跨江大橋步履式頂推施工技術(shù)探索

肖瓏

達濠市政建設(shè)有限公司贛州分公司 江西 贛州 341000

某跨江大橋工程北接創(chuàng)業(yè)路高架，蓉江新區(qū)段上跨濱江路后落地，與黃金路形成平面交叉, 樁號范圍為K7+052～K7+918。橋梁工程樁號范圍K7+052～K7+818，主要包括主線高架（主橋、引橋）、1對非機動車坡道橋及4座人行梯道。全橋支撐體系為五跨連續(xù)支撐體系,拱梁固結(jié)。吊桿區(qū)主梁荷載經(jīng)由吊桿傳遞至拱肋最后通過拱腳將荷載傳遞至支座；非吊桿區(qū)荷載經(jīng)由主梁傳遞至支座。橋墩采用柱式墩，基礎(chǔ)采用承臺+樁基礎(chǔ)。在該跨橋大橋工程施工中采用了步履式頂推技術(shù)。本文將對步履式頂推施工技術(shù)原理以及施工技術(shù)要點進行分析研究。

1 步履式頂推施工技術(shù)原理分析

步履式頂推系統(tǒng)通常包括主控臺、頂推千斤頂以及頂推泵站這三個主要構(gòu)成部分。在頂推施工中，其控制過程是核心技術(shù)[1]。步履式頂推系統(tǒng)主要采用行程開關(guān)作為動作傳感元件，其能夠向主控臺發(fā)送頂推千斤頂?shù)幕钊恢?。?dāng)位置信號被主控臺接收后，主控臺將對其進行邏輯組合并向頂推泵站發(fā)出指令。頂推泵站則根據(jù)主控臺指令利用電磁換向閥對頂推千斤頂動作加以控制。步履式頂推系統(tǒng)的現(xiàn)場控制器能夠滿足就地控制以及遠(yuǎn)程控制的要求。在施工時應(yīng)在所有主橋墩以及臨時墩上分別設(shè)置現(xiàn)場控制器和通信網(wǎng)絡(luò)，以確保主控臺、現(xiàn)場控制器之間通信穩(wěn)定順暢。設(shè)置于主控臺的主控計算機在接收到各傳感器所采集傳輸?shù)膲毫σ约拔灰菩盘柡?，可以自動按照預(yù)設(shè)控制程序以及算法進行處理分析，自主確定油缸動作順序，使集群千斤頂能夠保持工作的協(xié)調(diào)性。同時主控計算機系統(tǒng)還能夠?qū)Ρ壤y開口大小以及驅(qū)動油缸伸縮缸對伸缸進行自動控制，以達到同步控制千斤頂?shù)哪康摹?/p>

2 步履式頂推施工技術(shù)流程分析

通過步履式頂推技術(shù)進行跨江大橋鋼梁的頂推平移施工時，應(yīng)首先在岸上完成頂推裝置以及墊梁的拼裝，之后應(yīng)通過控制系統(tǒng)控制頂升千斤頂油缸使其達到活塞的設(shè)定行程，利用頂推裝置頂升鋼梁，并使其與墊梁之間保持約2cm的間距[2]。然后應(yīng)同步控制千斤頂油缸，并利用推動移位器按照預(yù)設(shè)活塞行程向前移動鋼梁至預(yù)定位置。在確認(rèn)鋼梁已頂推到位后，應(yīng)控制千斤頂活塞縮缸回程，在墊梁上落放鋼梁，完成力系轉(zhuǎn)換。此時，應(yīng)控制千斤頂收缸回程至其原始狀態(tài)。通過以上工序即可完成一個頂推行程，重復(fù)這一循環(huán)施工過程，直至完成全部鋼梁頂推施工。

3 跨江大橋步履式頂推施工技術(shù)要點分析

3.1 某跨江大橋步履式頂推施工技術(shù)方案

某跨江大橋鋼梁采用了多點連續(xù)步履式頂推施工技術(shù)，頂推平臺以及臨時墩應(yīng)安裝在L 1-L 1 2 墩、CYL174(L14)、CYL175(L13)之間，并應(yīng)將頂推設(shè)備設(shè)置于平臺上，施工時應(yīng)利用頂推平臺完成逐段焊接以及頂推作業(yè)。頂推施工應(yīng)通過多點多臺頂推設(shè)備開展同步頂推施工，逐段向前頂推鋼梁，并重復(fù)該循環(huán)過程，直至鋼梁前移至設(shè)計位置。某跨江大橋鋼梁頂推總長度約為375m，應(yīng)首先以手動操作方式通過頂推系統(tǒng)牽引啟動主梁滑移，再轉(zhuǎn)換至自動運行模式，自動進行主梁的連續(xù)頂推作業(yè)。在自動頂推過程中應(yīng)對頂推過程中最大以及最小油壓值進行監(jiān)測記錄，并應(yīng)通過主動式中軸線監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控鋼梁頂推中軸線，一旦發(fā)現(xiàn)誤差超出允許范圍時應(yīng)利用限位裝置加以調(diào)整。

3.2 某跨江大橋步履式頂推各施工工序技術(shù)分析

3.2.1 安裝頂推設(shè)備施工技術(shù)要點

某跨江大橋工程采用了多點整體頂推的鋼梁安裝施工方式，在安裝頂推設(shè)備時應(yīng)沿橋方向布置，各組頂推墩上分別安裝2臺頂推裝置，共設(shè)置頂推設(shè)備24套，以實現(xiàn)同時頂推施工。

3.2.2 安裝泵站施工技術(shù)要點

在安裝液壓泵站時應(yīng)根據(jù)頂推速度要求合理確定壓油缸種類以及數(shù)量，以確保泵站流量能夠滿足同步頂推施工的實際需要[3]。在布置液壓泵站時應(yīng)盡量將油管管路長度縮短，就近布置。由于本次施工中所采用的泵站單臺重量達到了3噸左右，因此在吊裝時所使用鋼絲繩的直徑應(yīng)達到20mm以上，且應(yīng)同時設(shè)置2根。根據(jù)施工技術(shù)方案，本次施工中采用了TX-Q40X2/2P/4T/1M型號的頂推雙泵泵站。頂推泵站應(yīng)安裝在現(xiàn)場所有臨時墩的地面一側(cè)。在頂推油缸與液壓泵站間應(yīng)采用高壓軟管相互連接，且應(yīng)將液控單向閥安裝在頂推油缸上，以避免油管爆裂而出現(xiàn)時速下滑的情況。為保證設(shè)備受力和摩擦系數(shù)能夠達到施工要求，各液壓油路應(yīng)保持相對的獨立性，以便對泵站壓力以及流量等指標(biāo)參數(shù)進行單獨控制。

3.2.3 安裝控制系統(tǒng)施工技術(shù)要點

為保證步履式頂推施工的順利進行，施工人員應(yīng)將行程傳感器安裝于該橋梁工程L8墩的頂推設(shè)備豎向方向上，以便對頂升行程進行監(jiān)測。同時，還應(yīng)沿設(shè)備水平方向進行行程傳感器的安裝，以監(jiān)測頂推施工中的滑移行程。施工人員還應(yīng)將壓力傳感器安裝于頂升油缸大腔側(cè)，以實現(xiàn)對頂推點壓力的動態(tài)監(jiān)測。在完成傳感器的安裝后，應(yīng)確保所有傳感器均能夠與相應(yīng)通訊模塊連接通常，之后再將其與計算機控制系統(tǒng)相連，以便進行整體聯(lián)調(diào)聯(lián)試。

3.2.4 連接頂推設(shè)備施工技術(shù)要點

在本次頂推施工過程中，每2臺頂推設(shè)備由1臺液壓泵站驅(qū)動。施工人員應(yīng)用兩根25m油管相連豎向油缸，并用兩根3m油管將泄漏與兩個導(dǎo)向油缸分別串連連接。各平推油缸均應(yīng)通過用兩根3m油管連接分流閥。同時，還應(yīng)用兩根25m油管連接導(dǎo)向油缸相連，并采用串聯(lián)方式連接泄漏和豎向油缸。此外，應(yīng)用三通從兩個導(dǎo)向油缸分出連接，并采用串聯(lián)方式連接泄漏和左導(dǎo)。頂推施工中所使用的12臺液壓泵站以及24臺液壓頂推設(shè)備均由1臺控制柜控制，施工人員應(yīng)將所有電氣電路連接就位。

3.2.5 頂推施工技術(shù)要點

在將所有頂推設(shè)備連接就位后，施工人員應(yīng)在臨時墩中心處安裝頂推設(shè)備，以便于進行鋼梁起頂以及縱移頂推施工。根據(jù)某跨江大橋鋼梁頂推施工的實際需要以及施工技術(shù)方案要求，本次施工中所采用的頂推設(shè)備的豎向調(diào)節(jié)能力應(yīng)達到200mm以上，水平糾偏能力應(yīng)達到50mm以上，且應(yīng)具備橫向限位功能。結(jié)合該橋梁工程施工工期要求，在本次頂推施工中選擇了步履式450設(shè)備。在安裝450設(shè)備施工時，應(yīng)首先通過25噸汽車吊在支架上吊裝設(shè)備下部滑移分配梁，之后再在滑移分配梁上吊裝設(shè)備上部油缸。在吊裝整體設(shè)備時應(yīng)同時采用2臺5噸導(dǎo)梁葫蘆，并應(yīng)在設(shè)備下方內(nèi)側(cè)設(shè)置好墊塊，重復(fù)這一過程直至設(shè)備全部安裝到位。

由于本次施工中采用了自重較重且體積龐大的抄墊材料，為了避免對頂推設(shè)備的正常運行以及操作人員的觀察視線造成干擾，不得將過多抄墊材料堆放在操作平臺上。各墩在施工過程中應(yīng)按照抄墊量控制表中所確定抄墊材料量以浮吊轉(zhuǎn)運方式提前堆放在臨時墩上，以滿足施工需要。在完成一個批次的待墩頂抄墊施工后，再將下一批次抄墊材料存放在臨時墩上。在置換500mm以及1000mm鋼墩施工時，應(yīng)采用吊車或者浮吊船吊裝鋼墩，之后再通過手拉葫蘆將鋼墩拉拽至墊梁上進行安裝作業(yè)。

抄墊臨時墊梁墊塊是步履式頂推施工中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。施工人員應(yīng)應(yīng)按照抄墊量控制表要求，采用厚度為20mm的鋼板逐步抄墊臨時墊梁，且應(yīng)將20mm橡膠皮抄墊在鋼板頂面。如果抄墊鋼板的實際抄墊高度超過200mm時，應(yīng)利用頂推設(shè)備將鋼梁頂起，使鋼梁脫空于臨時墊梁上的抄墊鋼板，并將200mm厚度抄墊鋼板拆除，改用規(guī)格為500*300*200的鋼墩墊塊。在抄墊塊上也應(yīng)抄墊鋼板，且用20mm厚橡膠皮抄墊鋼板頂面。如果抄墊塊頂面鋼板的實際抄墊厚度超過200mm時，應(yīng)通過頂推設(shè)備將鋼梁頂起受力，使其脫空于臨時墊梁上鋼板，并將厚度為200mm的抄墊鋼板拆除，改為設(shè)置鋼墩墊塊。之后再用落梁擰緊固定鋼墩墊塊。這一過程應(yīng)循環(huán)重復(fù)，直至抄墊高度達到500mm以上。此時應(yīng)將用500mm高的Φ820管樁墊墩取代臨時墊梁頂面鋼墩及鋼板，施工人員應(yīng)將鋼筒焊接固定在臨時墊梁頂面上，且應(yīng)將鋼板和橡膠皮設(shè)置在墊墩上。 施工人員應(yīng)繼續(xù)在500mm高鋼筒墊墩上開展鋼板抄墊作業(yè)，并應(yīng)在鋼板厚度達到200mm后再用500*300*200規(guī)格的墊塊置換鋼板，之后用螺栓連接墊塊和鋼筒，將其擰緊固定。然后應(yīng)繼續(xù)在墊塊頂面進行抄墊鋼板施工，且每當(dāng)抄墊厚度達到200mm時均應(yīng)用墊塊置換鋼板。當(dāng)墊塊與鋼板的總抄墊厚度達到500mm以上后，應(yīng)用第二層高度500mm的鋼筒對墊塊以及鋼板加以置換，鋼筒之間仍應(yīng)用螺栓連接固定。

在完成上述施工后，施工人員仍需繼續(xù)在鋼筒上進行鋼板抄墊施工，并在按照每200mm的厚度標(biāo)準(zhǔn)進行一次墊塊置換，直至抄墊達到1800mm的高度標(biāo)準(zhǔn)。此時應(yīng)分別拆除第二層500mm和800mm高鋼筒，并用高度1m的820鋼筒進行置換，且應(yīng)將墊塊以及厚度為100mm的鋼板設(shè)置在鋼筒頂面。之后用螺栓擰緊各抄墊鋼筒以及墊塊，并將橡膠皮設(shè)置于最頂面。

在頂推進程中，施工人員應(yīng)繼續(xù)進行抄墊鋼板施工，并應(yīng)在鋼板厚度每達到200mm高度時均用墊塊進行置換。在墊塊厚度達到600mm以上后，則應(yīng)用高度為500mm的鋼筒以及高度為100mm的鋼板對墊塊進行置換。施工人員應(yīng)按照抄墊量控制表要求進行抄墊鋼板施工，并在抄墊鋼厚度板每達到200mm時進行一次墊塊置換，重復(fù)這一過程直至抄墊高度與橋梁工程各墩抄墊最大設(shè)計高度相一致。

在該橋梁工程的各墩抄墊施工中，應(yīng)根據(jù)頂推線形設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)控制各墩標(biāo)高。在完成臨時墩安裝施工后，施工人員應(yīng)對所各臨時墩的墊梁頂面標(biāo)高進行測量，以便對抄墊量控制表中的初始值進行相應(yīng)的調(diào)整。抄墊施工主要包括以下施工環(huán)節(jié)。首先應(yīng)隨著鋼梁頂推進程逐步進行鋼板抄墊施工。當(dāng)鋼板抄墊厚度達到200mm以上時應(yīng)將高度為200mm鋼板拆除，應(yīng)用高度為200mm的墊塊抄墊。之后應(yīng)繼續(xù)用20mm厚的鋼板抄墊，并在抄墊鋼板高度達到200mm時用200mm高墊塊置換，墊塊抄墊層數(shù)應(yīng)達到4層。此時應(yīng)將4層高度為200mm的墊塊拆除，并通過吊車將500mm高鋼墩起吊至安裝位置附近，再用手拉葫蘆等將其拉拽到臨時墊梁上，以便進行安裝施工。在固定鋼墩施工時應(yīng)采用焊接技術(shù)，且應(yīng)在其上方設(shè)置高度為200mm墊層。在繼續(xù)鋼板抄墊施工時，施工人員應(yīng)在鋼板抄墊高度每達到200mm后均用墊塊進行厚置換，且墊塊抄墊層數(shù)應(yīng)達到4層。之后應(yīng)將4層墊塊逐一拆除，并綜合應(yīng)用吊車以及手拉葫蘆完成鋼墩的起吊安裝作業(yè)，然后用螺栓連接兩層鋼墩，將其擰緊固定。下一步仍需繼續(xù)進行鋼板抄墊施工，統(tǒng)一應(yīng)按照200m厚度標(biāo)準(zhǔn)進行墊塊與鋼板的置換，且墊塊抄墊應(yīng)控制在4層。在對4層墊塊進行拆除作業(yè)時應(yīng)采用人工方式，之后再利用吊車將墊塊下方的鋼墩拆除。在鋼墩吊裝施工時可以采用吊車以及手拉葫蘆，確保其安裝施工能夠順利進行。施工人員應(yīng)用螺栓將鋼墩擰緊固定，并再其上方設(shè)置鋼板和厚度為200mm的墊塊。施工人員應(yīng)重復(fù)這一過程，直至完成全部臨時墊梁墊塊的抄墊施工。

在步履式頂推施工過程中，頂推設(shè)備下的抄墊墊塊施工也是施工技術(shù)中的重點環(huán)節(jié)。施工人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握其技術(shù)要點，提高施工質(zhì)量，保證施工安全。頂推設(shè)備在豎向方向上的油缸頂升行程應(yīng)控制在300mm，且頂升油缸伸缸行程的增加與抄墊高度應(yīng)保持同步。當(dāng)伸缸行程達到150mm以上后，施工人員應(yīng)下落鋼梁，并將頂推設(shè)備脫空鋼梁，二者間距應(yīng)控制在約1cm。之后施工人員應(yīng)在頂升油缸下方用規(guī)格為800*800*200的墊塊抄墊。施工時可以在橋面剪力釘位置掛設(shè)吊帶，并采用手拉葫蘆方式將墊塊起吊安裝，并應(yīng)采用焊接方式將墊塊和受力分配梁固定牢固。當(dāng)墊塊抄墊層數(shù)達到2層以上后，施工人員應(yīng)固定好頂推設(shè)備以及墊塊，并應(yīng)將七字鋼板焊接在頂層墊塊頂面。施工人員在墊塊頂面指定位置固定好頂升油缸后，如需抄墊塊，應(yīng)解除頂層墊塊螺栓，收起頂升油缸，之后再將墊塊抄墊于頂層墊塊與和下層墊塊之間。

3.2.6 頂推糾偏施工技術(shù)要點

在鋼梁頂推過程中，施工人員應(yīng)對鋼梁橫向偏位情況進行實時監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)偏位達到20mm以上時，應(yīng)及時調(diào)整偏位。糾偏操作時應(yīng)頂升鋼梁使并鋼梁向前移動，此時再將橫向調(diào)節(jié)油缸啟動，以便在鋼梁前進過程中利用橫向調(diào)節(jié)油缸對鋼梁進行橫向調(diào)節(jié)。施工人員應(yīng)動態(tài)并監(jiān)控鋼梁橫向調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。如發(fā)現(xiàn)橫向偏移量被控制在10mm時，可以停止橫向調(diào)整繼續(xù)頂推作業(yè)。如橫向偏移量仍超過10mm時，則應(yīng)判斷橫向油缸存在行程不足的情況，應(yīng)在下一行程中繼續(xù)進行橫向調(diào)節(jié)，直至橫向偏位符合施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.7 卸載及落梁施工技術(shù)要點

在該橋梁工程的落梁施工中采用的是整聯(lián)落梁方式。施工單位應(yīng)在落梁前做好施工測量工作，在落梁過程中則應(yīng)動態(tài)監(jiān)測鋼梁與各支座之間的高差，并通過逐塊抽取鋼墊板作為應(yīng)急保護措施，以確保落梁施工能夠一次性成功就位。

4 總結(jié)

與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比,步履式頂推施工拘束由于滑動面全程均處在頂推設(shè)備的滑箱與滑道間位置，有效減少對橋梁結(jié)構(gòu)的影響，且有利于橋墩以及橋梁整體結(jié)構(gòu)受力水平的改善，具有更好的安全性和平穩(wěn)性，同時也便于在施工過程中對軸線進行調(diào)整，因此,步履式頂推施工技術(shù)在跨江大橋工程的施工建設(shè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。施工單位應(yīng)不斷總結(jié)施工經(jīng)驗，熟練掌握步履式頂推技術(shù)要點，以提高施工技術(shù)水平和施工質(zhì)量。