跨江大桥步履式顶推施工技术探索

肖珑

达濠市政建设有限公司赣州分公司 江西 赣州 341000

某跨江大桥工程北接创业路高架，蓉江新区段上跨滨江路后落地，与黄金路形成平面交叉, 桩号范围为K7+052～K7+918。桥梁工程桩号范围K7+052～K7+818，主要包括主线高架（主桥、引桥）、1对非机动车坡道桥及4座人行梯道。全桥支撑体系为五跨连续支撑体系,拱梁固结。吊杆区主梁荷载经由吊杆传递至拱肋最后通过拱脚将荷载传递至支座；非吊杆区荷载经由主梁传递至支座。桥墩采用柱式墩，基础采用承台+桩基础。在该跨桥大桥工程施工中采用了步履式顶推技术。本文将对步履式顶推施工技术原理以及施工技术要点进行分析研究。

1 步履式顶推施工技术原理分析

步履式顶推系统通常包括主控台、顶推千斤顶以及顶推泵站这三个主要构成部分。在顶推施工中，其控制过程是核心技术[1]。步履式顶推系统主要采用行程开关作为动作传感元件，其能够向主控台发送顶推千斤顶的活塞位置。当位置信号被主控台接收后，主控台将对其进行逻辑组合并向顶推泵站发出指令。顶推泵站则根据主控台指令利用电磁换向阀对顶推千斤顶动作加以控制。步履式顶推系统的现场控制器能够满足就地控制以及远程控制的要求。在施工时应在所有主桥墩以及临时墩上分别设置现场控制器和通信网络，以确保主控台、现场控制器之间通信稳定顺畅。设置于主控台的主控计算机在接收到各传感器所采集传输的压力以及位移信号后，可以自动按照预设控制程序以及算法进行处理分析，自主确定油缸动作顺序，使集群千斤顶能够保持工作的协调性。同时主控计算机系统还能够对比例阀开口大小以及驱动油缸伸缩缸对伸缸进行自动控制，以达到同步控制千斤顶的目的。

2 步履式顶推施工技术流程分析

通过步履式顶推技术进行跨江大桥钢梁的顶推平移施工时，应首先在岸上完成顶推装置以及垫梁的拼装，之后应通过控制系统控制顶升千斤顶油缸使其达到活塞的设定行程，利用顶推装置顶升钢梁，并使其与垫梁之间保持约2cm的间距[2]。然后应同步控制千斤顶油缸，并利用推动移位器按照预设活塞行程向前移动钢梁至预定位置。在确认钢梁已顶推到位后，应控制千斤顶活塞缩缸回程，在垫梁上落放钢梁，完成力系转换。此时，应控制千斤顶收缸回程至其原始状态。通过以上工序即可完成一个顶推行程，重复这一循环施工过程，直至完成全部钢梁顶推施工。

3 跨江大桥步履式顶推施工技术要点分析

3.1 某跨江大桥步履式顶推施工技术方案

某跨江大桥钢梁采用了多点连续步履式顶推施工技术，顶推平台以及临时墩应安装在L 1-L 1 2 墩、CYL174(L14)、CYL175(L13)之间，并应将顶推设备设置于平台上，施工时应利用顶推平台完成逐段焊接以及顶推作业。顶推施工应通过多点多台顶推设备开展同步顶推施工，逐段向前顶推钢梁，并重复该循环过程，直至钢梁前移至设计位置。某跨江大桥钢梁顶推总长度约为375m，应首先以手动操作方式通过顶推系统牵引启动主梁滑移，再转换至自动运行模式，自动进行主梁的连续顶推作业。在自动顶推过程中应对顶推过程中最大以及最小油压值进行监测记录，并应通过主动式中轴线监控系统实时监控钢梁顶推中轴线，一旦发现误差超出允许范围时应利用限位装置加以调整。

3.2 某跨江大桥步履式顶推各施工工序技术分析

3.2.1 安装顶推设备施工技术要点

某跨江大桥工程采用了多点整体顶推的钢梁安装施工方式，在安装顶推设备时应沿桥方向布置，各组顶推墩上分别安装2台顶推装置，共设置顶推设备24套，以实现同时顶推施工。

3.2.2 安装泵站施工技术要点

在安装液压泵站时应根据顶推速度要求合理确定压油缸种类以及数量，以确保泵站流量能够满足同步顶推施工的实际需要[3]。在布置液压泵站时应尽量将油管管路长度缩短，就近布置。由于本次施工中所采用的泵站单台重量达到了3吨左右，因此在吊装时所使用钢丝绳的直径应达到20mm以上，且应同时设置2根。根据施工技术方案，本次施工中采用了TX-Q40X2/2P/4T/1M型号的顶推双泵泵站。顶推泵站应安装在现场所有临时墩的地面一侧。在顶推油缸与液压泵站间应采用高压软管相互连接，且应将液控单向阀安装在顶推油缸上，以避免油管爆裂而出现时速下滑的情况。为保证设备受力和摩擦系数能够达到施工要求，各液压油路应保持相对的独立性，以便对泵站压力以及流量等指标参数进行单独控制。

3.2.3 安装控制系统施工技术要点

为保证步履式顶推施工的顺利进行，施工人员应将行程传感器安装于该桥梁工程L8墩的顶推设备竖向方向上，以便对顶升行程进行监测。同时，还应沿设备水平方向进行行程传感器的安装，以监测顶推施工中的滑移行程。施工人员还应将压力传感器安装于顶升油缸大腔侧，以实现对顶推点压力的动态监测。在完成传感器的安装后，应确保所有传感器均能够与相应通讯模块连接通常，之后再将其与计算机控制系统相连，以便进行整体联调联试。

3.2.4 连接顶推设备施工技术要点

在本次顶推施工过程中，每2台顶推设备由1台液压泵站驱动。施工人员应用两根25m油管相连竖向油缸，并用两根3m油管将泄漏与两个导向油缸分别串连连接。各平推油缸均应通过用两根3m油管连接分流阀。同时，还应用两根25m油管连接导向油缸相连，并采用串联方式连接泄漏和竖向油缸。此外，应用三通从两个导向油缸分出连接，并采用串联方式连接泄漏和左导。顶推施工中所使用的12台液压泵站以及24台液压顶推设备均由1台控制柜控制，施工人员应将所有电气电路连接就位。

3.2.5 顶推施工技术要点

在将所有顶推设备连接就位后，施工人员应在临时墩中心处安装顶推设备，以便于进行钢梁起顶以及纵移顶推施工。根据某跨江大桥钢梁顶推施工的实际需要以及施工技术方案要求，本次施工中所采用的顶推设备的竖向调节能力应达到200mm以上，水平纠偏能力应达到50mm以上，且应具备横向限位功能。结合该桥梁工程施工工期要求，在本次顶推施工中选择了步履式450设备。在安装450设备施工时，应首先通过25吨汽车吊在支架上吊装设备下部滑移分配梁，之后再在滑移分配梁上吊装设备上部油缸。在吊装整体设备时应同时采用2台5吨导梁葫芦，并应在设备下方内侧设置好垫块，重复这一过程直至设备全部安装到位。

由于本次施工中采用了自重较重且体积庞大的抄垫材料，为了避免对顶推设备的正常运行以及操作人员的观察视线造成干扰，不得将过多抄垫材料堆放在操作平台上。各墩在施工过程中应按照抄垫量控制表中所确定抄垫材料量以浮吊转运方式提前堆放在临时墩上，以满足施工需要。在完成一个批次的待墩顶抄垫施工后，再将下一批次抄垫材料存放在临时墩上。在置换500mm以及1000mm钢墩施工时，应采用吊车或者浮吊船吊装钢墩，之后再通过手拉葫芦将钢墩拉拽至垫梁上进行安装作业。

抄垫临时垫梁垫块是步履式顶推施工中的重要技术环节。施工人员应应按照抄垫量控制表要求，采用厚度为20mm的钢板逐步抄垫临时垫梁，且应将20mm橡胶皮抄垫在钢板顶面。如果抄垫钢板的实际抄垫高度超过200mm时，应利用顶推设备将钢梁顶起，使钢梁脱空于临时垫梁上的抄垫钢板，并将200mm厚度抄垫钢板拆除，改用规格为500*300*200的钢墩垫块。在抄垫块上也应抄垫钢板，且用20mm厚橡胶皮抄垫钢板顶面。如果抄垫块顶面钢板的实际抄垫厚度超过200mm时，应通过顶推设备将钢梁顶起受力，使其脱空于临时垫梁上钢板，并将厚度为200mm的抄垫钢板拆除，改为设置钢墩垫块。之后再用落梁拧紧固定钢墩垫块。这一过程应循环重复，直至抄垫高度达到500mm以上。此时应将用500mm高的Φ820管桩垫墩取代临时垫梁顶面钢墩及钢板，施工人员应将钢筒焊接固定在临时垫梁顶面上，且应将钢板和橡胶皮设置在垫墩上。 施工人员应继续在500mm高钢筒垫墩上开展钢板抄垫作业，并应在钢板厚度达到200mm后再用500*300*200规格的垫块置换钢板，之后用螺栓连接垫块和钢筒，将其拧紧固定。然后应继续在垫块顶面进行抄垫钢板施工，且每当抄垫厚度达到200mm时均应用垫块置换钢板。当垫块与钢板的总抄垫厚度达到500mm以上后，应用第二层高度500mm的钢筒对垫块以及钢板加以置换，钢筒之间仍应用螺栓连接固定。

在完成上述施工后，施工人员仍需继续在钢筒上进行钢板抄垫施工，并在按照每200mm的厚度标准进行一次垫块置换，直至抄垫达到1800mm的高度标准。此时应分别拆除第二层500mm和800mm高钢筒，并用高度1m的820钢筒进行置换，且应将垫块以及厚度为100mm的钢板设置在钢筒顶面。之后用螺栓拧紧各抄垫钢筒以及垫块，并将橡胶皮设置于最顶面。

在顶推进程中，施工人员应继续进行抄垫钢板施工，并应在钢板厚度每达到200mm高度时均用垫块进行置换。在垫块厚度达到600mm以上后，则应用高度为500mm的钢筒以及高度为100mm的钢板对垫块进行置换。施工人员应按照抄垫量控制表要求进行抄垫钢板施工，并在抄垫钢厚度板每达到200mm时进行一次垫块置换，重复这一过程直至抄垫高度与桥梁工程各墩抄垫最大设计高度相一致。

在该桥梁工程的各墩抄垫施工中，应根据顶推线形设计标准控制各墩标高。在完成临时墩安装施工后，施工人员应对所各临时墩的垫梁顶面标高进行测量，以便对抄垫量控制表中的初始值进行相应的调整。抄垫施工主要包括以下施工环节。首先应随着钢梁顶推进程逐步进行钢板抄垫施工。当钢板抄垫厚度达到200mm以上时应将高度为200mm钢板拆除，应用高度为200mm的垫块抄垫。之后应继续用20mm厚的钢板抄垫，并在抄垫钢板高度达到200mm时用200mm高垫块置换，垫块抄垫层数应达到4层。此时应将4层高度为200mm的垫块拆除，并通过吊车将500mm高钢墩起吊至安装位置附近，再用手拉葫芦等将其拉拽到临时垫梁上，以便进行安装施工。在固定钢墩施工时应采用焊接技术，且应在其上方设置高度为200mm垫层。在继续钢板抄垫施工时，施工人员应在钢板抄垫高度每达到200mm后均用垫块进行厚置换，且垫块抄垫层数应达到4层。之后应将4层垫块逐一拆除，并综合应用吊车以及手拉葫芦完成钢墩的起吊安装作业，然后用螺栓连接两层钢墩，将其拧紧固定。下一步仍需继续进行钢板抄垫施工，统一应按照200m厚度标准进行垫块与钢板的置换，且垫块抄垫应控制在4层。在对4层垫块进行拆除作业时应采用人工方式，之后再利用吊车将垫块下方的钢墩拆除。在钢墩吊装施工时可以采用吊车以及手拉葫芦，确保其安装施工能够顺利进行。施工人员应用螺栓将钢墩拧紧固定，并再其上方设置钢板和厚度为200mm的垫块。施工人员应重复这一过程，直至完成全部临时垫梁垫块的抄垫施工。

在步履式顶推施工过程中，顶推设备下的抄垫垫块施工也是施工技术中的重点环节。施工人员应准确掌握其技术要点，提高施工质量，保证施工安全。顶推设备在竖向方向上的油缸顶升行程应控制在300mm，且顶升油缸伸缸行程的增加与抄垫高度应保持同步。当伸缸行程达到150mm以上后，施工人员应下落钢梁，并将顶推设备脱空钢梁，二者间距应控制在约1cm。之后施工人员应在顶升油缸下方用规格为800*800*200的垫块抄垫。施工时可以在桥面剪力钉位置挂设吊带，并采用手拉葫芦方式将垫块起吊安装，并应采用焊接方式将垫块和受力分配梁固定牢固。当垫块抄垫层数达到2层以上后，施工人员应固定好顶推设备以及垫块，并应将七字钢板焊接在顶层垫块顶面。施工人员在垫块顶面指定位置固定好顶升油缸后，如需抄垫块，应解除顶层垫块螺栓，收起顶升油缸，之后再将垫块抄垫于顶层垫块与和下层垫块之间。

3.2.6 顶推纠偏施工技术要点

在钢梁顶推过程中，施工人员应对钢梁横向偏位情况进行实时监测。一旦发现偏位达到20mm以上时，应及时调整偏位。纠偏操作时应顶升钢梁使并钢梁向前移动，此时再将横向调节油缸启动，以便在钢梁前进过程中利用横向调节油缸对钢梁进行横向调节。施工人员应动态并监控钢梁横向调节数据。如发现横向偏移量被控制在10mm时，可以停止横向调整继续顶推作业。如横向偏移量仍超过10mm时，则应判断横向油缸存在行程不足的情况，应在下一行程中继续进行横向调节，直至横向偏位符合施工技术标准。

3.2.7 卸载及落梁施工技术要点

在该桥梁工程的落梁施工中采用的是整联落梁方式。施工单位应在落梁前做好施工测量工作，在落梁过程中则应动态监测钢梁与各支座之间的高差，并通过逐块抽取钢垫板作为应急保护措施，以确保落梁施工能够一次性成功就位。

4 总结

与传统施工技术相比,步履式顶推施工拘束由于滑动面全程均处在顶推设备的滑箱与滑道间位置，有效减少对桥梁结构的影响，且有利于桥墩以及桥梁整体结构受力水平的改善，具有更好的安全性和平稳性，同时也便于在施工过程中对轴线进行调整，因此,步履式顶推施工技术在跨江大桥工程的施工建设中得到了越来越广泛的应用。施工单位应不断总结施工经验，熟练掌握步履式顶推技术要点，以提高施工技术水平和施工质量。