拱橋頂推施工控制技術(shù)研究

牛會(huì)濤

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

頂推法是橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛的一種方法，其特點(diǎn)是無(wú)需支架與大型機(jī)械設(shè)備，通過(guò)頂推系統(tǒng)的布設(shè)，可快速完成橋梁建設(shè)。拱橋的縱梁可以采用頂推法施工，共過(guò)程平穩(wěn)、安全性和可靠性高，能減少高空作業(yè)量，頂推施工中，不會(huì)對(duì)橋下通航及車輛通行造成影響。借此本文就拱橋頂推施工控制技術(shù)展開分析。

1 工程概況

某橋梁為跨河大橋，全長(zhǎng)131.56m，寬46.5m，橋型為單跨鋼箱梁系桿拱橋，河中無(wú)下部結(jié)構(gòu)。該拱橋與公路呈75°角斜交，采用梁拱組合的結(jié)構(gòu)體系。上部結(jié)構(gòu)為鋼箱梁和鋼箱拱，橋臺(tái)采用的是鋼混結(jié)構(gòu)，其中鋼箱梁的長(zhǎng)寬高分別為118m、45m 和1.6m，全橋鋼箱梁共計(jì)分為28 個(gè)節(jié)段，鋼箱拱分為54 個(gè)節(jié)段，呈弧形。該拱橋設(shè)計(jì)為三拱，全橋有57 束吊索。拱橋以頂推的方法施工，頂推過(guò)程中，導(dǎo)梁會(huì)不斷前移，鋼箱梁與墩臺(tái)接觸點(diǎn)會(huì)持續(xù)變化，進(jìn)而引起正負(fù)彎矩交替，加之氣候因素的影響，使得頂推線形控制的難度增大。故此對(duì)拱橋頂推施工有效控制是保證質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 拱橋頂推施工控制技術(shù)

2.1 施工臨時(shí)墩

拱橋頂推施工過(guò)程中體系轉(zhuǎn)換的次數(shù)相對(duì)較多，為最大幅度減小鋼箱梁懸臂的長(zhǎng)度，決定設(shè)置臨時(shí)墩，采用鋼管柱支撐，頂推施工完畢后，做成永久墩柱。臨時(shí)墩通過(guò)4根鋼管連接形成，以錨固的方式將鋼管設(shè)置在承臺(tái)的預(yù)埋鋼板上，并在墩柱頂部鋪設(shè)厚度為3.0cm 的鋼板，與立柱可靠焊接，作為頂推滑道與限位裝置的基礎(chǔ)平臺(tái)[1]。臨時(shí)墩之間以縱連的方式形成整體，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠。

2.2 裝設(shè)滑動(dòng)系統(tǒng)

本次拱橋頂推施工中采用的是點(diǎn)式滑道，共布設(shè)8組，1 組滑道為兩條，中心間距控制在6.5m，所有滑道的長(zhǎng)和頂部寬度分別為2.3m 和1.0m，由鋼板焊接而成。在墩頂預(yù)埋鋼板以便固定滑道，臨時(shí)墩滑道與墩頂鋼板以焊接的方式可靠連接。頂推施工中，在安裝好的滑道上鋪設(shè)厚度為30cm 的滑塊，本次選用的滑塊是用橡膠、鋼板和四氟乙烯板，以壓制的方式制作而成，抗壓強(qiáng)度在20MPa 以上的四氟乙烯面與鋼板接觸面之間要涂抹潤(rùn)滑脂，以此來(lái)減少頂推過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦阻力。每條滑道上布設(shè)5塊滑塊[2]。

2.3 裝設(shè)頂推系統(tǒng)

本次頂推施工中，采用的頂推系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：反力座、千斤頂、拉錨器等。

2.3.1 反力座

按照鋼箱梁的位置，考慮永久墩的布設(shè)情況，將反力座安裝在墩頂兩條滑道的內(nèi)側(cè)，通過(guò)縱聯(lián)與永久墩系梁形成整體。本工程中使用的反力座由鋼板焊接而成，以焊接的方式固定在墩頂鋼板平臺(tái)上。

2.3.2 千斤頂

頂推千斤頂選用連續(xù)頂推系統(tǒng)，由以下幾個(gè)部分組成：2臺(tái)千斤頂、2臺(tái)泵站、主控制臺(tái)、油管、電纜、電源等等。2 臺(tái)千斤頂橫向布設(shè)，中心間距控制在4.0m，頂推力相同，均為300t[3]。

2.3.3 拉錨器

拉錨器設(shè)置在梁端，共兩個(gè)，按照4.0m 的間距布設(shè)，用鋼絞線穿過(guò)千斤頂錨固于拉錨器上。本次使用的拉錨器由鋼板焊接而成，錨固器與兩端之間的距離控制在20cm，并使其與千斤頂?shù)倪B線平行于鋼箱梁中心線。

2.4 糾偏系統(tǒng)

頂推糾偏系統(tǒng)為限位裝置，共布設(shè)5 組，每組兩個(gè)，由連接鋼板與導(dǎo)向輪構(gòu)成，用可調(diào)節(jié)的絲桿與限位骨架相連接，骨架由槽鋼制作而成。頂推施工中，限位裝置的滾軸邊與鋼箱梁接觸面之間預(yù)留出2.0cm 的活動(dòng)量，以調(diào)節(jié)絲桿長(zhǎng)度的方法，對(duì)梁體糾偏[4]。

2.5 施工鋼導(dǎo)梁

鋼導(dǎo)梁的預(yù)埋部分長(zhǎng)3.2m，內(nèi)部穿設(shè)直徑20mm的鋼筋，翼緣內(nèi)側(cè)設(shè)置焊釘。鋼導(dǎo)梁施工前，要先將預(yù)埋段澆筑至箱梁內(nèi)，待預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，在支架上拼裝導(dǎo)梁，拼裝完畢后檢查中線，看誤差是否在允許范圍以內(nèi)，即≤5.0mm。鋼導(dǎo)梁的橫聯(lián)采用無(wú)縫鋼管，在對(duì)鋼導(dǎo)梁加工制作時(shí)，可焊接帶有法蘭盤的無(wú)縫鋼管，并用高強(qiáng)螺栓與提前焊接到鋼導(dǎo)梁上的鋼管連接。

2.6 頂推施工

2.6.1 頂推準(zhǔn)備

頂推施工前，將底模和側(cè)模全部拆除，保留安放千斤頂?shù)墓ぷ髌脚_(tái)；拆除排架并清理滑道，用風(fēng)機(jī)吹凈雜物，確?；瑝K清潔；安裝頂推動(dòng)力系統(tǒng)，在千斤頂與拉錨器之間設(shè)置分束器。安裝完畢后，以人工手動(dòng)的方式拉鋼絞線，使其形成一定的弧度，鋼絞線的弧度盡可能保持一致，隨后用調(diào)索預(yù)緊，采用對(duì)稱的方式，重復(fù)多次，確保鋼絞線受力均勻。

2.6.2 試頂推

在正式頂推施工前，要先試頂，距離控制在4.0m，對(duì)頂推中的相關(guān)參數(shù)如實(shí)記錄，與理論參數(shù)對(duì)比，調(diào)整參數(shù)達(dá)到最優(yōu)。試頂時(shí)需要記錄的參數(shù)包括頂推力的大小、頂推梁體向前移動(dòng)的速度、滑塊在頂推過(guò)程中的工作狀況、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等[5]。分析數(shù)據(jù)并與計(jì)劃值做比較，存在偏差及時(shí)調(diào)整，確保頂推參數(shù)與計(jì)劃值相符，為頂推順利開展提供保障。

2.6.3 頂推方法

頂推作業(yè)前，要全面檢查頂推系統(tǒng)，看是否正常，確認(rèn)無(wú)任何問(wèn)題后，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員技能下達(dá)指令后，便可開始頂推。初頂推中，先采用手動(dòng)的方式，逐步轉(zhuǎn)為自動(dòng)運(yùn)行模式，通過(guò)操控主控制臺(tái)，使2臺(tái)千斤頂達(dá)到同步推進(jìn)，對(duì)主梁自動(dòng)連續(xù)頂推。操作油泵的人員要對(duì)溢流閥的工作限壓不斷調(diào)整，并在頂推力達(dá)到30%、50%、75%、90%以及100%時(shí)，對(duì)受力結(jié)構(gòu)全面檢查，看有無(wú)變形的狀況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題必須及時(shí)報(bào)告。頂推開始后，由滑道前端被頂出的滑板可放入后端，并保證滑板之間無(wú)間隙。

2.6.4 操作要點(diǎn)

（1）首次頂推的長(zhǎng)度控制在50m左右，預(yù)計(jì)時(shí)長(zhǎng)為5h。在頂升導(dǎo)梁前端導(dǎo)梁上墩，繼續(xù)頂推40m就位后，將鋼導(dǎo)梁拆除，對(duì)該部分設(shè)置預(yù)應(yīng)力束，完成孔道注漿[6]。

（2）搭設(shè)支架并預(yù)壓，安裝首節(jié)拱肋，澆筑拱腳混凝土；對(duì)其余拱肋節(jié)段現(xiàn)場(chǎng)吊裝，臨時(shí)固定在塔架上，將各拱肋節(jié)段聯(lián)結(jié)到一起，隨后拆除臨時(shí)塔架，對(duì)拱肋混凝土進(jìn)行灌注并完成吊索張拉。

2.6.5 同步頂推

頂推施工中為了保持頂推力一致，可降低偏轉(zhuǎn)不利的情況發(fā)生，同步頂推的保證措施如下：對(duì)泵站溢流閥同步調(diào)整，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)油壓加載的同步性，為同步頂推提供條件；主控制臺(tái)通過(guò)位移傳感器采集千斤頂出頂長(zhǎng)度，調(diào)整該長(zhǎng)度誤差，實(shí)現(xiàn)頂推同步。

2.6.6 頂推中線控制

在自動(dòng)連續(xù)頂推作業(yè)時(shí)，要觀測(cè)主梁軸線，發(fā)現(xiàn)偏離設(shè)計(jì)軸線，可通過(guò)調(diào)整絲杠來(lái)糾偏，確保梁體就位后，軸線偏位在允許范圍以內(nèi)，即小于10mm[7]。

2.7 頂推施工監(jiān)控

頂推施工過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高，為提高作業(yè)安全性，需要采取有效的監(jiān)控措施，具體如下：

2.7.1 橫向位移監(jiān)控

可在導(dǎo)梁的頂面、鋼箱梁的頂板中線處，每間隔10～20m 左右設(shè)置一個(gè)棱鏡，在頂推作業(yè)前、作業(yè)過(guò)程中及就位后，通過(guò)全站儀觀測(cè)棱鏡，按觀測(cè)到的棱鏡位置，判斷橫向位移的偏差，隨后以上述方法，監(jiān)控臨時(shí)墩頂?shù)奈灰魄闆r。

2.7.2 導(dǎo)梁撓度監(jiān)控

利用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)導(dǎo)梁撓度，可將測(cè)點(diǎn)布設(shè)在導(dǎo)梁的梁端斷面上，橫向布設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，在頂推前、頂推過(guò)程中以及抵達(dá)墩頂之后實(shí)測(cè)[8]。

2.7.3 沉降監(jiān)控

在永久墩、臨時(shí)墩上布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)沉降情況全面監(jiān)測(cè)，實(shí)際沉降值超過(guò)計(jì)劃值時(shí)，要停止頂推并找出原因，解決處理后方可恢復(fù)作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

拱橋頂推施工是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，施工過(guò)程中，作業(yè)人員要掌握相關(guān)的控制技術(shù)，為頂推施工順利完成提供保障。監(jiān)控是頂推作業(yè)的重要內(nèi)容之一，必須予以重視，通過(guò)監(jiān)控可以保證頂推的安全性，有助于橋梁按質(zhì)按量按時(shí)完成。