潘 彪 （中鐵四局集團工程建設分公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

柏溪互通C匝道2號橋第一聯(lián)為鋼箱梁，跨徑為28m+46m+28m，中間46m跨上跨G85銀昆高速。鋼箱梁總重量約550t，位于半徑160m的圓曲線上。鋼箱梁全寬10.5m，橫向由2個鋼箱組成，2個鋼箱之間用箱間橫梁連接。單個鋼箱腹板中心距為3m，中心處梁高1.95m。第二聯(lián)為混凝土梁，施工完成后，安裝第一聯(lián)鋼箱梁。

2 自動輥式鋼支墩結構

自動輥式鋼支墩構造簡單。主要依據(jù)輥式輸送機原理，在鋼箱梁下部安裝輥式鋼支墩。鋼支墩頂部采用兩個直徑400mm的鋼輪，通過電機給予動力，旋轉帶動鋼箱梁向前推進。為保證鋼輪與鋼箱梁底部有效密貼，在輥式鋼輪結構底部設置一千斤頂進行標高調節(jié)。整個輥式輸送機采用鋼結構支墩支撐，支墩高度可根據(jù)現(xiàn)場實際標高進行加工。

3 自動輥式鋼支墩輪組鋼箱梁頂推施工方法

圖1 C匝道2號橋第一聯(lián)鋼箱梁半平面圖

圖2 C匝道2號橋第一聯(lián)鋼箱梁半立面圖

圖3 C匝道2號橋第一聯(lián)鋼箱梁橫斷面圖

柏溪互通C匝道2號橋第一聯(lián)鋼箱梁中間跨（46m）和G85銀昆高速斜交角度58°，跨越處G85銀昆高速為一板式梁橋，不便采用直接吊裝的常規(guī)方法進行。綜合考慮橋梁結構和現(xiàn)場自然條件，在G85銀昆高速南側C匝道鋼箱梁橋位側設置施工便道，并在頂推拼裝平臺下部搭設拼裝胎架。柏溪互通C匝道2號橋第一聯(lián)鋼箱梁現(xiàn)場安裝分為三部分進行。首先在拼裝胎架上依次拼裝焊接 12.188+12.056+11.020+11.456+12.539=59.259m，導梁36m。導梁與鋼箱梁焊接為一級焊縫，焊縫全超聲波探傷。在鋼箱梁頂推施工之前，完成所有涂裝施工。南側和北側剩余鋼梁節(jié)段先在橋位處搭設鋼管支架，再分別采用汽車吊將其直接吊裝至支架上進行拼焊，最終完成第一聯(lián)鋼箱梁施工。

圖4 自動輥式鋼支墩輪組結構圖

C匝道鋼箱梁安裝施工時，首先在0#臺、1#墩上方布置鋼支墩輪組、在0#臺臺背小樁號側地面設置拼裝胎架（該區(qū)域0#臺背墻混凝土需施工完成，臺背填土需填至設計標高），在支架上拼裝頂推1#墩～3#墩間59.259m的鋼箱梁節(jié)段，待該區(qū)域的鋼箱梁頂推到位后，再吊裝邊跨區(qū)域（0#臺～1#墩）、（2#墩～3#墩）的剩余鋼箱梁節(jié)段。需要頂推的鋼箱梁總重量約為：400t（不含連接加強板等）。

3.1 施工準備

3.1.1 鋼箱梁節(jié)段劃分

C匝道鋼箱梁沿縱向劃分為9個節(jié)段，每個節(jié)段根據(jù)左右箱室沿橫向再劃分為2個吊裝塊，合計18個制作塊。在鋼結構廠房內生產時將分段劃分為板單元制作。

3.1.2 準備工作

①測量準備工作，完成測量控制網交接，并復測各墩臺帽梁支座高程、平面軸線坐標參數(shù)是否與設計圖紙一致，分析下部結構的誤差對鋼箱梁安裝將會造成的影響。

②根據(jù)橋梁平面和豎曲線數(shù)值，以及有關設置的預拱度等結構要求，結合實際工況，進行復核、模擬認證，確保下部結構各項數(shù)據(jù)滿足施工要求。

③協(xié)調打通所有的運梁通道及吊裝設備站位、轉位場地。

④完成臨時支墩地基處理及基礎施工。

⑤完成各墩支座安裝后高程、平面坐標交接，要求與設計一致。

⑥根據(jù)吊裝現(xiàn)場環(huán)境和節(jié)段吊裝定位要求，確定鋼箱梁拼裝現(xiàn)場汽車吊定位位置，并做好標記。汽車吊進場時，根據(jù)預先畫定的標記站位。

⑦鋼箱梁各節(jié)段分批次進場。根據(jù)鋼箱梁各節(jié)段定位的要求和汽車吊站位，確定各節(jié)段進場的位置要求，并做好標記，運輸車根據(jù)標記定位。

⑧施工現(xiàn)場設置全封閉圍擋（只預留進出口大門），并在進場道路和場內道路布置交通警示牌。

⑨現(xiàn)場管理人員、技術人員、安全員、施工人員等均先進行安全培訓，考核合格后到位。

⑩熟悉圖紙、資料和有關文件及規(guī)范；確定施工流程；編制施工計劃；編制施工組織設計及應急預案；編制相關專項方案編制作業(yè)指導書；逐級做好技術和安全交底等工作。

圖5 C匝道輪組平面布置圖

C匝道2#橋1#、2#墩輪組軌道按照設計半徑160m曲線鋪設，鋼梁外弧為主動輪，內弧為從動輪。

3.1.3 C匝道鋼梁通過高速準備工作

①前導梁設計長36m，鋼箱梁一次組拼焊接長59.259m。鋼箱梁在拼裝胎架上按照設計圖預拱度及線型依次進行組拼焊接，并安裝焊接前導梁。頂推施工前，所有工作均在1#墩小里程方向完成，不與高速公路發(fā)生侵線關系。

②頂推前，在1#墩和2#墩墩頂預設各1排（4個）鋼支墩輪組，并做好鋼梁左右限位導輪的安裝布設。

③所有鋼支墩輪組的布置必須嚴格按照橋梁設計曲線半徑及位置要求擺設，并反復使用測量儀器定位復核，保證曲線半徑、高程等滿足頂推要求。

④在0#臺～1#墩之間每隔14m設置1排鋼支墩輪組，0#臺至路基位置每間隔15m設置1排鋼支墩輪組，全橋共計9排鋼支墩輪組。高度保證前導梁能夠順利上至2#墩頂?shù)匿撝Ф蛰喗M上。

3.2 頂推施工流程

3.2.1 C匝道鋼箱梁頂推施工流程

①步驟1：在路基和墩頂布置鋼支墩輪組（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、0#、1#、2#九組輪組。

②步驟2：拼裝36m導梁和60m鋼梁（1#墩～2#墩），共計約96m。

③步驟3：利用鋼支墩輪組將導梁頂推前移36m。

④步驟4：利用鋼支墩輪組將導梁頂推前移10m，并使前導梁上2#墩。

⑤步驟5：利用鋼支墩輪組將鋼箱梁頂推前移13m，切掉9m前導梁。鋼箱梁移出1#墩23m。

⑥步驟6：利用鋼支墩輪組將鋼箱梁頂推前移24m，鋼箱梁剛好搭上2#墩，切掉剩余導梁。

⑦步驟7：繼續(xù)頂推將鋼箱梁頂推前移5m，使46m跨鋼箱梁停在指定位置，完成此跨的落梁，移除所有鋼支墩輪組。

⑧步驟8：在0#臺～1#墩、2#墩～3#墩之間各搭設兩組臨時支架，將剩余鋼梁用支架法安裝。

3.2.2 C匝道鋼梁通過高速工作內容

①鋼支墩輪組共有兩種：一種是無輪緣的凸輪結構，另一種是帶單側輪緣的凸輪結構，輪箱組配備2718-187-3.0電機減速機，前進或后退速度3m/min，曲線外側兩排帶有電機減速機系統(tǒng)，為主動輪組，曲線內側無動力系統(tǒng)，為從動組，這樣設計便于鋼梁按照曲線行走。正常情況下通過高速46m跨時間可控制在3h內。

②安全起見在頂推過程中，下跨高速應采取臨時交通管制，保證施工區(qū)域下方無車輛通行。根據(jù)下跨G85銀昆高速車流量統(tǒng)計情況，施工封道時間宜安排在凌晨1時至4時，此時間段車流量少，封道對其他路段交通影響較小。

③鋼箱梁組拼焊接完成后，焊縫經探傷合格后，進行油漆補涂等相關工作，待所有工序結束后，清理橋上所有設備及臨時構件，安裝防護設備措施，保證鋼梁頂推過程中無墜落物。

④頂推前每個輪組都設置1名專職觀察員，觀察員配備對講機，隨時與指揮員和操作手進行溝通。所有人員在頂推過程中，應密切觀察各輪箱組的運行情況，防止咬輪、爬輪現(xiàn)象發(fā)生，觀測運行中鋼箱梁是否按照預設的運行軌跡行走（軸線偏移量小于50mm）。

⑤頂推運行中，1#橋墩左右兩側各安排1名補漆人員，隨時補漆（主要是輪箱與鋼梁接觸點）。

3.2.3 C匝道鋼梁通過高速整體穩(wěn)定性分析

①頂推防傾覆措施

a.為防止鋼箱梁在頂推過程中懸挑長度過大，在鋼梁頂推方向前端設置鋼導梁；導梁的長度通常以主梁頂推自由長度的0.6～0.7倍。本工程為36m，滿足要求。

b.嚴格控制鋼箱梁的頂推速度，鋼箱梁沿縱橋向每分鐘前行不超過1m。

c.頂推行進過程中，鋼箱梁的底板脫離下部支墊不超過50mm，以降低頂推過程中的脫空高度；為了降低頂推風險，減少頂推線型調節(jié)量，0#臺混凝土臺帽暫不施工。

d.鋼箱梁在頂推過程中，縱向最大懸挑長度發(fā)生在C匝道導梁長度和鋼箱梁10m的長度，此時前支點前方懸挑重量為鋼導梁重量及10m長的鋼箱梁重量，支點后方長度為49.259m，經計算，支點前端重量為30t×2+4.5t/m×10m=105t；支點后方重量為 4.5t/m×49.259m=221.666t；抗傾覆系數(shù)為：221.666/105=2.11，大于規(guī)范要求（抗傾覆系數(shù)1.5），縱橋向穩(wěn)定。

②側向穩(wěn)定

鋼箱梁側向在四道腹板位置下方全部設置有鋼支墩輪組，所以不會發(fā)生側向失穩(wěn)。

③風力對鋼箱梁側向穩(wěn)定性影響

3.2.4 頂推行程控制

①根據(jù)實際情況制定現(xiàn)場滑移速度，為了保證安全，設置頂推速度為1m/min。C匝道頂推過G85銀昆高速時間控制在3h內。

②為保證施工過程中的安全性，在滑移施工過程中，利用全站儀對節(jié)點過程進行施工測量，主要檢查實際下?lián)现蹬c理論值的差距，做好安全防護。精度可達毫米級，根據(jù)該工程實際情況，最大誤差控制在10mm內。

3.2.5 快速上墩措施

由于頂推過程中鋼支墩輪組頂部高程設置在同一高程，導梁頂推至即將上墩時的工況下，由于梁體下?lián)希瑢Я毫后w將無法順利上墩，現(xiàn)場采用以下兩項措施用以保證其順利上墩。

①通過控制鋼支墩輪組下方千斤頂頂升高度，升高靠前位置鋼支墩輪組高度，降低靠后位置鋼支墩輪組高度，形成一個沿頂推方向向上的坡度，抬升導梁前端高度。

②上墩位置布置130t汽車吊，當通過改變鋼支墩輪組高度仍無法順利上墩時，采用吊車輔助提升的方式保證導梁順利上墩。

3.2.6 頂推控制措施

①頂推施工控制重點

a.位移觀測：位移觀測主要是梁體的中線偏移和墩頂?shù)乃健⒇Q向位移，在頂推過程需用鋼支墩輪組及時調整。墩頂位移觀測非常重要，根據(jù)設計允許偏位作為最大偏位值，換算坐標，從施力開始到梁體開始移動連續(xù)觀測，一旦位移超過最大值則立即停止施力，重新調整各鋼支墩輪組運動。

b.頂推到最后梁段時要特別注意梁段是否到達設計位置，須按照監(jiān)控指令，在溫度穩(wěn)定的夜間頂推到最終位置，并根據(jù)溫度仔細計算測定梁長。

c.每輪次最后一段梁及最后一輪頂推時，應注意減緩頂推速度，以便糾偏及縱移到位。

②鋼箱梁頂推線型控制

鋼箱梁頂推施工過程中，鋼箱梁的線形控制非常重要，應密切進行觀測。鋼箱梁的橫向線形控制主要通過曲線軌道和限位裝置的橫向糾偏進行控制，豎向線形控制主要通過頂推設備中的鋼支墩輪組運動完成，應注意墊放抄墊板塊的高度。

a.鋼箱梁安裝精度控制：高程±10mm，軸線±10mm

b.防中線偏差措施

確保同步頂推：每次頂推前，應仔細檢查中央控制系統(tǒng)和各鋼支墩輪組處頂推設備的性能。每個鋼支墩輪組的頂推力均由中央控制系統(tǒng)控制，頂推過程中通過頂推位移和頂推力進行雙控，以頂推位移為主，確保鋼箱梁左右側前行位移量協(xié)調統(tǒng)一。

監(jiān)測措施：在鋼箱梁前端和尾端頂面設中線偏移監(jiān)測點，頂推過程中連續(xù)觀測。鋼箱梁吊至拼裝平臺后，在鋼箱梁底面各鋼支墩輪組處用紅油漆筆做里程標線，精確到厘米。考慮到該鋼箱梁橋位于半徑為160m的圓曲線上，需以橋梁中心線每米來計算鋼箱梁內側和外側的圓弧長度（內側短、外側長），這樣頂推過程中，各鋼支墩輪組的操作人員能直觀地觀察兩側進尺是否同步。

限位措施：鋼箱梁頂推時通過各種導向裝置限位，這是防止鋼梁橫向偏移最直接、最有效的手段，頂推設備中左右兩側設置了主動輪箱組和從動輪箱組，可以對梁段位置進行橫向調節(jié)，隨時糾正頂推過程中出現(xiàn)的偏差。

4 實施效果和施工注意事項

4.1 實施效果

柏溪互通C匝道鋼箱梁橋采用自動輥式鋼支墩輪組進行鋼箱梁頂推，鋼箱梁兩側設置多組導輪，使鋼箱梁按照設計曲線行走，走到位時剛好位于設計位置，幾乎不需要糾偏。鋼箱梁橋于2020年12月10日1點開始頂推施工，3點50分頂推就位，共用時170min，頂程60m，平均每分鐘0.35m。由于采用的方法恰當、措施有力，鋼箱梁頂推過程順利，就位準確。后在柏溪互通A匝道上跨G85銀昆高速鋼箱梁（1m～34m）頂推中繼續(xù)采用該方案，同樣取得了成功。

4.2 頂推施工注意事項

①頂推系統(tǒng)使用前，應進行整體調試和演練，確保頂推過程中每一個鋼支墩輪組和中央控制系統(tǒng)的正常運行。

②為避免溫度、日照等因素對鋼箱梁梁段變形、梁長等造成影響，鋼箱梁拼焊選擇在溫度穩(wěn)定、日照強度不大的情況下進行，最好選擇在陰天和晚上進行拼焊。

③為了確保頂推設備對鋼箱梁所施加的頂推力傳遞到腹板上，必要時可在腹板和底板連結區(qū)域內設置20mm的豎向加勁板，高度400mm左右，同腹板、底板焊接成整體結構，其間距為300mm～500mm設置一道。

④頂推時，應派專人檢查導梁及箱梁，如果導梁構件有變形、螺絲松動、導梁與鋼箱梁聯(lián)結處或箱梁局部有變形等情況發(fā)生時，應立即停止頂推，進行分析處理。

⑤頂推前，應和設計、監(jiān)控等相關單位溝通，確定好頂推過程中各點的豎向力、水平頂推力等理論數(shù)據(jù)，設定好每個點的受力、位移允許偏差范圍，輸入到中央控制器數(shù)據(jù)庫中，作為控制參數(shù)。

5 結語

目前全國基礎建設越來越多，而各高速公路車流量越來越大?？臻g曲線頂推技術逐漸成為現(xiàn)代城市建設中不可或缺的一項重要技術。相比傳統(tǒng)的拼裝技術和頂推技術，本例中自動輥式鋼支墩輪組結構的成功應用，最大程度地提升了工作效率，提高了安全性，且設備構造簡單，具有通用性，應用前景廣闊。