钢桁梁顶推施工技术分析

黄庆玲

钢桁梁顶推施工技术分析

黄庆玲

（广西机电职业技术学院，广西 南宁 530000）

钢桁梁的顶推施工有着占地少、施工过程连续、结构整体性好、设备和模板能够反复利用、施工过程中无噪音且施工速度一般较快等优势，在跨线钢箱梁桥施工中得到广泛应用。文章以广西区内某大跨钢桁的梁顶推施工流程、顶推施工技术特点、顶推施工控制要点进行了深入分析，且对比较重要的施工环节也提出了相应的施工技术方案及注意事项，提高了施工过程的安全系数，确保钢桁梁能够准确无误地顶推到指定位置。

钢桁梁；顶推技术；控制要点；施工特点；监测措施

引言

随着现代土木施工技术的日新月异，桥梁施工技术也在不断发展，跨线钢结构桥梁成为目前市政桥梁中的一种趋势。由于钢桁梁顶推施工方法在时间、地点等诸多因素上不受限制的优点，该方法得到了广泛的应用。然而在顶推过程中，有很多需要控制的重要关键点，如果控制不好，则难以保证工程质量、施工安全。因此，为了提高钢桁梁顶推施工的质量和安全性，加强钢桁梁的施工控制具有重要的意义。

1 钢桁梁顶推技术的应用

1.1 工程概况

本工程位于广西区内，是双幅钢桁梁的跨铁路桥顶推施工整体工程。该工程采用在两边的桥台墩固定，桥长59.8 m，跨铁路段长度59 m。其中，梁高为8 m，宽为19.8 m，节间间距5.9 m。部分平联、腹杆以及横联采用的截面为工字形，其它平联横撑及弦杆均采用的截面是箱型结构。本项目把导梁装在端部，采用顶推技术进行安装，总体顶推重量为1389 t，距离为94.4 m。该工程的布置图如图1、图2所示，图1为钢桁梁立面布置，图2为钢桁梁横断面布置。

图1 钢桁梁立面布置图

图2 钢桁梁横断面布置图（单位：mm）

1.2 顶推施工原理

顶推中的滑移设备由计算机控制、夹轨器、传感检测、液压泵站等部分构成。

滑移中管道潜望镜起到滑移驱动的作用。液压测杆的结构为组合式，一边滑移轨道与楔型夹块相连，另一边滑移胎架或构件采用铰接形式相连，中间采用液压柱塞泵推动爬行。预制场设置在桥梁的纵桥向的台后，分段预制梁体，张拉纵向预应力筋之后，由水平千斤顶完成轻压，采用滑道及滑块，把梁逐段往前顶推，到位落梁之后，再更换上正式支座。

1.3 施工流程

1.3.1 钢桁梁拼装平台的搭设

为了保证钢梁架设时营业线的运输安全，及钢梁架设时不会侵入限界，架设时将钢梁从原位向远离既有线外侧平移7米后搭设拼装平台进行拼装。搭设钢梁拼装平台时，其中心线与桥中心线一致。为加强杆件稳定性，增设斜撑，形成稳定的空间结构，碗扣顶托纵向放置方木。支架搭设完毕，调整高程，使坡度和桥面坡度一致，然后满上木板作为施工平台。拼装时采用履带吊，根据最大杆件重量，确定大臂控制范围，履带吊中心距离既有线中心的长度，即可以保证铁路运营的安全。钢桁梁拼装完成后，采用千斤顶，将钢梁顶起，然后安装滑板，钢梁的横移使用“液压自锁顶推千斤顶”顶推完成。

1.3.2 临时墩的施工

临时墩主要受到梁体的垂直方向点的荷载以及顶推水平方向的摩擦力，除此之外还要受到顶推的启动和停止的惯性作用的影响。另外，施工期间的通航以及洪水漂浮物的作用也对临时墩有不容忽视的影响。

为了满足临时墩设计强度和刚度的要求必须要考虑临时墩的变形（所受外力及温度变化）对于顶推标高允许偏差的影响。

从上述临时墩布置原则考虑，在设置1号和2号临时墩时，当钢桁梁顶推到2号临时墩时，此刻钢桁梁的悬臂长度最大，这时1号临时墩受力最为不利。为了稳定，铁路两侧的临时墩必须要采用混凝土连续墙进行支撑加固，其基础采用承台式基础，此范围的地基也要用水泥搅拌桩进行地基的加固以提高承载能力。因连续墙具有良好的受力特点，大大提高了安全系数。滑道在连续墙和桥墩上进行锚固。

1.3.3 滑道、导梁制作安装

（1）滑块和滑道。整个顶推系统中滑道的设计指标要求刚度大，结构简单，拆装方便，传力过程均匀可靠。为了提升拼装精度，在钢桁梁受力节点位置要布置提升强度的钢板，钢板位置要和钢桁梁的各个节点对应起来。橡胶滑块铺设在加强钢板下，材料采用四氟乙烯。钢桁梁的顶推是在滑块及滑道的滑动过程中完成的。

（2）导梁。为了让梁体前段的负弯矩和悬出长度能够有效减小，在梁体的前端位置安装了自制的导梁，导梁对称布置在钢桁梁下弦杆的前端位置上，和钢桁梁上使用的节点板通过高强度螺栓进行锚固连接。通过手拉葫芦把上弦杆与两个钢导梁之间进行拉结，这样就能保证钢梁的挠度是零。顶推到导梁到达对面临时墩时，必须马上放松手拉葫芦，不然可能会起反作用，影响顶推效果和安全。

1.3.4 钢桁梁现场拼装

钢桁梁按上、下两个半桥设计，全桥总重1389 t，主材钢筋采用16 Mnq，构件采用栓、焊结合的连接方式，高强螺栓等级为10.9级。连接主要以M22高强螺栓为主，全桥共用5.7万多套，一级焊缝和二级焊缝总长度约为8500 m。

根据现场的实际情况，拼装工作先由半幅钢桁梁开始，完成之后再进行另一半幅钢桁梁拼装。钢桁梁在工厂预制后，先进行预拼装的工作，然后经过检查、验收，合格后再签收，之后按施工进度分段运往施工工地。

1.3.5 钢桁梁顶推

钢桁梁的拼梁点距离钢桁梁中心线7 m，保证钢梁架设过程中，吊车大臂投影在既有线路路肩以外，确保了施工安全。具体顶推步骤以下分布阐述。

第1步：横移轨道预先在钢梁两端铺好，架梁时设置端支撑点的结构，待钢梁安装完成之后，安放千斤顶，底部布置20 mm厚钢板垫片，E0节点的中心放置千斤顶，并在两侧安放保护墩，起顶开始。

第2步：撤除钢梁下部的枕木跺，安装滑板，每个点安装一个。放置位置为顶梁点下部，开始第一次落梁。

第3步：落梁完成后，加固滑板与梁体的连接，撤掉千斤顶，之后顶推设备就位，顶推设备共两套，再加固顶推设备与梁、滑板间的连接，准备顶推。

第4步：启动油泵开始顶推，两台终端设备保持相同行程进行顶推，行进过程中确保滑板不偏离轨道，同时安装支座。等钢桁梁基本顶推到预定位置后再进行调整位置，最后准备落梁。

第5步：钢梁就位后，拆除顶推器，放置千斤顶。并在墩前放置枕木跺，保护钢梁。

图3 顶推流程图

1.4 顶推施工特点

1.4.1 对地势条件要求低

我国土地幅员辽阔，地形情况复杂多变，施工场地多种多样，诸多因素的原因，又加之传统的施工方法对地形地势的要求相对较高，如果采用钢桁梁顶推施工方法，不仅使地面支撑支架加设预算能够得到有效的控制，还能有效减少地面支架搭设的工程量，有利于高辅助墩的施工。

1.4.2 有效保证钢桁梁拼装精度

拼装平台搭设在滑道梁起点，有较宽敞的施工活动场地及空间，拼装的起吊高度不大，有利于保证拼装的精度及速度。而且顶推施工项目也不会受到起吊能力和起吊高度的限制，这样就能有效地降低了高空作业的风险。

1.4.3 质量控制难度系数低

钢桁梁在拼装过程中精确度可以控制，设备运行过程实施严格监控把关，使得整体施工质量也易于控制。

1.4.4 安全危险系数低

钢桁梁节段零部件组装在平台上进行拼装，场地设施和空间条件都比较好，能更简便、高效地进行施工作业，安全危险系数低。

1.4.5 施工进度快、工期短

对比传统步拖拉顶推方法，平移顶推施工具有连续施工作业面、施工速度快、能够节省工期等优点。

1.5 施工控制要点

1.5.1 滑移轨道和拼装支架的施工阶段控制

（1）轨道轴线的复测：钢梁落在滑移轨道之前，必须对轨道轴线指标参数进行复测，保证桁架梁的滑移轨道不会有轴线偏位的情况。

（2）胎架标高的监测：标高是否达标是钢桁架拼装胎在拼装过程中最关键的一步。在支架拼装过程中，拼装胎架的线形指标应进行不断调整达到满足设计参数的要求。如果胎架标高不能达到要求，会使得钢构件在施工过程中没有办法连接，或拼接后线形指标不能达到设计的目标。检测时，标高测量点布置在胎架上，利用精密钢尺和高精度的水准仪来检测各胎架的测点高程，标高复核工作必须在拼装前完成，作为满足胎架标高的参数要求。

1.5.2 滑移阶段和钢桁架拼装控制要点

（1）钢桁架应力监测：如构件受力变化幅度较大，就必须设置监测点，在顶推实施过程中进行实时监测，以保证结构各部分受力符合要求。

（2）钢桁架变形监测：对梁各节点空间坐标进行实时监测时，棱镜的安装位置在钢桁架上弦杆的节点上。

（3）钢桁架扭转的控制：因两侧着力点存在悬挑，因此在拖移前和拖移过程中，采用浮式拖航时，主桁架的支撑点高差的存在必将导致主桁架扭曲。在施工过程中，应监测拖船的标高和支架的垂直度，以确保支撑点不在同一高度。

（4）主梁轴线水平偏位监测和控制：在浮式拖航过程中，由于水流等因素的影响，梁体可能会出现轴线偏位。施工过程中应进行实时监测，如果发现问题及时进行纠偏，保证桁架轴线位置无误，梁体定位准确。

（5）滑动支架水平位移控制：观测点设置在滑动支架上，对支架的水平变位和沉降进行观测。支架水平位移在推架过程中变化过大时，应马上报警，并且停止施工，进行纠偏，锚死。

1.5.3 滑靴倒换控制

拼装顶推平台的滑靴倒换时机控制：滑靴作为钢桁梁节点的支撑释放装置，应倒换使用。如果每次顶推距离比较大，就应该对滑靴进行倒换。如何把握滑靴的倒换时机至关重要，顶推平台的滑靴倒换最佳时机发生在滑靴马上滑出滑道梁的时候，这是就该对滑靴进行倒换。

辅助墩和主墩的最佳倒换滑靴的时期的控制：为进入滑道梁的桁架梁分支节点相交点布局对称分布时（±4 m或±6 m）。

千斤顶的顶举控制：滑靴倒换过程通过待倒换滑靴里面的千斤顶把钢桁梁整体顶举后放进新活塞杆并落下梁体，然后通过千斤顶顶举钢桁梁和待倒换滑靴托空，取出滑靴；松开千斤顶，钢桁梁再次落入滑靴中承受压力，继续顶推。

1.5.4 落梁的控制

当顶推工作完成后可以将梁落到准备好的永久支座上，因此需用落梁设备把桁架梁托起，然后对滑靴、临时设施、滑道梁进行拆除，再将桁架梁下落固定。为了结构安全稳定，顶升过程必须要求在控制系统下完成。落梁逐步下落，每次落梁行程为15 cm。

落梁时必须注意以下事项：

（1）落梁必须利用千斤顶同步完成；

（2）整联钢梁下落时必须有对应的备用千斤顶；

（3）落梁使用的千斤顶必须确保压力不能超过使用极限；

（4）各支座的高差在落梁过程中要注意实时监控；

（5）梁与墩支座间的找平是通过支座垫板来完成的。

1.5.5 纠偏控制

因为顶推点环境及设备的差异、误差，梁到位后可能出现实际与设计线形不一样的情况，又因为钢桁梁是柔性结构，使得各点不尽相同。为了确保施工线形、里程以及支座外缘与杆件中心位置偏移，所以顶推后线形需要调整。

防中线偏位措施：

（1）同步顶推的措施：在顶推开始之前，必须全面检查各处顶推设备和中央控制系统是否有问题，顶推中对顶推力以及顶推位移进行控制，保证侧前行位移量一致。

（2）监测措施：在桥梁的前后两端上部设置中线偏移监测点，顶推过程中必须进行连续监测。起吊至拼装平台，于底部距离轨道中心线1 m位置用红笔标注程标，标注间距1 m。滑道外侧也要用油漆笔画上刻度，精确到厘米，这样做是为了让旁的工作人员很明显地查看两旁进尺是否一致。

（3）限位措施：顶推时导向限位设施的布置，如用轨道卡板阻止横向偏移的产生。除此之外，设备里还配置有4个横向油缸，能对梁段位置调节，及时纠正过程中的偏差。

为避免过度顶推现象的出现，措施如下：

（1）在顶推端头布置限位支架，确保为顶推到位防止过度顶推；

（2）在距到位还有1 m的地方，改为点动操作，每操作一次前进20 cm，并进行实时观测；

（3）严格把控顶推到位时间，预防梁因温差引起移位。

2 钢桁梁顶推施工注意事项

（1）顶推系统使用前必须认真调节好开关的位置，整个顶推系统电源要确保质量。

（2）必须确保油液的干净清洁。必须经常对油液进行过滤，确保精度高于20 μm，按要求进行定期换油。

（3）每次开始顶推时，都要对顶推的钢桁梁梁中线和各滑道顶部标高进行复测，并控制偏差在规定范围内：

①导梁中线允许误差要求小于等于2.0 mm；

②梁体中线允许误差要求小于等于2.0 mm；

③滑道表面要求应光滑流畅。

（4）钢桁梁顶推时，必须由专人负责检查导梁和箱梁，如发现导梁挠度有部位变化、螺丝不紧、分配梁与主梁联结处有偏位或普通混凝土破坏等出现情况时，应停止施工，进行问题处理。

（5）如预应力束锚具不紧时，应马上停止顶推，并把不紧的锚具调整、重新固定。

（6）用拉杆顶推时，如出现杆件弯曲、螺丝松动不紧等情况，都应该及时有效地处理。

（7）顶推时不得少于两个墩上布置保险千斤顶，如遇到滑移故障等原因使用千斤顶处理时，起顶的反力值必须小于等于计算反力的1.1倍，起顶高度也要小于5 mm～10 mm。

（8）四氟滑板两面都要应保持清洁，白色一面涂上硅脂减少摩擦，清理四氟板不能使用可燃性的油料。

（9）顶推过程中如果出现四氟板跟进不及时，应马上停止顶推工作，顶起桁架梁的腹板，必须放入四氟板后才能继续顶推。

（10）每节段顶推过程不能一次到位，要分多次完成。第一次顶推5 cm，停止，回油，再顶推5 cm，停止，回油，反复多次顶推。

3 结束语

针对现代钢箱梁顶推施工技术如何安全、高效的实施等问题，本文从钢桁梁施工原理、施工工艺流程、施工特点等几个方面出发，总结了要保证整个钢桁梁施工过程的安全可靠，加强顶推施工过程中各环节的监测控制是必不可少的。在顶推各环节的监控中，必要的措施也为跨线钢架桥钢桁梁顶推施工方便、快速、顺利地完成提供了重要的保障。

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Construction Technology Analysis of Steel Truss Beam Pushing

The pushing construction of steel truss beam has the advantages of small footprint, continuous construction process, good structural integrity, repeated use of equipment and formwork, no noise in the construction process, and generally fast construction speed. It has been widely used in the construction of cross-line steel box girder bridges. This paper makes an in-depth analysis on the steel truss beam pushing construction process, pushing echnical characteristics and construction control points of a large-span steel truss in Guangxi, and also puts forward the corresponding construction technical scheme and precautions for the more important construction links, which improves the safety coefficient of the construction process and ensures that the steel truss can be accurately pushed to the specified position.

steel truss beam; pushing technology; control points; construction characteristics; monitoring measures

U445

A

1008-1151(2022)09-0031-04

2022-06-05

国家自然科学基金（82074574）；广西科学研究与技术开发计划（科AB17195021）。

黄庆玲（1982－），女，安徽阜南人，广西机电职业技术学院高级工程师，研究方向为路桥和市政工程施工技术研究及教学。