賀恩明，陳元?dú)g（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶　400013）

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復(fù)雜環(huán)境下鋼箱梁頂推架設(shè)工藝技術(shù)研究
——以重慶市南岸區(qū)黃桷灣立交工程F匝道橋鋼箱梁頂推為例

賀恩明，陳元?dú)g
（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶400013）

摘要：該文以重慶市南岸區(qū)黃桷灣立交工程F匝道橋施工為背景，介紹位于交通繁忙地域、平曲線小半徑及大豎向縱坡地段的鋼箱梁采用分段拼裝、多次頂推方案時(shí)對施工平臺、頂推鋼箱梁線型控制、防傾控制等工藝技術(shù)上的研究，以及施工過程中應(yīng)注意事項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下鋼箱梁頂推施工順利進(jìn)行，為其它市政橋梁鋼箱梁施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境；鋼箱梁；頂推；技術(shù)研究

1　工程概況

黃桷灣立交工程位于重慶市南岸區(qū)彈子石CBD區(qū)域，西起育人學(xué)校附近，東至慈母山隧道洞口，北自內(nèi)環(huán)高速公路任家灣附近，南至現(xiàn)有收費(fèi)站南側(cè)。F匝道為單幅橋梁，橋梁起點(diǎn)樁號FK0+198.204m，終點(diǎn)樁號FK0+597.204m，全橋長399m，橋?qū)?.0m。跨徑布置為：第1聯(lián)（6×31m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁）+第2聯(lián)（31+39+30m鋼箱梁）+第3聯(lián)（35+38+30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁）段。其中第2聯(lián)鋼箱梁上跨M匝道、內(nèi)環(huán)線主線橋、彈廣路，下穿N匝道，平面曲線R=300m，豎向位于5.3%上坡段，橋面設(shè)單向1.5%的橫坡。橋位見圖1、圖2所示。

圖1　橋位平面圖

圖2　F匝道鋼箱梁縱立面布置圖

第2聯(lián)鋼箱梁采用斜腹式單箱單室斷面，頂板寬為6.8m，底寬3.0m，支座處底寬4.0m；梁高（含18cm混凝土墊層）為2.0m。鋼箱梁平均每延米重27230N。鋼箱梁共劃分為25個(gè)節(jié)段，如圖3。

圖3　F匝道鋼箱梁分段圖

2　鋼箱架設(shè)方案選擇

2.1鋼箱梁架設(shè)方案

針對該處交通繁忙，結(jié)構(gòu)物交叉較多的現(xiàn)狀，并結(jié)合運(yùn)輸條件和現(xiàn)場吊裝情況要求，為了保證施工及交通安全，并減少對內(nèi)環(huán)交通的影響，F(xiàn)匝道第2聯(lián)鋼箱梁架設(shè)安裝采用連續(xù)頂推架設(shè)法。擬利用盤龍立交-長壽匝道方向F10墩處開口作為鋼箱梁運(yùn)輸入口，在第三聯(lián)梁部未施工時(shí)進(jìn)行，在F8-F9-F10右側(cè)設(shè)置鋼箱梁堆積場、拼裝焊接場、起吊場，在P9-P6之間設(shè)置臨時(shí)支墩，25個(gè)節(jié)段鋼箱梁分段組拼，分次通過千斤頂?shù)耐侠囱b完成的鋼箱梁段在各墩頂滑道上進(jìn)行滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)頂推到位。因此，將增加全聯(lián)頂推距離約35m。臨時(shí)支架布置形式如圖4、圖5所示。

圖4　臨時(shí)支墩平面布置圖

圖5　臨時(shí)支墩縱立面布置圖

其中：頂推反力支墩：1處—L4；

起落梁支墩：4處—L1、L2、L4、L6；

拼裝鋼梁支墩：9處—L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12；

下滑道支墩：8處—L1、L2、L3、L4、L6、L8、L10、L12。

所有臨時(shí)支墩中軸線處在半徑r=300m平曲線上。

所有下滑道頂面處在5.3%下坡線上，L4處的滑道頂面高出該處相應(yīng)的梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高約1000mm。

2.2頂推施工步驟

（1）在L4-L5平臺上按移動(dòng)軌跡平、豎曲線將F1-F3拼裝成大節(jié)段，在L7-L12平臺上按移動(dòng)軌跡平、豎曲線將F4-F12拼裝成大節(jié)段。并在F1-F3這個(gè)大節(jié)段前端安裝鋼導(dǎo)梁。

（2）頂推F4-F12大節(jié)段前移至F1-F3大節(jié)段并連接，拼裝成F1-F12大節(jié)段，再頂推F1-F12大節(jié)段，前移25m。

（3）在F12后部依次拼接F13-F21節(jié)段，拼裝成大節(jié)段，頂推F1-F21大節(jié)段，前移15m上FP7號墩。

（4）在F21后部依次拼接F22-F25節(jié)段，拼裝成大節(jié)段，頂推F1-F25大節(jié)段鋼箱梁，前移約30m到FP6號墩，直至到達(dá)設(shè)計(jì)里程，拆除導(dǎo)梁，粗調(diào)軸線及里程。

2.3本方案優(yōu)點(diǎn)

（1）鋼箱梁對接拼裝不占用被交建筑物地界。

（2）節(jié)段對接焊不在被交建筑物上空進(jìn)行，不會(huì)對車輛駕駛員產(chǎn)生心理壓力，對既有被交建筑物的影響降至最低。

3　方案技術(shù)研究

3.1施工平臺的設(shè)計(jì)

施工平臺包括下滑道支墩、起落梁支墩、頂推反力支墩、組裝平臺支墩及基礎(chǔ)。該臨時(shí)支墩除滿足拼裝鋼箱梁的功能外，還要兼作對鋼箱梁實(shí)施空間曲線頂推之用。在平臺支架設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮其能承受頂推時(shí)的最大豎向荷載和最大水平摩阻力引發(fā)的變形，又要考慮滿足鋼箱梁在頂推過程沿同半徑平面圓曲線和同曲率豎曲線軌跡前進(jìn)要求，并按位置準(zhǔn)確計(jì)算和控制滑道進(jìn)出口的標(biāo)高。因此需進(jìn)行認(rèn)真、詳細(xì)的計(jì)算分析，并請有相應(yīng)資質(zhì)單位進(jìn)行復(fù)核，在確保支架安全度符合相關(guān)規(guī)范要求的同時(shí)，為施工過程中提供監(jiān)測各項(xiàng)指標(biāo)［1］。主要需對以下內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)算：

（1）臨時(shí)墩基礎(chǔ)承載力和穩(wěn)定性驗(yàn)算。

（2）臨時(shí)墩墩身承載力和穩(wěn)定性驗(yàn)算。

（3）道支撐系統(tǒng)受力安全性驗(yàn)算。

3.2頂推裝置工藝設(shè)計(jì)

頂推裝置包括滑道、導(dǎo)向限位裝置、上墩小導(dǎo)梁、制動(dòng)裝置、鋼絞線錨扣裝置以及牽引裝置。

3.2.1滑道

滑道主要由設(shè)置在鋼管支墩上的滑道梁、下滑板和上滑塊組成。

為控制鋼箱梁頂推作業(yè)中的變形，滑道位置設(shè)置在鋼箱左右腹板下方的底板附近，寬度35cm。每處滑道共兩個(gè)，每個(gè)滑道需做成平縱斷面符合頂推要求的線形形式。每側(cè)滑道梁的兩端都設(shè)有吊籃，吊籃內(nèi)設(shè)30t或50t電動(dòng)千斤頂，以備鋼箱梁在頂推過程中滑塊擠死或卡住時(shí)起頂鋼箱梁用。

滑道作法：滑道梁為兩根［32b槽鋼，長度3.5～4.5m，寬度30cm，每條滑道長度為2500mm。下滑板由5塊□500×500×20㎜鋼板組成，每塊鋼板頂面外包□545×450×1㎜的不銹鋼板（周邊與鋼板壓焊）。上滑塊為□400×200×20mm的氯丁橡膠板（在下滑板與鋼箱梁底板頂推面間設(shè)置一面貼聚四氟乙烯）。

3.2.2導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)

為方便鋼箱梁節(jié)段拼裝時(shí)的橫向定位和頂推時(shí)的導(dǎo)向，在臨時(shí)支墩下滑道板中部外側(cè)設(shè)置了導(dǎo)向限位裝置 （即橫向限位器）。導(dǎo)向裝置主要由鋼軸、螺母、墊片及導(dǎo)向輪組成。通過鋼軸及螺母將導(dǎo)向輪（4對聚四氟乙烯輥軸）固定在下滑道鋼板面上。與鋼梁接觸面留出20～30mm間隙。

3.2.3上墩小導(dǎo)梁

導(dǎo)梁長度一般為頂推跨徑的0.6～0.7倍，但由于該橋的平曲線半徑較小（半徑為300m的圓曲線），長導(dǎo)梁難以達(dá)到相鄰墩柱處，擬定采取在鋼箱梁前端設(shè)置小導(dǎo)梁，主要是實(shí)現(xiàn)鋼箱梁懸臂直接上墩、過墩。導(dǎo)梁長度內(nèi)側(cè)1.6m，外側(cè)2.0m，其截面為工字形鋼板梁。導(dǎo)梁高度及線形與鋼箱梁相同，并與鋼箱梁腹板拴接。考慮到導(dǎo)梁上墩時(shí)要設(shè)置千斤頂頂升，導(dǎo)梁前端做成企口。小導(dǎo)梁的構(gòu)造如圖6所示。

圖6　小導(dǎo)梁構(gòu)造圖

3.2.4制動(dòng)裝置

鋼箱梁頂推作業(yè)時(shí)，由于是下坡狀態(tài)，而且坡度達(dá)5.4%，因此在后部設(shè)置2臺20t倒鏈葫蘆作為制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)掛在L12墩墩頂下部。

鋼箱梁停止作業(yè)時(shí)，為了防止因?yàn)樽灾叵禄?、沖擊振動(dòng)、強(qiáng)風(fēng)吹襲等原因后滑動(dòng)，在鋼箱梁的后方和前部焊接鋼件制動(dòng)裝置。

3.2.5鋼箱梁錨扣點(diǎn)

根據(jù)鋼箱梁曲線情況，分20～25m為一個(gè)錨扣點(diǎn)。錨扣點(diǎn)布置在鋼箱梁底板中心線橫隔板處，與鋼箱梁底板采用螺栓連接，鋼箱梁與錨扣點(diǎn)連接如圖7所示。鋼箱梁加工時(shí)，事先在底板上打好固定拉錨器的拴孔。

圖7　錨扣點(diǎn)連接構(gòu)造圖

3.2.6牽引裝置

鋼箱梁的頂推，采取將帶有連接頭的多根鋼絞線與鋼梁底板下的錨扣點(diǎn)進(jìn)行連接，然后穿入擱置在支墩錨固器上的連續(xù)頂推千斤頂（千斤頂前后布置兩臺油缸，其中一臺油缸工作時(shí)另一臺油缸回縮原來的行程），通過自動(dòng)工具錨夾住多根Φ15.24傳力鋼絞線［2］。如圖8所示。

圖8　鋼箱梁頂推牽引裝置圖

根據(jù)頂推最大水平力，選擇2臺ZLD-100自動(dòng)連續(xù)千斤頂（按照2臺千斤頂集中控制設(shè)置總控制臺，控制2個(gè)泵站）提供水平動(dòng)力。拉桿采用3根Фj15.24鋼絞線和自動(dòng)工具錨。

每次頂推時(shí)，錨扣點(diǎn)與連續(xù)式千斤頂之間保持20～30m的距離，以減小其位置對平、豎曲線頂推的影響。

4　復(fù)雜環(huán)境下鋼箱梁頂推施工控制要點(diǎn)

受交通條件限制的區(qū)域頂推作業(yè)，需配合交通管理部門作好交通管制，在雙向道路進(jìn)入施工區(qū)域前100m設(shè)置完善的交通設(shè)施進(jìn)行壓縮減少行車道，限制車速和車流量，并在作業(yè)地段設(shè)置施工安全警示牌。在頂推期間，為確保安全，宜短時(shí)間進(jìn)行交通中斷。

頂推工作為高空作業(yè)項(xiàng)目，較大縱坡、較小平曲線頂推梁體，其施工難度較，其頂推、落梁工作不得夜間施工。白天施工完畢后需立即裝上制動(dòng)裝置。

由于在較大縱坡、較小平曲線上頂推梁體，千斤頂?shù)捻斖扑俣葢?yīng)較慢，宜控制在110～150mm/min，便于及時(shí)糾偏。鋼梁在行進(jìn)過程中需及時(shí)進(jìn)行加裝和拆除導(dǎo)向限位裝置，在每一下滑道處設(shè)專人進(jìn)行滑板的喂進(jìn)和接送。

5　結(jié)論

重慶市南岸區(qū)黃桷灣立交工程F匝道橋第2聯(lián)鋼箱梁施工處于較復(fù)雜的施工區(qū)域，采取頂推施工法，主要通過以下四方面確保了施工安全，且鋼箱梁頂推落梁后與設(shè)計(jì)線性吻合良好：（1）合理選擇鋼箱梁的拼裝場地，將項(xiàng)目施工對交通影響降到最低；（2）在頂推工藝設(shè)計(jì)時(shí)，委托了重慶交通大學(xué)進(jìn)行驗(yàn)算；（3）對小曲率半徑的鋼箱梁采取小導(dǎo)梁實(shí)施直接過孔，設(shè)置制動(dòng)裝置和導(dǎo)向裝置確保頂推過程中鋼箱梁的偏轉(zhuǎn)和傾覆；（4）在施工過程中嚴(yán)格按工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容和監(jiān)控要求組織施工，加強(qiáng)各工序的檢查驗(yàn)收以及頂推過程對鋼箱梁標(biāo)高、軸線過程控制。

目前F匝道第2聯(lián)鋼箱梁頂推工作已成功實(shí)施，為今后的同類工程施工提供了借鑒和積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］余新貴.曲線鋼箱梁頂推施工［J］.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2010 （3）.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

中圖分類號：［TU997］

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）07-0036-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.036

收稿日期：2016-04-21

作者簡介：賀恩明（1974-），男，重慶人，研究生，高級工程師，主要從事橋梁技術(shù)研究與管理。

Technical Study on Erection Technology for Incremental Launching of Steel Box Girder under Complex Environment

Abstract：Based on the construction case of ramp F of Huangjuewan flyover project in Nan'an district of Chongqing，this paper studies the technologies applied for steel box girder which is located at areas with busy traffic，horizontally curved section with small radius and large longitudinal slope，including segmental assembly，incremental launching schemes，steel box girder linear control，deviation-proof control and so forth.Some noteworthy tips in construction are also introduced for reference.

Keywords：complex environment；steel box girder；incremental launching；technical study