钢箱梁顶推施工技术的控制要点探析

摘要：顶推工艺在钢结构桥梁工程中广泛被应用，而顶推过程中的各个分部控制的效果直接导致桥梁施工的成败。为此，在施工时应综合考虑各种影响因素，合理控制各个要点以确保顶推施工的顺利进行。本文主要就是针对钢箱梁顶推施工技术的控制要点来进行分析。

关键词：施工方法；控制；顶推施工技术

中图分类号：TU71文献标识码： A

引言

顶推技术在公路钢结构桥梁建设工程中应用得非常广泛，对于我国公路钢结构桥梁建设的发展起到了一定的推动作用。在现阶段大量的建设实践中，顶推技术相比其他同类技术表现出了强大的技术优势。因此，为了提高我国公路桥梁建设的等级和质量，加强对公路桥梁顶推技术的研究是十分必要的。

1、箱梁顶推法施工原理

顶推法施工是大跨度梁桥施工中的一种工艺，它是以千斤顶为顶进动力，采用摩擦系数很小的滑移材料为梁的支垫进行桥梁安装的方法。顶推法施工原理是通过水平千斤顶施力，借助梁底滑道(不锈钢板)、滑块(由橡胶、薄钢板、聚四氟乙烯板组成)滑动装置，将梁逐段向前顶推，就位落梁。

2、顶推技术的施工工艺及控制要点

2.1、顶推施工临时设施

2.1.1、临时墩设计与施工

临时墩除满足钢箱梁拼装平台外，还要兼作对钢箱梁实施空间曲线顶推之用。因此，在设计临时墩时，既要考虑其能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平力，又要考虑满足钢箱梁在顶推过程中沿同半径平面圆曲线和同曲率凸形竖曲线轨迹前进要求。同时，还要考虑顶梁千斤顶安放位置、横向限位装置，以及施焊及接送滑板人员的工作平台等因素。

（1）临时墩结构

本桥临时墩均设计为钢管柱，用钢板卷制。一组临时墩共由4根钢管柱组成，柱间用槽钢或钢管作剪刀撑连接，柱顶设置用于固定下滑道的柱头。考虑到钢箱梁顶推过程中需要设置竖向和水平千斤顶，同时提高临时墩抗推能力，在每组支墩顶部纵向设置两根纵梁。位于桥墩处的临时墩，其墩顶与桥梁支座垫石需进行刚性连接。临时墩的强度和刚度必须满足最大竖向荷载和最大水平力的作用。

（2）临时墩基础

临时墩基础采用钢筋混凝土扩大基础，根据地基实际承载力及最大竖向荷载确定临时墩的基础形式，一般临时墩基础分为分离式基础和整体式基础，尺寸根据最大竖向力及地基实际承载力确定为。基础混凝土一般按照C30控制。在基础混凝土施工时预埋M25地脚螺栓，用于钢管柱与基础栓接。临时墩确定后，根据顶推工况对其进行承载力和抗倾覆验算。

（3）临时墩布置

临时墩沿线中线径向布置，除各组临时墩平面满足与钢箱梁平面的圆曲线线形外，滑道面高程还必须满足竖向圆曲线线形的要求。

根据钢箱梁在顶推中处于最大悬臂时满足抗倾覆系数1.5，以及钢箱梁分段长度，临时墩纵向中心间距，每组临时墩钢管柱横向间距，纵向间距必须满足钢箱梁每个拼装段的要求。根据桥的跨度确定临时墩的组数。钢箱梁的顶推高程与设计落梁高程相同。

（4）支架搭设

按照临时墩布置图用全站仪测放各个临时墩位置，并对地基进行处理，随后按常规浇筑混凝土基础；待混凝土达到一定强度后安装钢管柱，采用槽钢或钢管设置纵横向水平支撑和剪刀撑，然后设置柱顶纵梁等。临时支墩安装时精度：垂直度≤1％：顶面高程0～-10mm。

2.1.2、滑道安装

（1）顶推滑道一般构造

顶推滑道是为了满足顶推过程需要而设置的临时装置，一般构造由滑道调整垫块，滑道板和滑板组合而成。滑道为采用钢板焊成长方体盒子，里面焊接不锈钢板；滑块由刚垫块、聚四氟乙烯及橡胶组合而成。四氟乙烯板要求表面清洁光滑。顶推时四氟乙烯板及滑动面滑道面均涂抹硅脂，不能涂抹普通机械黄油。为保证箱梁纵向之间梁底的衔接，以及顶推过程中四氟乙烯滑块能够顺利滑动，滑道钢板纵向两侧做成斜面，方便滑块进行前后滑动。

（2）顶推滑道技术上要求

严格控制滑道顶面标高、滑道平面面积须满足受力要求、整个滑道要牢固的固定临时墩墩顶纵梁上，滑道横向位置要正确、滑道板表面要光滑。

2.1.3、导梁

导梁长度一般为顶推跨径的0.6～0.7倍，其截面一般为工字形钢板梁或花架梁。导梁高度及线形与钢箱梁相接的位置是与钢箱梁相同，导梁前端高度一般为逐渐变小，导梁与钢箱梁腹板连接一般采用栓接或焊接。考虑到导梁上墩时要设置千斤顶顶升，导梁前端做弃门。

2.2、顶推系统

2.2.1、顶推系统

顶推系统一般采用计算机多点同步顶升液压系统，其分为5个部分：液压泵站、PLC计算机控制系统、液压系统、位移压力检测与人机界面操作系统。该系统是将液压顶升系统、计算机PLC信号处理、位移监控与桥梁结构分析和施工技术进行集成，并在集成系统上进行的成套技术开发。其核心是在桥梁结构分析与施工技术总结的基础上，根据桥梁特性设计计算机PLC信号处理与液压系统，输入外部监控设施的位移信号，输出液压系统油量控制信号，利用终端多组千斤顶来达到平衡、安全与高效的桥梁顶升和水平移动的目的。

2.3、限位装置

侧向限位装置的作用是引导、限制箱梁梁体沿中线方向滑动，当发生横向偏移时，通过它来纠偏。

在永久墩及临时墩旁安装横向限位装置，在顶推过程中，可以调节导向轮后螺栓之间的距离来调整导向轮与箱梁之间空隙.因顶推必然存在不平衡受力，故梁体成蛇形前进，此时限位空隙小，方便级时纠偏。

2.4、顶推施工控制要点

2.4.1、安装导梁

常规做法是将钢导与钢梁梁体焊接或栓接锚固成整体，其优点是横向、竖向抗扭刚度较大，解决受力复杂问题；安装拆除方便。如采用焊接方式，钢导梁在组焊前需进行详细的焊接工艺评定试验，在确定焊接工艺时必须注意不得破坏钢材原有的机械性能，不得出现焊接龟裂，内部缺陷，焊缝外观不良和焊接变形等情况。导梁与钢箱梁连接要保持线形一致。

2.4.2、试顶

试顶的目的为正式顶推积累合理数值，试顶时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，即应做好三项重要数据的测试工作：第一、每分钟前进速度；第二、控制采取点动方式操作第三、记录梁体启动时顶力的大小，从而了解四氟板与不锈钢板之间的摩擦系数。并且确保千斤顶出顶与收顶必须一致。

2.4.3、正式顶推

（1）检查设备

首先选择手动模式。主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员调整溢流阀的工作限压，在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%最大经验牵引力状态下，检查各受力结构变形情况，检查油泵，顶推顶，滑块，滑道，前后监控器，压力表等是否异常。

（2）自动顶推

进行主梁的自动连续顶推开始后，严格观察、监控整个顶推系统、钢箱梁和临时墩的状态，一旦某一部位出现问题，必须立即停止顶推，待问题解决后再进行顶推。顶推施工时，必须对全桥的顶推千斤顶进行集中控制，确保同步进行。顶推施工过程中，如发现梁体有少量偏移时，可随时通过侧限位器的调节丝杆进行纠偏，严禁顶推停止时通过两侧限位装置调整硬调。如发现梁体偏移超过20CM时，立即停止顶推施工，用千斤顶在梁体前端、后端墩柱上进行纠偏，修正后方能继续顶推施工。顶推施工过程中，设专人观测临时墩的变化，当发现临时墩水平方向位移大于20CM时，停止顶推施工，进行临时墩加固。

2.4.4、顶推进度

顶推进度要依据使用的顶推系统、箱梁情况等确定。即被顶推的箱梁每前进5~10mm即停顿0.5~1s千斤顶油压摆动1~2MPa，如此反复。在顶推过程中如不能保证摩擦力达到一致，可通过以下两点来保证同步顶推的进行：通过调整各台泵站的调速阀来调整进入千斤顶的流量，从而达到调整各顶运动速度一致的目的；通过同步调整各泵站溢流阀来实现输出油压的同步加载。

2.5、顶推中线控制

在布置好顶推梁体的中轴线的情况下，在高台上架设全站仪，对准中轴线整平后，固定水平轴，可通过上下摆动镜头对主梁的轴线进行观测，如果发现主梁轴线偏离设计轴线，应立即通知指挥人员，指挥人员下达纠偏指令。操作人员拧动导向设施的丝杠，在顶推过程中进行纠偏。顶推中线的控制采用横向纠偏装置来进行左右调整。顶推里程的控制：在既有桥上取一点布置好全站仪，固定水平轴，通过上下摆动镜头对主梁的轴线进行观测，到达指定位置后，通知指挥人员，并由指挥人员停止命令。

3、顶推技术的施工特点和技术要求

3.1、施工特点

（1）顶推技术对于施工用地十分节省，并且其制作工序工厂化，对于构件质量也有一定保证；（2）机具设备十分简便且不需要使用大型的起吊设备；（3）适用范围广，例如斜拉桥（主梁）、拱桥（桥面纵梁）、简支梁、连续梁等结构，但是一些曲率变化的曲线桥、竖向曲率大的桥梁就并不适用了；（4）顶推过程中临时墩的受力比较复杂，需要反复的应力计算；（5）由于顶推的悬臂弯矩有限制，因此顶推的跨径在70至80米以上是最合适的。

3.2、施工要求

（1）钢箱梁底板必须平整且保证一定的强度、刚度；（2）临时墩搭设位置必须要准确，且临时墩的强度、刚度及稳定性必须满足施工要求；（3）顶推千斤顶必须集中控制，确保其同步性。

结束语

公路桥梁的钢箱梁采用空间曲线顶推技术实现了跨越既有线、河流等施工，该法与支架拼装法相比尽管在施工投入方面相差不大，但其最大的优势在于不需要进行交通管制，可以减少交通防护设施费，确保既有道路交通畅通。施工作业面少、施工成本降低、施工安全系数也得到了大大提高。

参考文献

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