上跨既有线宽体大吨位箱梁顶推技术

燕秋

摘要： 本文结合工程实践，对上跨既有线宽体大吨位箱梁的顶推技术进行研究，通过建立结构分析模型，对施工阶段的箱梁、导梁等结构进行分析及验算，根据验算结果对各结构参数进行调整及优化。并在施工中采用了最新的同步顶升液压系统。最终顺利完成本项目宽体大吨位箱的顶推施工。

Abstract： Based on the engineering practice， this paper studies the jacking technology of wide large-tonnage box girder overcrossing the existing line. Through the establishment of structure analysis model， the box girder and guide beam are analyzed and checked. The structural parameters were adjusted and optimized. And the latest synchronous lift hydraulic system is used in the construction. Finally the jacking construction of the wide large-tonnage box girder overcrossing the existing line is successfully completed.

关键词： 箱梁；顶推；宽体；大吨位；关键技术

Key words： box girder；jacking；wide；large tonnage；key technology

中图分类号：U448.21+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0131-03

0 引言

顶推法为在桥跨后部设置梁体施工场地，进行梁体的逐段浇筑或拼装，每施工一个节段，即用水平液压千斤顶纵向顶推，梁体通过前方墩顶的临时滑动支座，将梁段逐节向前纵移，梁体全部顶推到位后，更换支座及落梁，完成梁体施工。

梁体顶推法施工，具有设备简单、过程平稳，低噪声等特点，通常在跨越峡谷、深河、公路及铁路等桥梁的等截面预应力砼连续梁中采用，也可用于斜拉桥、拱桥等复杂结构。或高架桥和同曲率的曲线桥和坡桥。可不中断桥下交通或通航，避免大量脚手架的使用。

对于宽体及大吨位箱梁顶推，在设备选用、场地设置、临时墩设计、千斤顶同步及质量保证等方面均较普通顶推而言要复杂得多。本项目施工时对宽体及大吨位箱梁顶推进行全面深入的研究，本文对所取得的研究成果及施工关键技术进行了描述，希望能给类似项目施工提供一些帮助与借鉴。

1 工程概况

简蒲高速公路永丰枢纽互通式立交主线1#桥为分离式桥梁。第4联上跨成昆铁路及其在建复线，结构形式为26+26+26m斜交预应力砼连续箱梁，连续箱梁采用4箱室、直腹板截面型式，其中右幅桥梁宽度19.734～23.672m，左幅桥梁宽度18.75m。梁高1.8m。

受与铁路电气化接触网的安全距离（箱梁底距接触网垂直高度1.4m）、施工条件等的限制，如采用常规支架、挂篮悬浇等施工方法施工，安全性差，施工难度大，最终确定采用整体性好、安全性高、整体受力性能佳及对铁路运营影响小的顶推跨越方案。

2 顶推整体方案

箱梁预制及顶推平台位于13#墩至18#墩两跨主线上。左右半幅对称布置，半幅顶推（预制）平台长50m，宽25m。顶推（预制）平台横桥向按设计做好2%的横坡，纵向设置1.6%的纵坡。采用砼桩基础及钢管柱结合满堂式脚手架作为顶推（预制）平台支撑系统。本项目顶推施工平面布置见图1。

结合箱梁尺寸，通过对比及分析，确定采用单点集中顶推就位方式，此方法避免了多点顶推时千斤顶同步控制复杂的难题（因为宽体箱梁，如果千斤顶不能同步，将对梁体产生较大的扭曲应力，容易引起梁体破坏），同时减少了预埋件及千斤顶等施工设备的数量。用（4台/右幅，3台/左幅）TX100D自动连续千斤顶牵引。

57m连续箱梁预制完成后，在13～18#墩、临时墩墩顶布置滑动支座、墩顶及临时墩墩顶连续梁腹板两侧布设横向限位设施，在（左幅15#墩/右幅14#墩）设置牵引点；箱梁前端安装前导梁，尾端设置型钢后锚反力点，牵引端通过纵向18-？准15.24mm高强度低松弛钢绞线与后锚反力点连接，顶推时由中心控制台集中进行程控制。

顶推时梁体在滑道梁上滑移，滑道梁固定于永久及临时墩上。在箱梁与滑道之间放置MGE板以减少顶推摩阻力。当梁体纵轴线偏离设计值5mm时，及时在纠偏顶上调节。

由18#墩向13#墩方向顶推，按左、右幅安排同时施工，通过铁路上方，须经过铁路部门审批，要点封锁线路进行施工。并在导梁下部设置防电屏蔽设施，确保行车及施工安全。

顶推到位后拆除滑动支座，安装正式支座，起顶落梁就位。

因在顶推施工阶段，梁体及导梁正负弯矩反复出现，施工前采用Super线性静力程序，对箱梁及导梁在顶推阶段的最不利状态进行分析计算，根据分析结果，多次对导梁结构及长度、推力施加方式、临时支墩布置进行调整和优化，以控制梁体承受的最大弯曲应力，确保梁体结构安全。

3 顶推箱梁预制

在临时墩、永久墩之间搭设满堂式脚手架，作为箱梁施工的承重结构。箱梁底板高度较滑道梁高30cm，以便调整梁体底板标高及后续安装滑道板。

箱梁底板安装前，按设计要求安装就位滑道梁。并与临时墩、永久墩固结；在箱梁底板钢筋绑扎前，腹板位置预埋通长不锈钢板，作为梁体滑道。

钢筋绑扎完成后，砼浇筑前，埋设前导梁、后锚点预埋件。

梁砼浇注完成且预应力束张拉后，开始进行顶推施工系统的安装工作。

4 顶推施工工艺及技术关键

4.1 顶推力、顶升力计算及千斤顶配置

以左幅为例进行计算。

①全部荷载计算。

梁体砼1116m3×2.5+前导梁重55T+顶推千斤顶1T（3台）+人机重量0.2T/m2×1182.75m2+防撞墙砼0.54×50×2.5=3150.1T。

②顶推力计算及千斤顶配置。

按摩擦阻力0.1计算。顶推力为315T。配置3台200T顶推千斤顶，满足要求。

③顶升力计算及千斤顶配置。

配置22台顶升千斤顶，其中6台250T千斤顶，16台200T千斤顶。合计最大顶升力4700T。满足顶升力要求。

4.2 滑道梁安装施工

滑道梁、墩顶双层支撑梁在顶推（预制）平台安装时同时安装，滑动支座（滑块）、不锈钢板、橡胶四氟滑板在模板拆除完毕后安装。滑移系统安装到位后，逐渐将箱梁降落至滑动支座上，形成箱梁顶推状态。

滑道顶面尺寸2000×800mm，滑道梁与墩顶钢立柱顶面、砼桥墩顶预埋件焊接，在不锈钢钢板与滑块之间涂抹硅脂油，用不锈钢铁皮将滑块顶严密覆盖，以确保施工不对滑道造成污染及破坏。滑道钢板的纵向两端设置成向下的斜面以便顶推过程中顺利塞入四氟乙烯滑块，坡面处填干硬沙以利于拆模后能顺利掏出。

桥墩、临时墩墩上滑动支座标高按桥梁设计实际纵横坡进行控制，要求误差不超过1mm，单幅横断面人左、中、右滑动支座标高误差不超过0.5mm，相对误差不超过1mm，滑道安装示意见图2。

4.3 顶、落梁施工

在落梁时，每个千斤顶旁配备落梁限位钢板。钢板每块厚20mm。在千斤顶顶面和限位钢板间垫放防滑移橡胶垫块。防止梁体在顶、落过程中滑移。

顶落梁施工时，确保千斤顶同步性是非常关键的。如果千斤顶不能同步，使箱梁产生发扭曲，对于宽体箱梁而言，容易出现局部扭曲应力过大而使梁体损坏。通常的顶推控制系统难以真正确保对千斤顶进行同步控制。在此项目中采用了“海力”牌多点同步顶升液压系统，该系统是将液压顶升系统、计算机PLC信号处理、位移监控技术进行集成与统一控制，其顶升和降落精度误差不超过±0.5mm，能达到安全与高效的桥梁顶升的目的。

4.4 前导梁设计

前导梁是为了减少顶推过程中箱梁大悬臂状态下的挠度过大、提前到达前方墩位形成支撑点。施工时对箱梁与导梁组成的整体、导梁自身进行受力状态分析和内力计算，不仅确保导梁本身结构安全。且确保采用合理的导梁长度，使主梁最大悬臂负弯矩和营运阶段的支点负弯矩基本相近。

经采用Super线性静力程序进行承载计算及分析，得到的最优前导梁安装净长度为15m。

导梁采用钢板焊接成箱型结构，设计考虑采用变刚度，由根部上部向端部逐渐减小。导梁与连续箱梁纵向通过梁体内预埋？准32精轧螺纹钢联结。导梁分两节拼装完成。前导梁结构见图3。

4.5 侧向限位施工

在梁体两侧设置侧向限位装置防止梁体在顶推时横移，限位装置与墩顶预埋件焊接连接。结构见图4。

虽然理论计算结果表明，仅在桥墩上设置限位装置，其侧向限位约束力满足设计要求，但施工时不是每个限位同时均匀受力，会出现单个限位受力超出计算值的情况。故在临时墩上增设限位装置。

4.6 钢绞线安装及顶推系统调试

在钢绞线端头套和引线套，逐条从后部千斤顶的穿心孔向前顶方向穿入，再顺次穿过牵引装置上。安装时要注意调整千斤顶及牵引装置上的前后工具锚，使锚孔对正。穿好的钢绞线要顺直，不交叉、不打绞、不扭转，左、右旋均布，不得拆、碰行程开关组件。

钢绞线安装并经检查满足要求后，预紧钢绞线并使其松紧程度大致相同。

顶推系统安装完成后先进行空载试验，模拟所有动作，以检查设备是否正常工作。

4.7 顶推施工工艺

①顶推前全面检查设备装置，要确保电路完好，各设备运行正常，通讯畅通，各岗位操作人员就位，专职监控及量测人员就位，对钢绞线进行预紧，顶推力值计算完成，制定顶推力施加方案并进行交底。

②正式顶推前，点动运行顶推系统2～3次，以检查系统各设备进行运行良好。

③按单点集中顶推，施工时使用能够根据摩阻力变化而自动调整拉力的控制系统，以确保顶推纵移速度均匀。施工时顶推速率按6m～12m/h进行控制。

④顶推过程及时更换滑板非常关键，每个墩顶安排专人进行滑板的更换，滑板要各块紧贴，不锈钢底板与滑道间不能出落空，滑板要完整无损，损坏时要及时替换。

4.8 测量控制

监测人员顶推全程要密切监控量测梁体中心偏位、梁体两端梁面标高、各墩偏位等情况。出现梁体中心偏位时，要立即利用侧向限位装置上的纠偏顶实施纠偏。

监测人员将临时墩的墩顶瞬间偏位作为重点进行监测，一旦发现偏位超值，立即停止施力，重新调整后再施力纵滑，以确保将临时墩偏位控制在设计要求范围内。

5 施工技术措施

①在顶推期间，安排专业的液压、电控技术人员监控千斤顶、泵站和主控台的运行状况。并重点监控自动连续千斤顶前后两套夹持器的持力转换效率。

②顶推期间密切注意滑板磨损情况，并准备顶升千斤顶以更换滑板。

③测量技术人员随时观测箱梁是设置的观测点的坐标变化情况，以指导现场顶推的施工。

④最后2m的顶推改为手动控制，以点动的形式施加顶力慢速纵滑。并在桥墩上设立限位装置，严防梁体顶推过头。

6 结束语

顶推施工是一项复杂的系统工程，虽然在理论上已是非常成熟的，但针对本桥宽体大吨位箱梁顶推，受到众多复杂因素的影响，在施工阶段要充分考虑各种因素的影响，根据实际情况进行工况分析、验算，根据分析进行调整及优化，并在施工时精心组织实施，方能达到预定的目标。

参考文献：

[1]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京：中人民交通出版社，2001.

[2]吕京晖.桥梁箱梁顶推施工原理、方法及关键技术[S].中国新技术新产品，2011（6）.

[3]周密，周丰.桥梁建设中顶推施工法的应用[S].科技信息，2010（9）.