能上岗作业，同时应从各方面掌握操作规程、安全施工技术、质量验收标准，加强安全、质量意识，保证施工质量与安全。

（2）每个在空中和临边操作的人员应随身携带工具袋，焊条、锤子、小型工具等放到专用工具袋里面，禁止放置在易掉落钢梁的边上。操作工具时，要握紧把持牢固。为了防止掉落伤人，手动工具应系上绳子、挂在安全带或套在手腕上，防止掉落失砸伤其他人。

（3）在夜里起吊一定要确保有足够的照明设备，箱梁结构严禁在空中悬挂过夜，如有特殊的状况，必须上报项目部管理人员批准，同时采取安全、可靠的保证措施，防止坠落。

（4）钢箱梁安装过程中在支墩上设置水平位移及沉降观测点，每天专人进行观测，发现异常情况及时汇报。

（5）施工区四周采用彩板板进行防护，围挡外立面粘贴彩色反光条；围挡外侧用橡皮锥筒和防撞桶进行防护，并在下部C型钢方框周围焊接2m高的防撞栏杆，按要求放置交通疏导警示牌。

（6）钢箱梁安装就位后，应立即在钢箱梁桥面两侧设置安全网，防止施工器具、施工材料等坠落，以免砸伤桥下通行车辆、人员。

六、效益分析

跨线钢箱梁步履式平移顶推施工技术与传统吊装方式相比，在施工质量、受制约因素影响、安全及社会影响等方面效益明显：

施工质量方面：跨线钢箱梁步履式平移顶推施工技术包含了顶升、平行移动、横桥向调整三部分，在顶推行程中可自动调整各个方向（顺桥向、横桥向、竖向）的偏差，保证了钢箱梁的坡度及桥梁线性，施工期间不会出现因局部受力不均导致结构受损情况；且所有的焊接、喷漆等工序均在顶推平台完成，时间较传统吊装方式较宽裕、工作空间更适宜，整体施工水平有明显提升，质量效益明显。

安全及社会影响方面：跨线钢箱梁步履式平移顶推施工工艺将拼装、起吊、焊接及喷漆等工序全部固定在顶推作业平台及附近区域，与传统吊装方式相比，大幅度减小吊装及焊接等较危险工序的辐射范围，尤其是避免了主路位置的吊装及焊接工序，对钢箱梁下部行驶车辆安全性、舒适性等各方面影响降到最低、各种安全隐患大幅降低；同时顶推过程中能保证原有道路正常使用，社会效益明显。

参考文献：

[1]秦利升大型钢拱梁、钢箱梁施工用顶推设备[P].CN：ZL200920077758.X，2010.3.24

[2]余茂峰钢箱梁步履式多点连续顶推施工关键技术及设计要点探究[M]，公路交通技术，2015：02