曲线连续钢箱梁顶推施工工艺
2017-06-19
1 工程概况
某高速公路桥梁工程跨越令一条高速公路，主桥及A匝道2号桥平面位于半径1290m的圆曲线上，纵面竖曲线半径1690m，桥宽9.18m，桥型为(42.5+65+42.5)m三跨等截面连续钢箱梁。为把施工期间对高速公路运营的影响降至最低,设计采用分节段顶推施工。全桥分段情况：钢箱梁沿桥向分成11个节段。由于运输限制,翼板与箱体分离制作、运输。
2 施工工艺
2.1 施工前准备工作
(1)进场及场内便道修筑。根据运梁车的长度和运梁后整个车身重量，对便道的转弯半径进行扩建，同时对道路采用毛渣进行加固整平，特别是车轮轨迹下采用振动压路机压实，压实度达到85％以上。对于栈桥两侧根据运梁车的爬坡能力，适当放缓坡度，以便顺利通过栈桥。
场内的便道对于原有鱼塘和泥浆池的位置进行清淤换填毛渣并压实，同时将200t汽车吊作业范围内的场地清淤换填并压实，压实度不小于85％。保证工作区域不陷车。
(2)存梁场地处理。存梁场地主线桥放在13-14号墩之间，A匝道2号桥放在12-13号墩之间。首先将存梁场地清淤换填，整平碾压，使之满足地基承载力0.1Mpa的要求，钢箱梁的支撑为袋装砂码放后抄垫木枕，使钢梁自重产生的沉降不至于导致钢梁产生非弹性变形(见图1)。
2.2 临时设施及临时结构
(1)顶推反力墩。主线桥在12号墩(A匝道2号桥在11号墩)与另一条高速公路边坡间埋设涵管，地基经处理后承载力满足0.2Mpa,浇注C25混凝土基础，焊接组合型钢作为顶推反力支墩：在主线桥11号墩(A匝道2号桥10号墩)同样设置一座顶推反力支墩，单幅桥共两处顶推反力支墩，双幅桥共设4处。
顶推反力支墩兼有焊接平台支墩、下滑道支墩和落梁支墩功能。顶推反力墩墩顶中央位置各放置一台连续穿心式千斤顶，交替拖拉钢箱梁，以达到连续顶推的目的。顶推反力支墩能提供70t反推力，钢箱梁最大的拉力为58.6t。
(2)焊接平台支墩。每幅钢箱梁在水洪口一侧(顶推侧)各安装节段接口下方设3处钢箱梁焊接平台临时支墩，作为节段的临时支撑和安装、焊接操作平台。支墩由型钢焊接拼成，其上方设置35cm通过法兰盘与支架连接的支柱，在落梁时拆除作为施工空间。地基经处理后承载力满足0.2Mpa，浇注C25混凝土基础，焊接平台仅在钢箱梁拼装时受力，承受竖向荷载，钢箱梁顶推过程中与钢箱梁底面脱开，不参与受力，不受水平力。
(3)下滑道支墩。每幅桥设置5个下滑道支墩，另一条高速公路左右侧各两个，中间分隔带上布置一个下滑道支墩。中央下滑道支墩在制造基地拼装成整体，现场安装时，先拆除中央分隔带树木及路缘石，再人工进行开挖后浇注混凝土硬化并安装支撑墩。
为了防止通行车辆撞击中央下滑道支撑墩，在中央分隔带宽度范围内(不占用行车道)，浇注30cm高度的混凝土基础，支墩的钢管桩基础与混凝土基础连接，防止倾覆(见图2)。
在主线桥11号墩(A匝道2号桥10号墩)与另一条高速公路边坡问埋设涵管墩间，布置一处下滑道支墩，地基经处理后承载力满足0.2Mpa，浇注C25混凝土基础。其余下滑道支墩与顶推反力支墩、焊接平台支墩共用。
(4)落梁支墩。在各钢梁支墩旁拼装落梁临时支墩，作为最后调梁、落梁的平台。其中下滑道支墩与顶推反力支墩、焊接平台支墩共用。地基经处理后承载力满足0.2Mpa，浇注C20混凝土基础。落梁平台为顶推施工时的4个下滑道平台。
(5)滑道。下滑道由2根45工字钢焊接组件制成，平面尺寸为35cm×300cm，两端做成1：8坡，坡长50cm，上铺一层5mm厚普通钢板，面层再包以2mm厚不锈钢板，不锈钢板与焊件点焊焊接。
另一条高速公路中间分隔带上的下滑道为300t带式滚轮滑板采用聚四氟乙烯板，添加改性材料，尺寸500mm×500mm×l0mm，强度不低于15Mpa，摩擦系数不大于0.05。
(6)横向调节装置。导向限位装置由钢板组焊而成，装在支墩分配梁上，位于钢梁外侧腹板以外，与钢梁接触面镶以聚四氟乙烯板。钢梁横向位移调整装置与导向限位装置为一体，反顶力不小于50t(见图3)。
(7)过渡墩盖梁处理。由于顶推过程中为了避免钢箱梁吊装过程中碰撞盖梁突起部分，便于安装，将另一条高速南侧的盖梁混凝土梁侧与钢箱梁侧做成一样平，待钢箱梁顶推完成后再补浇盖梁剩余部分混凝土。
(8)支座预安装。钢箱粱在拼装ZL1号块前，将支座垫石打好，预埋好支座锚栓孔，并将支座按照设计位置就位，但不灌注环氧砂浆待钢箱梁落梁接近支座位置时，根据钢箱梁底板垫板位置和设计院的要求适当调整支座位置，使支座和垫板吻合，后再灌环氧砂浆固定支座。
2.3 钢箱梁顶推
(1)钢箱梁顶推施工原理。连续顶推千斤顶通过工具锚夹住4根φ15.24传力钢绞线，钢梁底板下焊接锚扣点，通过耳板、插销、工具锚与传力钢绞线连接，当千斤顶开始顶推作业时，钢绞线拖拉钢梁前移变位。在每块钢箱梁底部前端焊接耳板，耳板位置布置于横隔板处，再在耳板处用钢板条加纵向加劲肋对其进行局部加强，确保拖拉时底板不变形。对于ZL5、ZL6、ZL7的梁段，当耳板通过南侧的顶推千斤顶后，将耳板割除避免在另一条高速公路上施工。其余块段的耳板顶推完成后在统一割除。
千斤顶拖拉梁体前移，ZL1的耳板距离拖拉千斤顶距离较近时，将连接头换至下一块段上连接，依次拖拉。当ZL块段通过另一条高速公路后，北侧的过来千斤顶连接在ZL1块段上，与南侧的千斤顶共同拖拉梁体前移。在65m跨径的两个墩位处的钢管支架上安装连续千斤顶，千斤顶底座采用型钢加工底座后端顶在钢管支架上，由钢管支架提供支反力，并将其焊接固定防止移位。采用连续千斤顶进行拖拉，第一次拖拉(ZL1-ZL4节段)和第二次拖拉(ZL1-ZL6节段)时，拖拉力仅由水洪口侧千斤顶提供，在进行第三次拖拉(ZL1-ZL8节段)时，拖拉力由沌口侧和水洪口侧两处千斤顶共同提供。
(3)焊接施工平台托架梁落梁。顶推前，在滑道上涂抹硅脂，并安放四氟滑板。通过调整焊接施工平台支墩顶部千斤顶，使托架梁顶面标高下降20cm，使得钢梁全部置于滑道上。
(4)前方下滑道处理。前方下滑道在钢箱梁粱到来之前，与理论位置错开置放，约往10#墩方向后退0.5m，支墩立柱顶布置两台200t千斤顶。在另一条高速公路中间分隔带上的下滑道顶面标高比设定理论标高低3cm，以降低支墩承载力，确保钢梁底板不变形，同时保证高速公路路面不出现下沉裂缝。
(5)顶推施工。下滑道平段上布满聚四氟乙烯板，首次使用时，加涂硅脂。千斤顶、液压泵站试车，各项技术指标应满足要求，并制定详细的检查、操作、维修、控制与调整等实施细则。安装耳板、插销，穿钢绞线，上锚具夹片。启动液压泵站，千斤顶进行顶推工作。千斤顶顶推速度为130mm/min。每一下滑道处设专人进行滑板的喂进和接送。当梁底和滑道间空隙因滑板压延变形而引起不足时，顶起该处钢梁，顶起高度以能喂进滑板为限。
由于钢梁为曲线梁，顶推过程中及时进行横向偏位纠正，横向调节装两侧设置专人监测钢箱梁横向位移并采用横向千斤顶进行纠偏，纠偏时选择在顶推过程中进行。当钢箱梁端头通过前方下滑道支墩的千斤顶上方0.45m后，泵站停机，顶起钢箱梁前端推人下滑道、焊接固定，落下钢箱梁下滑道上。
(6)钢箱梁顶推过程中测量控制。控制钢梁前进过程中轴线偏位，及时告知进行纠偏；控制各对称点标高，防止现支墩偏载；对各类支墩进行监控，止沉降量过大，防止出现倾覆和滑移。
2.4 落梁钢梁顶推初步到位后，安装支座准备落梁。
(1)落梁前准备工作。解除下滑道、分配梁等与支墩之间的联系，倒链葫芦挂上下滑道、分配梁等。
(2)落梁施工。单幅钢箱梁最重791.3t，设置8个千斤顶进行落梁施工。平均每个千斤顶承重约100t，考虑到不均匀受力，同时为了方便钢箱梁落梁时的平稳性，方便落梁纠偏，采用500t的大吨位千斤顶进行落梁施工。每个支墩上布置2台500t千斤顶。单幅桥8台千斤顶同步落梁，落梁同步率10mm。经1次倒顶后，当梁底距支座顶面50mm时。停止落梁，抄垫多层钢板(平面尺寸500mm×500mm)。通过水平千斤顶，进行钢梁纵横向位置调整，使之符合设计要求。完成钢梁纵横向位置调整，继续落梁，8台千斤顶落梁同步率控制在5mm。
2.5 施工观测
在顶推过程中，施工观测是必不可少的，为了验证主梁截面应力和主梁、支墩等的变形是否符合设计及安全要求，应精心进行施工观测。
(1)施工观测内容。包括：支墩受垂直荷载和水平推力所产生的变位和沉降量；箱梁顶推过程中，主梁的变形、钢箱梁悬臂端挠度（如梁端挠度过大时，可改在夜间温度较低时顶推)；梁在顶推过程中，四氟滑板与不锈钢滑道的启动静摩擦系数和动摩擦系数变化的观测，滑板与滑道间添加润滑剂时两种摩擦系数变化的观测；推过程中桥轴线偏位观测
(2)观测方法和仪器。包括：梁挠度、支墩的压缩变形和沉降等项目可在观测部位设置固定的水准尺或测点用精密水准仪观测；梁平面轴线的偏移，支墩受水平推力发生的偏移可在桥面和支墩上标记的轴线位置用经纬仪或全站仪观测；梁在支墩上的荷载产生的反力，可用竖向千斤顶上的压力表计算出反力，然后与理论值比较；静动摩擦系数可由千斤顶的顶推力(由压力表显示的压力求得)和滑动装置的支座反力为据进行计算。
3 结 语
该桥于2008年1月开始顶推施工，经过设计与施工的密切配合，以及施工方合理有序的施工组织，同时在顶推过程中注意紧密观测和根据突发具体情况及时对顶推速度、方向、顶推时间等作出相应调整，目前已将两桥共四联钢箱梁顶推到位，且与设计线性吻合良好。通过本次在对同时位于平曲线及竖曲线上的钢箱梁进行分节段顶推施工，不仅很好地完成了本次钢箱梁桥梁的施工，同时也为今后的同类工程提供了借鉴和积累了经验。
