梅山特大桥钢箱梁顶推施工技术控制措施

卢相

（中铁十一局集团第二工程有限公司，青海同仁 811300）

1 工程简介

福州至厦门铁路梅山特大桥 （中心里程为DK90＋875.738）63#~64#桥墩为门式桥墩，墩身是混凝土结构，上部柱为钢结构，二者采用插入式连接方式，插接长度为5 m，属于混合结构，盖梁采用箱形钢结构，梁宽为3.3 m，梁高为2.8 m，在外轮廓尺寸上，横桥向为2.6 m，纵桥向为3.3 m，桥墩钢柱外包混凝土，顺桥向厚度为30 cm，横桥向厚度为40 cm，具体参数见表1。钢盖梁施工采用顶推法，本工程线路与既有东吴支线铁路立体交叉施工，距离较近，需要加强与相关单位的沟通交流，确定好作业时间，因此，此项工程施工过程复杂，干扰因素较多，现场条件有限，需要采取行之有效的技术措施加以控制（见表1）。

表1 钢盖梁参数表

2 桥梁工程钢箱梁顶推施工技术控制措施

2.1 施工方案设计

本工程总体施工方案设计为：施工准备及场地处理→钢柱吊装→外包墩身钢筋及混凝土→填充钢柱混凝土→顶推支架搭设→钢盖梁拼装、焊接、涂装→导梁拼装、焊接→顶推装置安装→申请线路封锁→点前施工准备→线路封锁命令到达→顶推→落梁→钢柱与盖梁焊接→填充钢柱及梁体混凝土→销点→导梁拆除→顶推支架拆除→梁面与盖梁顶检查梯安装。

顶推施工主要包括以下内容：地基处理及预埋件安装，支架搭设及预压，钢柱板片安装，盖梁及导梁拼装、焊接、涂装，顶推，导梁及支架拆除等。63#、64#门式墩钢盖梁在桥位左侧设置滑道式拼装支架，在支架上拼装钢盖梁板片，待钢盖梁全部拼装完成后，在钢盖梁前端设置长20 m的钢板导梁，采用拖拉滑移的方法将钢盖梁纵向拖拉至桥位，拆除钢板导梁，对钢盖梁进行落梁施工，最后拆除滑道式拼装支架，浇筑剩余钢柱墩身内外混凝土，钢盖梁成桥[1]。

2.2 具体工艺流程

在桥位两侧，分别采用1台130 t和1台350 t吊车，将两侧钢柱整体吊装定位焊接，并开始外包混凝土施工。在左侧墩柱后搭设钢盖梁拼装支架及前端顶推滑移支架。采用2台汽车吊，吊装钢盖梁板片到拼装支架上，并定位焊接、涂装。钢盖梁焊接、涂装完成后，在钢盖梁前端安装焊接两片20 m长钢导梁，钢导梁腹板与钢盖梁腹板焊接固定。安装顶推用自动连续千斤顶设备，焊接固定后锚梁，在钢盖梁尾部吊装铁质配重块（40 t），对面墩柱侧安装就位，用钢结构临时支架。进行模拟顶推施工，顶推长度为7 m，用时1 h。开始第一阶段顶推施工共计18 m，用时4 h。将钢导梁前端搁置在对面钢结构临时支架上，拖拉到位后，停止拖拉，卸掉铁质配重块。采用100 t竖向薄型千斤顶将钢盖梁下两个临时支撑滑靴撤除落架，准备第二次拖拉。然后进行第二次拖拉，拖拉长度为19 m，用时3.5 h。采用4个竖向薄型千斤顶，将钢盖梁落梁，与已经焊接固定完成的钢柱对接。焊接钢柱对接缝，切除并吊移钢导梁，完成安装。拆除安装支架。

2.3 临时支架搭设

临时支架基础为钢筋混凝土整板基础，厚度设计为60 cm，内部设置双层、双向钢筋网片，使用钢管作为支架材料，做好水平支撑和斜支撑，顶部设置工字钢分配横梁，在上部设置通长纵梁，为了保证临时支架的安全性和稳定性，需要设置斜向辅助支架。在钢梁拼装区域，钢柱应采用挖孔桩基础，前端承力支架钢管适当加粗，固定在承台上，为防止滑道梁纵向移位，需要在两侧设置限位板，与横梁及滑道梁焊接固定，在部分钢柱顶部支架端部外适当位置设置限高架[2]。

2.4 钢箱梁现场拼装

梁段吊装就位后，需要开展现场焊接作业。认真检查接口焊口情况，适当进行清洁、打磨处理，调试相关设备工具，做好防水防风防潮准备。节段焊接工艺流程主要包括：梁段就位→错边调整→底板、边腹板定位→腹板焊接→顶、底板焊接→无损检测→底板、腹板、加劲肋嵌补段焊接→无损检测→过焊孔封堵，必须对顶板单元组焊、横隔板装焊、腹板单元件组焊、底板单元件组焊等关键环节加强技术控制。采用半自动二氧化碳气体保护焊进行定位焊，开始焊接前，所有定位焊缝都要做打磨处理，在起弧和熄弧处做倒角处理，严格控制焊接质量，不能出现夹渣、裂纹、焊瘤、气孔等问题，如果存在缺陷，要及时处理，例如，如果出现开裂现象，需要使用碳弧气刨清除，并打磨光顺，然后重新烧定位焊。为了减少焊接产生的附加应力、焊缝残余应力以及边缘材料局部应力，工地焊接要遵循相关规范，横向焊缝要从桥中轴线向两侧对称施焊，对于长焊缝，若一端有自由端，需要从另一端施焊，充分估计环焊缝收缩余量，采取适当措施，减少两个节段钢盖梁之间的长度偏差，每拼装一个梁段，都要进行测量，及时进行修正，防止累积误差。螺栓连接需要着重从以下方面进行控制：高栓的储运和保管；摩擦面的抗滑移系数检验；高强度螺栓连接副的安装；高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收[3]。

钢盖梁的涂装也至关重要。在出厂前，需要严格按照除锈等级做好除锈处理，节段拼装完成后，预留涂装区域，加强钢材表面清洁处理，这样能够保证钢材与漆膜的结合效果。涂装前，要认真核对涂料品种、参数、质量，保证涂装位置准确。涂装时，采用高压无气喷涂施工，根据涂料性能和配比，合理确定喷枪空气压力，涂层表面要平整、光滑，不能有漏涂、皱皮、针孔等问题出现，保证漆面色彩均匀、光洁美观。

2.5 钢箱梁顶推施工

2.5.1 总体施工安排

本工程63#、64#分别利用4个天窗点将钢箱梁顶推到设计位置。做好施工现场的封锁保护工作，严格按照技术管理规范执行，设置防护人员和防护设施，制定详细的各工序作业时间表，按计划组织施工[4]。

2.5.2 顶推拖拉系统

顶推拖拉系统主要包括2台液压泵站、2台ZLD60连续顶推千斤顶、1套现场操作控柜以及相关配套设施。设备安装就位后，开始空载调试，检验运行状态。在拖拉过程中，拖拉所施加的拉力和所有摩擦力F达到平衡。铁与铁之间的滚动摩擦系数0.09~0.03，支撑面和MGE滑板越坚硬，摩擦系数越小，摩擦力F=结构自重作用下竖向反力×动荷载系数×摩擦力的不均匀系数×滑动摩擦系数，其中，滑动摩擦系数取0.1，动荷载系数为1.05，摩擦力的不均匀系数为1.2。拖拉所需的最大拖拉力为L=（172.72+40）×1.05×0.1/2=11.17 t。

因此，本方案选用2台ZLD60连续千斤顶，每台穿设2根φ15.24 mm低松弛钢绞线作为拖拉动力设备。通过锚具和夹片将钢绞线固定在第一台拖拉小车上，钢绞线另一端固定在千斤顶顶推拖拉方向后方的后锚梁上采用2孔锚具，通过夹片的形式对钢绞线进行夹紧固定，锚具固定装置通过焊接的形式固定在后锚梁侧面与前端千斤顶保持在一条直线上。在施工过程中，2台千斤顶分别设置在两根纵向滑道梁端头位置，这样可以有效应对顶推反力。每次拖拉距离控制在20 m左右，分3个阶段交替顶升、拖拉钢盖梁。

2.5.3 顶推滑移装置

顶推支撑点设于外腹板与横隔板交叉部位下。在完成钢盖梁拼装后，将拖拉滑靴放置在滑道上。采用钢板和钢构件垫梁调节箱梁底部的平整度。

2.5.4 拖拉过程纠偏

在拖拉过程中，千斤顶的行进速度较慢，所以，不必对纵向进行限位。在纵向拖拉即将到位时，将型钢止滑楔形块放置在拖拉滑靴下方，并且在钢立柱外侧焊接2块限位板，为钢盖梁就位后环缝焊接做好准备。相对而言，拖拉过程中的横向偏位更为常见，通常情况下，偏转力和滑道间横向宽度成正相关。如果要有效解决横向偏位问题，需要采取合适的限位装置进行限制。限位受力点应该尽可能设置在结构纵向长度的中部和首尾两端，保证钢箱梁能够按着设计轴线进行滑动。在顶推拖拉行进过程中，使用全站仪对钢梁前后方进行观测，实时检查中心线偏移量，如果偏移量在10 cm以内，则不必停机纠偏；如果偏移量较大，则需要停止顶推拖拉作业，并使用油压千斤顶进行纠偏。如有需要，也可以调节单侧连续顶推滑移千斤顶拉力和拉索，这种方式能够适用于偏差较大的情况，保证钢梁能够在直线方向上顶推前进。

2.5.5 钢导梁设置要求

采用工字钢做钢导梁，严格控制钢板质量，保证满足设计要求。腹板、顶底板材料均为Q345B板，梁高1.9~2.8 m，底板和顶板宽度设计为40 cm，板厚2cm，腹板厚度也为2 cm。沿着桥梁纵向每隔2.5 m，设置竖向加劲板，板厚12 mm。距离顶板35 cm和底板38 cm的位置设置水平加劲，宽度为15 cm，厚度为12 mm。底板每隔50 cm，双面设置局部竖向加劲板，厚度为12 mm，这样能够更好地满足拖拉施工支撑要求。钢导梁纵向每隔8~10 m设置横向水平支撑，采用钢管焊接而成的支撑架，工字型钢导梁通过焊接的方式分两段连接[5]。

2.5.6 拖拉抗倾覆验算

在拖拉过程中，钢导梁未搁置到对面钢结构临时支架上时，此时钢盖梁+钢导梁为最大悬挑状态（悬挑28 m），该工况下的倾覆风险最大，此时悬挑部位的质量为：钢导梁20 t×2=40 t，钢盖梁8 m×5 t/m=40 t，悬挑总质量为80 t，支架上的钢盖梁质量为110 t+钢盖梁后部加设配重块40 t，则抗倾覆系数为150/80=1.87＞1.3，满足规范要求，拖拉过程中不会造成钢盖梁的倾覆。

2.5.7 模拟拖拉施工

为保证拖拉施工顺利进行，在正式拖拉前，应进行模拟拖拉实验，拖拉长度为5 m，模拟的目的主要是对顶推作业指挥系统、地基承载力、连续顶性能、锚具等进行测试。模拟过程要严格按照正式施工执行，所有人员和设备就位，保证人员配合良好，设施设备运行顺畅，详细记录框架梁行走速度、设备运行的各项参数，为正式顶推拖拉施工提供有力支撑。

2.5.8 钢盖梁落梁及导梁拆除

千斤顶、操作控柜及相关配套设备安装就位后，开展全系统空载调试，然后开始正式顶推施工，将钢盖梁顶推到位后，进行钢盖梁落梁施工。钢盖梁顶推到位后，在钢盖梁后锚梁下部（预留位置）及前端导梁下部布置共计4个200 t千斤顶，使钢盖梁支撑于4个千斤顶上。将钢盖梁顶起一定高度后，撤除梁垫，然后千斤顶下落21 cm后，完成钢盖梁落梁。采用100 t汽车吊将导梁切除后吊至场外[6]。

3 结语

综上所述，桥梁工程是连接区域交通的重要枢纽，为社会经济发展做出了巨大贡献，随着建设范围和规模的不断扩大，桥梁工程的施工难度越来越高，需要根据现场条件和工程特点，采取合适的技术措施，保证施工质量和效率。本文以福州至厦门铁路梅山特大桥63#~64#桥墩钢箱梁施工为例，对顶推施工技术应用要点进行了探讨，全面控制技术细节。