橋梁工程中步履式頂推技術(shù)應(yīng)用

張軍、黃標(biāo)雄

（1.分宜縣交通運(yùn)輸局，江西分宜336600；2.贛州林標(biāo)建筑工程有限公司，江西贛州341000）

0 引言

橋梁工程作為大型系統(tǒng)工程，在項(xiàng)目開(kāi)展的階段對(duì)于橋梁的安全性和穩(wěn)定性要求非常高。就當(dāng)前現(xiàn)狀而言，在橋梁項(xiàng)目施工的階段為了能夠達(dá)到橋梁的建設(shè)需求，必須要綜合實(shí)際情況做好施工技術(shù)的合理選擇。步履式頂推技術(shù)作為橋梁建設(shè)領(lǐng)域中常見(jiàn)的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用具備一定的科學(xué)性，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁的科學(xué)作業(yè)。所以對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行總結(jié)分析，探尋出科學(xué)有效的技術(shù)方案意義重大。

1 技術(shù)概述

1.1 原理

頂推法是把梁體結(jié)構(gòu)在橋頭的部分進(jìn)行逐段澆筑或者拼裝連接施工，應(yīng)用千斤頂逐步的頂推作業(yè)，并且保證梁體結(jié)構(gòu)利用墩頂上的各個(gè)臨時(shí)支座安裝到規(guī)定位置上。該技術(shù)的工作原理是沿著橋梁縱向的方向后臺(tái)設(shè)置預(yù)制場(chǎng)，分節(jié)段開(kāi)展梁體的預(yù)制施工，縱向張拉預(yù)應(yīng)力筋之后，再應(yīng)用水平千斤頂進(jìn)行移動(dòng)，保證逐段安裝到規(guī)定的位置上，這樣的情況下才更換為正式的支座結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)施工原理分析發(fā)現(xiàn)，頂推法在橋梁結(jié)構(gòu)施工中，可以有效節(jié)約人力、物力等資源，施工速度得到提升，縮短項(xiàng)目施工工期，還能夠保證結(jié)構(gòu)橫截面有效的使用，避免給橋梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何的影響，切實(shí)提升橋梁工程的質(zhì)量水平。

1.2 優(yōu)勢(shì)

頂推施工技術(shù)和其他施工技術(shù)對(duì)比分析，該技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，具體包含如下幾點(diǎn)：首先，在橋梁工程的施工中，頂推法作用到單跨結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的頂推力要比橋梁的自重小很多，不會(huì)超過(guò)100 噸，因此，在施工中不會(huì)使用笨重的施工機(jī)械設(shè)備，結(jié)構(gòu)更加的輕便，操作也非常的簡(jiǎn)單，在運(yùn)輸和保養(yǎng)中，都有明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于提高施工的效率和水平有重要的作用。頂推法在施工中，不會(huì)對(duì)橋梁地基有過(guò)高的要求，所以可以使用的范圍比較廣，特別是在某些不需要封閉的施工路段，對(duì)于保證交通正常運(yùn)行有著極為重要的作用。其次，混凝土澆筑施工為頂推法施工的關(guān)鍵階段，該環(huán)節(jié)只需要應(yīng)用一套模板就能夠完成周轉(zhuǎn)施工，達(dá)到運(yùn)行的要求，不僅可以減少物料的使用，還能夠保證工程的質(zhì)量符合要求，保障項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)正常進(jìn)行。最后，在頂推法的橋梁施工中，施工現(xiàn)場(chǎng)比較集中是非常重要的特點(diǎn)，所以安全管理和控制尤為重要。較之其他施工方式來(lái)說(shuō)，頂推法施工的環(huán)境和施工條件方面也有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于保障項(xiàng)目的順利進(jìn)行有積極作用[1]。

2 工程概況

某橋梁工程結(jié)構(gòu)的跨度尺寸為157m，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式為下承式蝶形鋼結(jié)構(gòu)的形式，梁體的高度尺寸為3.3m，橋面設(shè)計(jì)寬度為34m，柱墩是V 型的結(jié)構(gòu)形式，基礎(chǔ)是鉆孔灌注樁。該橋項(xiàng)目在具體的施工中，河道的環(huán)境會(huì)給橋梁施工造成較大的影響，該橋梁工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用步履式頂推法進(jìn)行施工，實(shí)現(xiàn)整體鋼結(jié)構(gòu)的直接拼裝組合形成，再通過(guò)頂推支墩和步履式頂升滑移的設(shè)備對(duì)于各個(gè)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行頂推滑移處理，最終將其安裝到規(guī)定位置上形成橋梁的結(jié)構(gòu)。具體的施工中，總計(jì)需要布置18 個(gè)臨時(shí)支墩，分為9 組的形式。其中L8、L9 兩組設(shè)置在支墩河道結(jié)構(gòu)內(nèi)，L7 支墩布置在主線承臺(tái)的外側(cè)，上述三組臨時(shí)支墩為樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)部分，其他的臨時(shí)支墩均布置在岸上，作為擴(kuò)大基礎(chǔ)應(yīng)用。橋面的整體鋼結(jié)構(gòu)在施工前，要分析其與地面的高度，然后明確支架的高度。在橋梁工程的支架結(jié)構(gòu)設(shè)置中，選擇應(yīng)用的是φ800×（14-16）mm 的鋼管，箱梁墊是φ（200-300）×10mm 的鋼管制作，頂推支架應(yīng)用的是厚度20-30mm 的鋼板制作，然后組合形成整體的支架立柱形式。在河道內(nèi)部的L8、L9 臨時(shí)支墩制作工藝為鉆孔灌注樁的形式，和鋼管格構(gòu)柱組合形成整體的結(jié)構(gòu)，在棧橋搭設(shè)施工結(jié)束后，再在水內(nèi)開(kāi)展鉆孔灌注樁的施工。因?yàn)榕R時(shí)支墩對(duì)于水平荷載的承受性能是非常有限的，所以該橋梁項(xiàng)目應(yīng)用的是多點(diǎn)分散步履頂推施工方式，步距設(shè)定為0.75m，把頂推結(jié)構(gòu)部分直接設(shè)置在臨時(shí)支墩上，然后利用頂推摩擦力與反作用力抵消在臨時(shí)支墩上的水平荷載。施工單位結(jié)合頂推施工的特點(diǎn)，把頂升、平移、橫縱結(jié)構(gòu)制作整體形式，通過(guò)液壓泵站進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保頂推施工可以順利進(jìn)行。

3 步履式橋梁頂推法施工工藝

在橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)的階段，步履式頂推技術(shù)的應(yīng)用必須要按照工藝標(biāo)準(zhǔn)的原則進(jìn)行，首先需要做好電控系統(tǒng)的安裝，然后對(duì)頂推施工過(guò)程進(jìn)行科學(xué)管控保證各方面的工藝效果能夠滿足實(shí)際需求，以下對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行深入探究。

3.1 電控系統(tǒng)

為了使得千斤頂在施工環(huán)節(jié)，達(dá)到同步性、安全性的標(biāo)準(zhǔn)，施工單位組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行終端配電箱的設(shè)計(jì)，保證電控系統(tǒng)運(yùn)行功能和效果?？傠娐吩O(shè)計(jì)要根據(jù)接線圖安裝施工，保證步履式頂推系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一整體的控制，達(dá)到同步控制的要求；終端配電箱以及控制箱在設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)要求進(jìn)行單個(gè)頂推系統(tǒng)控制與系統(tǒng)急停控制，確保系統(tǒng)處于可控范圍內(nèi)。

3.2 頂推施工

首先需要將滑塊調(diào)整到設(shè)計(jì)起點(diǎn)的位置上，開(kāi)啟頂推系統(tǒng)，通過(guò)千斤頂?shù)捻斏龑⒘后w同步下落到滑塊結(jié)構(gòu)表面，水平千斤頂所形成的水平力會(huì)抵消摩擦力，讓梁體逐步的前進(jìn)0.75m 的步距行程；豎向千斤頂把梁體頂升2.0cm 的高度，和滑塊分離，把千斤頂調(diào)整到起點(diǎn)的位置上，將梁體頂升前進(jìn)0.75m 的距離，反復(fù)循環(huán)該頂升環(huán)節(jié)，保證各個(gè)環(huán)節(jié)的操作符合施工工藝的要求。梁體每前進(jìn)0.75m 的距離，都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力、穩(wěn)定性方面的分析，進(jìn)行系統(tǒng)方針模擬，計(jì)算確定支座反力、油壓支反力，保證各個(gè)參數(shù)值和既定的設(shè)計(jì)參數(shù)是相符的。把頂推系統(tǒng)安裝到規(guī)定位置上，安裝到各個(gè)臨時(shí)支墩的表面，再通過(guò)頂推法讓梁體逐步向前移動(dòng)，按照最不利工況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析，確保橋梁施工的質(zhì)量合格。此次橋梁項(xiàng)目施工時(shí)間為4d，梁體根據(jù)設(shè)定的軌跡移動(dòng)到規(guī)定位置上[2]。

3.3 落梁施工

通過(guò)上述步驟將梁體結(jié)構(gòu)頂推到設(shè)計(jì)部位之后，應(yīng)用豎向千斤頂保證梁體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定下降到設(shè)計(jì)位置上，這樣操作是非常方便快捷的，其應(yīng)用的是常規(guī)頂推技術(shù)中通用倒推以及抽換鋼板的施工技術(shù)。因?yàn)槁淞菏┕きh(huán)節(jié)讓整個(gè)梁體結(jié)構(gòu)處于永久的應(yīng)用狀態(tài)，所以落梁施工之后，其內(nèi)力是否處于最佳的狀態(tài)會(huì)直接影響整個(gè)橋梁工程的穩(wěn)定性。該項(xiàng)目在施工中，應(yīng)用的是Midas-Civil 軟件對(duì)于落梁應(yīng)力條件進(jìn)行迷你分析，并且不斷做出調(diào)整，直到整個(gè)梁體結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳應(yīng)力狀態(tài)，為工程質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。

3.4 頂推力分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算分析，本次橋梁項(xiàng)目的自重為25000kN，其與混凝土、不銹鋼板之間的摩擦系數(shù)為0.19 和0.26，在計(jì)算分析頂推力的過(guò)程中，把靜摩擦系數(shù)和鋼結(jié)構(gòu)與橡膠板之間的摩擦系數(shù)調(diào)整為0.05和0.3，和混凝土摩擦系數(shù)為0.20，此時(shí)就能夠計(jì)算確定步履式頂推施工環(huán)節(jié)的拉力為1542.48kN，通過(guò)配置6 臺(tái)推力1000kN 的千斤頂就可以達(dá)到工程的施工要求，為項(xiàng)目施工質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)[3]。

4 頂推過(guò)程中的重點(diǎn)控制點(diǎn)

4.1 觀測(cè)位移

墩頂水平位移和梁體中線偏移都會(huì)直接給位移量的觀測(cè)產(chǎn)生較大的影響，在前兩段頂推施工中，并未設(shè)計(jì)有側(cè)向限位的結(jié)構(gòu)，所以偏移的問(wèn)題較為常見(jiàn)，頂推環(huán)節(jié)應(yīng)該使用倒鏈或者千斤頂做出調(diào)整。在逐步頂推并且進(jìn)入到有側(cè)限位的位置上之后，位移控制就會(huì)更加的方便。墩頂位置觀測(cè)是重要的技術(shù)參數(shù)，確保其符合設(shè)計(jì)方案的要求，記錄最大位移偏移量參數(shù)，并且觀測(cè)推力作用之下的梁體移動(dòng)范圍，如果超出最大位移量參數(shù)，需要及時(shí)做出調(diào)整，以保證不會(huì)影響工程的質(zhì)量[4]。

4.2 施加頂推力

頂推力的大小直接受到各個(gè)墩頂支點(diǎn)反力的影響，所以要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的總摩擦力大小來(lái)計(jì)算確定千斤頂使用的數(shù)量，千斤頂牽引力大小受到各個(gè)支點(diǎn)反力以及摩擦力的影響，這些參數(shù)可以通過(guò)油表確定。頂推方式應(yīng)用千斤頂實(shí)現(xiàn)，在施工前，需要標(biāo)記好施工位置，逐步進(jìn)行頂推施工，通過(guò)總控臺(tái)對(duì)于各個(gè)泵站實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，一旦偏差嚴(yán)重，要隨時(shí)調(diào)整，確保各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的安裝尺寸精度合格[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁項(xiàng)目建設(shè)的階段中步履式頂推技術(shù)作為常用的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用效果非良好，因此得到了廣泛的應(yīng)用。在往后工程項(xiàng)目開(kāi)展時(shí)，需要按照橋梁工程項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)做好步履式頂推技術(shù)方案的優(yōu)化確定，同時(shí)在施工階段還需要要求作業(yè)人員嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范流程進(jìn)行操作，保證該技術(shù)的作用、效果能夠發(fā)揮出來(lái)，這樣才能夠推進(jìn)橋梁項(xiàng)目的有序開(kāi)展。