何向紅，張信，程建華

1.長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430212；2.中鐵大橋局第七工程有限公司，湖北 武漢 430056

既有交通線上立交橋鋼箱梁頂推施工技術(shù)

何向紅1，張信1，程建華2

1.長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430212；2.中鐵大橋局第七工程有限公司，湖北 武漢 430056

武漢市二環(huán)線武昌段接線工程梅家山立交橋鋼箱梁項(xiàng)目屬于既有交通線下高風(fēng)險(xiǎn)路段施工項(xiàng)目.主線橋鋼箱梁跨路施工過程中，采用現(xiàn)場情況分析、模型數(shù)據(jù)計(jì)算分析與試驗(yàn)測試等步驟，探索了既有交通線上鋼箱梁頂推法施工工藝、臨時(shí)工程設(shè)計(jì)布置等方法，形成了一套較為完整的鋼箱梁連續(xù)頂推施工技術(shù)和安全操作技術(shù)要點(diǎn).運(yùn)用該方法進(jìn)行施工，橋下交通影響較小，施工干擾小，安全系數(shù)高.確保了工程進(jìn)度和施工質(zhì)量，有效節(jié)約了施工成本.

主線高架橋；鋼箱梁施工；分步頂推

1 工程概況

1.1 工程簡介

武漢市二環(huán)線武昌段接線工程（原鸚鵡洲長江大橋武昌段接線工程）是鸚鵡洲長江大橋過江后的配套的疏解、連接工程.武漢市二環(huán)線武昌段接線工程Ⅰ標(biāo)，起點(diǎn)里程為K13＋432．0，終點(diǎn)里程為K14＋417．0，全長985 m，紅線寬50～60 m.

本項(xiàng)目屬于武昌岸梅家山立交的一部分.梅家山立交由南北向中山路—白沙洲大道、東西向鸚鵡洲大橋—雄楚大街交匯形成，是武昌地區(qū)最重要的交通轉(zhuǎn)換樞紐節(jié)點(diǎn)和出城交通最重要的轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，也是鸚鵡洲大橋武昌岸最重要的疏解節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)江南岸過江交通量70%以上的疏解.梅家山立交橋如圖1所示.

圖1 梅家山立交橋效果圖Fig.1 Meijiashan overpass diagram

1.2 主線橋布置

主線橋連接雄楚大街與鸚鵡洲大橋延長線，跨越白沙洲高架橋，主線橋鋼箱梁設(shè)計(jì)起點(diǎn)位于津水路，里程樁號K13＋760，終點(diǎn)位于原武泰閘水產(chǎn)大市場拆遷舊址，里程樁號K13＋896，主線橋全長約136 m［1］.

主線高架橋共8聯(lián)，本標(biāo)段共包括7聯(lián)，除第4聯(lián)為鋼箱梁外，其余各聯(lián)均為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁.

主線橋橋頂面和底面均設(shè)1．5%的雙向橫坡，通過梁體頂板形成，梁體頂、底板平行設(shè)置.標(biāo)準(zhǔn)橫斷面截面積1．4 m2，截面慣性矩1．4 m4，截面高度2 420 mm.鋼箱梁每延米質(zhì)量約12．6 t.

主線高架橋第4聯(lián)為（36．95 m＋62 m＋36．95 m）三跨鋼箱梁，其標(biāo)準(zhǔn)段橋面寬度為26 m.

位于ZW211～ZW214＃墩之間，并跨越白沙洲高架橋，總質(zhì)量1800t，為本工程施工重點(diǎn).ZW211～ZW214＃墩線路平面為直線，縱斷面沿道路前進(jìn)方向的縱坡依次為1．68%（距離約5 763 mm）和R＝2 500 m豎曲線.

2 鋼箱梁總體施工方案

主線橋鋼箱梁施工采用分步頂推的方案，鋼梁拼裝、連續(xù)頂推架設(shè)整體方案為：在ZW213～ZW215＃墩之間設(shè)置鋼箱梁拼裝施工平臺支架，利用汽車吊機(jī)完成前導(dǎo)梁和鋼箱梁1～5（28．15 m）節(jié)段以及第1組懸臂的拼裝，然后整體頂推鋼箱梁及前導(dǎo)梁往前移動35 m［2］.在空出的拼裝支架上繼續(xù)拼裝鋼箱梁6～12（40 m）節(jié)段和第2至第4組懸臂，再整體頂推鋼梁往前移動30 m.在空出的拼裝支架上繼續(xù)拼裝鋼箱梁13～17（28 m）節(jié)段及第5組懸臂，再整體頂推鋼梁往前移動40 m，此時(shí)拆除導(dǎo)梁.在空出的拼裝支架上繼續(xù)拼裝鋼箱梁18～24（39．75 m）節(jié)段及第6至第8組懸臂，再整體頂推鋼梁往前移動到位，直至鋼梁合龍.待鋼箱梁分步頂推到位后，進(jìn)行外涂裝防護(hù)，拆除臨時(shí)支架.最后在鋼梁頂面鋪設(shè)鋼筋砼層，鋪設(shè)橋面鋪裝層，安裝伸縮縫等附屬結(jié)構(gòu)工程［3］.

頂推前，在ZW211墩承臺上設(shè)置臨時(shí)支墩，在ZW212、ZW213、ZW214墩承臺上以及ZW213～ZW215＃墩兩跨中間均設(shè)置臨時(shí)支墩、墩頂滑道梁，在ZW213＃墩的臨時(shí)墩上沿橫橋向?qū)ΨQ布置2套連續(xù)千斤頂，如圖2所示.

頂推施工須借用主線橋兩側(cè)相鄰的混凝土梁跨工作區(qū)間［4］，即ZW210～ZW211，ZW214～ZW215之間.待頂推施工完畢，此兩跨即可進(jìn)行混凝土梁施工.鋼箱梁施工步驟如表1所示.

圖2 頂推施工整體布置圖Fig.2 Overall arrangement of jacking construction

表1 鋼箱梁施工步驟圖Table 1 Construction procedure of steel box girder

3 頂推施工工藝流程

本工程頂推施工工藝流程見圖3．

3.1 臨時(shí)設(shè)施設(shè)計(jì)布置

臨時(shí)設(shè)施主要包括臨時(shí)墩、拼裝平臺、滑道梁及滑動介質(zhì)、導(dǎo)梁、導(dǎo)向限位、頂推設(shè)備及錨扣點(diǎn)［3］.

a．臨時(shí)墩.頂推施工須沿順橋向設(shè)置7處臨時(shí)墩.在墩頂鋼墊梁與分配梁之間墊一層特制橡膠塊，讓橡膠的壓縮變形來抵消鋼梁頂推過程中的脫空間隙［5］，該橡膠墊塊厚度0．1 m，沿整個滑道面均勻滿布，要求其受力豎向壓力4 MPa不破壞（實(shí)際平均受壓2 MPa），壓縮量要有2 cm，在水平力作用下，剪切變形不得大于2 cm，在實(shí)施時(shí)對前端橡膠墊塊進(jìn)行了單向限位.每次頂推結(jié)束后在鋼箱梁相應(yīng)節(jié)段下方沿頂推方向正對滑道梁兩端各焊接一塊鋼板，鋼板緊貼滑道梁左側(cè)，防止鋼梁產(chǎn)生縱向滑移.

圖3 頂推施工工藝流程圖Fig.3 Flow diagram of jacking construction process

b.拼裝平臺.借用ZW213～ZW215＃墩之間臨時(shí)墩作為鋼箱梁拼裝支架.單層四排貝雷架通過立柱外伸牛腿支承在臨時(shí)墩立柱上，同時(shí)在立柱相應(yīng)位置焊接法蘭座和貝雷架栓接，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu).滑道梁和貝雷架兩側(cè)設(shè)置工作平臺，在鋼梁拼裝前，完成拼裝平臺的安裝工作，即在貝雷架上方布置好拼梁墊塊和千斤頂［6］.

c．滑道梁及滑動介質(zhì).滑道梁采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，通過焊接方式放置于兩根管立柱頂部.

滑道梁外形尺寸有兩種規(guī)格分別為：3 600 mm×500 mm×800 mm、2 600 mm×500 mm×800 mm.滑道安裝時(shí)計(jì)算出滑道頂標(biāo)高，進(jìn)行測量精確控制，四角要求平整度偏差小于1 mm.滑道頂絕對標(biāo)高可根據(jù)臨時(shí)墩墩柱頂標(biāo)高來確定.

d．導(dǎo)梁.導(dǎo)梁全長約35 m，為變截面設(shè)計(jì)，分為三段.各段梁高、底板及腹板厚度均一定差異，節(jié)段之間腹板與頂板采用栓接，底板采用焊接；導(dǎo)梁與鋼箱梁之間，腹板采用栓接，底板、翼板與頂板采用焊接.對鋼導(dǎo)梁的長度及剛度進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化，改善鋼梁局部壓應(yīng)力及滑道內(nèi)脫空量.

e．導(dǎo)向限位.為了控制梁體在頂推過程中的中線始終處于設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，設(shè)置橫向?qū)蛳尬谎b置.導(dǎo)向限位裝置固定在滑道梁外側(cè)外伸梁上，導(dǎo)向滾輪焊接在安裝座上，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝座與滑道梁外伸梁之間采用螺栓連接［7］.

f．頂推設(shè)備及錨扣點(diǎn).本工程考慮選用兩套ZLD200－300型自動連續(xù)頂推系統(tǒng)進(jìn)行頂推施工.單連續(xù)千斤頂頂推力180 t，正常頂推速度約7 m/h.兩套連續(xù)頂布置在ZW213＃墩的臨時(shí)墩上，連續(xù)頂支座分別焊接在滑道梁內(nèi)側(cè)面.

連續(xù)千斤頂下方搭設(shè)工作平臺，連續(xù)千斤頂鋼絞線一端錨扣在千斤頂上，另一端錨扣在鋼箱梁底部錨扣點(diǎn)上.鋼箱梁底部錨扣點(diǎn)與箱梁之間采用栓接形式，鋼梁內(nèi)側(cè)相應(yīng)位置須局部加強(qiáng)［8］.

3.2 鋼箱梁頂推施工工藝流程詳細(xì)分解

a．完成拼裝平臺、臨時(shí)墩、頂推系統(tǒng)布置等臨時(shí)工程施工.ZW213、ZW214、ZW213－ZW214、ZW214－ZW215臨時(shí)墩安裝導(dǎo)向裝置.鋼梁底部落梁用千斤頂和鋼管柱暫不安裝（如圖4）.

圖4 頂推施工第1步示意圖Fig.4 The first step in jacking construction

b.在拼裝平臺上拼裝導(dǎo)梁、鋼箱梁第1～5節(jié)段（GL1＋GL2＋GL2＋GL2＋GL2）及第一組懸臂（XB1a＋XB1b），4個鋼絞線錨扣點(diǎn)安裝在鋼箱梁第2節(jié)段對應(yīng)位置.導(dǎo)梁拼裝的初始位置在其頭部端面已經(jīng)越過ZW213＃墩中心線650 mm.整體拼裝完畢，即操縱豎向頂將導(dǎo)梁和鋼箱梁置于滑道梁上，穿好鋼絞線，準(zhǔn)備正式拖拉（如圖5）.

c．啟動頂推系統(tǒng)，鋼箱梁連續(xù)前移，滑道梁四氟板保持續(xù)進(jìn)，每處滑道上任意狀態(tài)不得低于5塊.導(dǎo)梁越過ZW213＃墩繼續(xù)前移直至35 m位移處，停止拖拉，通過分析，此時(shí)鋼箱梁及導(dǎo)梁整體抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)超過7.拖拉結(jié)束后在鋼箱梁第4節(jié)段下方沿拖拉方向正對滑道梁處焊接一塊鋼板，鋼板緊貼滑道梁左側(cè)，防止鋼梁產(chǎn)生縱向滑移（如圖6）.

圖5 頂推施工第2步示意圖Fig.5 Jacking construction step 2

圖6 頂推施工第3步示意圖Fig.6 Jacking construction step 3

d.繼續(xù)拼裝鋼箱梁第6～12節(jié)段（GL2＋GL3＋GL4＋GL2＋GL2＋GL2＋GL2）第2至第4組懸臂（XB2a＋XB2b＋XB3a＋XB3b＋XB2a＋XB2b），將第2節(jié)段鋼梁下方錨扣點(diǎn)位置后移至第8節(jié)段下方對應(yīng)位置，拆除第3步焊接在鋼梁底部的鋼板擋塊，準(zhǔn)備第2次連續(xù)拖拉（如圖7）.

圖7 頂推施工第4步示意圖Fig.7 Jacking construction step 4

e.繼續(xù)拖拉，導(dǎo)梁與鋼箱梁同步前移至30 m位移處.上ZW212墩時(shí)，由50 t千斤頂輔助完成.上墩前鋼箱梁及導(dǎo)梁整體抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)約為3.5.頂推結(jié)束后，在鋼箱梁第6節(jié)段下方沿頂推方向正對滑道梁處焊接一塊鋼板擋塊，鋼板緊貼滑道梁左側(cè)，防止鋼箱梁產(chǎn)生縱向的滑移（如圖8）.

f．按照上述步驟循環(huán)（第6、7步重復(fù)4、5步過程），通過4次連續(xù)拖拉，完成24個節(jié)段的鋼箱梁拼裝（如圖9）.

圖8 頂推施工第5步示意圖Fig.8 Jacking construction step 5

圖9 頂推施工第8步示意圖Fig.9 Jacking construction step 8

g.繼續(xù)整體拖拉，至前移24 m位移處時(shí)停止，將導(dǎo)梁前兩個節(jié)段拆后，繼續(xù)整體頂推向前移動4 m.此時(shí)鋼箱梁頂推到設(shè)計(jì)位置（即鋼梁前端部離ZW211墩中心線50 mm），然后拆除剩下的導(dǎo)梁.頂推結(jié)束后，在鋼箱梁第18節(jié)段下方沿頂推方向正對滑道梁的兩端焊接兩塊鋼板擋塊，鋼板緊貼滑道梁側(cè)面，防止鋼箱梁產(chǎn)生縱向的滑移（如圖10）.

h．最后拆除連續(xù)千斤頂、錨扣點(diǎn)，進(jìn)入落梁施工環(huán)節(jié).

圖10 頂推施工第9步示意圖Fig.10 Jacking construction step 9

3.3 落梁

落梁系統(tǒng)由8處落梁千斤頂、4處落梁液壓泵站及8處落梁墊塊組成，分成4套獨(dú)立的單元，即1個臨時(shí)墩上1個單元，分別位于臨時(shí)墩ZW211～ZW214上，所有落梁千斤頂和落梁墊塊和鋼箱梁底部固聯(lián)，落梁液壓泵站固定在相應(yīng)臨時(shí)墩工作平臺上.當(dāng)需要對箱梁進(jìn)行豎向調(diào)節(jié)時(shí)可改變落梁千斤頂活塞桿行程來調(diào)節(jié)箱梁的標(biāo)高，當(dāng)調(diào)整到預(yù)定標(biāo)高時(shí)在落梁墊塊下方墊入調(diào)整墊塊，然后落梁千斤頂回縮將負(fù)載轉(zhuǎn)移到落梁墊塊上［9］.

4 鋼箱梁頂推施工注意事項(xiàng)

a．鋼箱梁安裝平臺及臨時(shí)墩，要求有足夠的剛度平整度，標(biāo)高準(zhǔn)確，不得發(fā)生下沉.

b．各墩上滑動鋼板標(biāo)高與頂推平臺之間各控制點(diǎn)的標(biāo)高均在同一豎曲線上，控制誤差為±1．0 mm，左右兩滑道鋼板頂面的橫向標(biāo)高誤差應(yīng)不大于0．5 mm，相對誤差為1．0 mm.

c．頂推時(shí)，應(yīng)及時(shí)、連續(xù)地送入聚四氟乙烯滑塊，不得出現(xiàn)脫空產(chǎn)生局部承壓而引起箱梁變形增大.

d．頂推中須用導(dǎo)向設(shè)施保證箱梁沿梁軸中心線方向移動，若有偏移，嚴(yán)禁在梁體靜止?fàn)顟B(tài)下橫推梁體.

e．若鋼箱梁在頂推過程中中線有偏差，采取措施如下：

①在已拼裝完成的鋼梁頂面設(shè)置測量觀測點(diǎn)，在地面固定三角點(diǎn)安置全站儀，在頂推的過程中跟蹤測量出鋼梁中線偏差.

根據(jù)中心偏差放松相反方向的側(cè)限，其放松量等于偏差值.

②在鋼箱梁頂推過程中加大另一側(cè)側(cè)限水平千斤頂?shù)牧?，使鋼梁在前進(jìn)的過程中逐步調(diào)整中心位置.

③另主控臺及各泵站上的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)即為糾偏開關(guān)，在頂推開始梁段數(shù)量少且頂推力小時(shí)，通過停掉一側(cè)千斤頂而另一側(cè)施力即可實(shí)現(xiàn)左右糾偏.但當(dāng)梁段數(shù)量多頂推力大距離長時(shí)，則不能采取此種方法.

f．施工中建立有限元模型對鋼箱梁頂推施工進(jìn)行計(jì)算分析，及時(shí)跟蹤鋼箱梁在頂推施工過程中以及頂推完成后結(jié)構(gòu)的受力、變形特性.為頂推施工方法的安全和合理性提供理論依據(jù).

5 結(jié)語

通過主線橋鋼箱梁頂推施工過程的順利實(shí)施，可得出如下結(jié)論：

a．既有交通線下鋼箱梁施工采用頂推法，不需大型起吊設(shè)備，占用范圍?。涣后w架設(shè)不侵占橋位處凈空，橋下交通影響較??；施工干擾小，安全系數(shù)高，效率顯著.

b．采用多點(diǎn)頂推的施工技術(shù)，充分利用墩臺容許承受水平力的潛能，避免使用大噸位的頂推錨固設(shè)備，節(jié)約施工成本，具有良好的合理性和先進(jìn)性.

c．臨時(shí)工程如拼梁平臺、臨時(shí)支墩、頂推臨時(shí)墩、頂推主力墩、頂推導(dǎo)梁、滑道系統(tǒng)等的科學(xué)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，對頂推法順利完成起到十分重要的作用.

d．連續(xù)頂推施工中采用科學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和測試，能及時(shí)掌控結(jié)構(gòu)的受力與變形，保證施工安全和質(zhì)量.

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Construction technology of steel box girder jacking based on existing traffic lines

HE Xiang－h(huán)ong1，ZHANG Xin1，CHENG Jian－h(huán)ua2
1．Changjiang Institute of Technology，Wuhan 430212，China；2．The 7th Engineering CO．，LTD．，China Railway Major Bridge Engineering Group，Wuhan 430056，China

The Meijiashan overpass steel box girder project at Wuchang section of Wuhan′s Second Ring Road is a high－risk road construction project on existing transportation line．Aimed at the across－road construction process of the main bridge steel box girder，the steel box girder pushing technology on existing traffic lines and the temporary engineering design layout were explored by analyzing the on－site situation，computing model data and test，the steel box girder jacking construction technology and the key points about safety operation were proposed．The practice proves that it has little effect on the traffic under the bridge and the construction process，which guarantees the project progress and the construction quality，and saves the construction cost．

main line viaduct；steel box girder construction；step－by－step jacking

U445

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.06.008

1674－2869（2015）06－0036－06

本文編輯：龔曉寧

2015－04－24

何向紅（1962－），女，湖北黃梅人，高級工程師，副教授.研究方向：土木工程設(shè)計(jì)、監(jiān)理與施工.