金仁貴

（中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 概 述

隨著交通建設的發(fā)展，連續(xù)箱梁橋在城市中魚腹型箱梁形式應用迅速增加，施工方法也各有不同［1-4］。在橋梁架設過程中經(jīng)常需要跨越河流、軟土及既有線路，因此頂推技術得到廣泛應用，多位學者對此進行了應用研究。李杰等［5］針對鄭州公路鐵路兩用橋連續(xù)板桁組合梁的頂推施工及控制進行了應用分析；高波［6］闡述了跨既有鐵路的箱梁頂推施工應用的安全要點；白烜寧等人［7-9］對頂推施工過程主梁的彎矩、支座反力等應力分布狀態(tài)進行計算分析，得到了頂推過程中主梁的力學狀態(tài)；張謙等人［10-11］研究了應用頂推施工的關鍵施工技術，對施工控制及相應的安全措施提出了許多相關建議；徐士杰［12］對大跨度復雜結(jié)構鋼桁架的吊裝滑移施工進行了分析和研究。但對魚腹型鋼箱梁曲線頂推的相關研究并不多見，鑒于此，以昆山亭林大橋為背景，對跨河魚腹型鋼箱梁曲線同步頂推滑移安裝施工進行了技術應用研究。

馬鞍山路是昆山市的東西向主干道，其東延工程的橋梁全長585 m，共18跨；跨越北環(huán)城河的亭林大橋主橋采用群樁基礎、高樁承臺、“魚腹”型三跨變截面連續(xù)鋼箱梁，全長153.6 m，分左右兩幅，錯孔位布置左右兩幅主橋墩。主橋左右兩幅非對稱布置，左幅孔跨布置為（31.3+75.3+47）m，右幅孔跨布置為（42.1+78.8+32.7）m，兩幅間距為20 mm；主橋主墩在同一橫截面位置錯位布置，橋面總寬度為36～43 m。

2 施工方案選擇與施工工序

2.1 施工方案選擇

由于本項目鋼箱梁整個外型酷似魚腹，在施工過程中無法像直線型橋梁那樣直接吊裝就位，而需要進行多次調(diào)節(jié)才能準確定位。在項目開始施工前，現(xiàn)場技術人員提出直接浮吊就位和頂推就位兩種施工方法，由于直接浮吊定位需要吊車長時間等待進行吊裝調(diào)整，每一階段需要上一階段拼裝完成后方可進行下一循環(huán)，施工進度緩慢，嚴重影響進度，且施工過程中吊車對拼裝精度難以把控，吊裝完成還需進行微調(diào)。因此采用先吊裝到滑移軌道，再頂推就位，從而大大加快了施工進度，減少了吊車等待時間；與直接吊裝相比，施工中節(jié)約成本約30余萬元，提前45 d完成拼裝任務，贏得社會廣泛認可。

2.2 施工工序

鋼箱梁總體施工順序見圖1。

圖1 鋼箱梁總體施工工藝流程

3 滑移設備

液壓同步滑移系統(tǒng)由滑移構件（軌道梁、滑移軌道）、夾軌構件（頂推油缸、限位裝置）、驅(qū)動爬行構件（液壓泵站、固定裝置）、控制構件（傳感元件、檢測系統(tǒng)、指令系統(tǒng)）等幾個部分組成，利用計算機總成控制設備系統(tǒng)運行。

3.1 滑移軌道

根據(jù)項目現(xiàn)場特點，共布置4道滑移運動軌道，滑移運動軌道平面布置以鋼箱梁的腹板線為參考進行，每幅橋梁鋼箱梁設置2道。左幅軌道在河道中段斷開，預留空間，便于浮吊進出，滿足現(xiàn)場梁段吊裝施工的要求；由于東西兩側(cè)軌道的標高不同，右幅軌道于河道中點斷開。

3.2 液壓爬行系統(tǒng)

液壓爬行系統(tǒng)正向運動可以鎖住軌道形成反力，從而實現(xiàn)滑移推動，在每條滑移軌道（單軌）上分別布置一套，見圖2。自鎖型夾軌設備不需要反力架解決反力點的加固問題，因而簡化了裝備，減少了操作步驟并節(jié)約時間；剛性連接與滑移構件同步運動，操作方便，就位精準，安全可靠；計算機總成控制，設備自動化，降低操作問題隱患，安全可靠。液壓爬行系統(tǒng)按每幅鋼箱梁兩邊同時滑移施工考慮設置，同時滿足吊裝施工高峰期間同時分段安裝4個鋼箱梁節(jié)段的需要。

圖2 液壓油泵及爬行器的工作效果

3.3 液壓泵站

為滿足同步滑移的設備布置和工作要求，本項目針對泵站液壓系統(tǒng)的使用通用性、功能可靠性和自動化水平進行綜合研究，采用構件模塊化進行液壓泵站的結(jié)構設計，因此調(diào)整更換方便；液壓系統(tǒng)的密封等重要元部件采用進口產(chǎn)品，為系統(tǒng)穩(wěn)定性進一步提升奠定了可靠基礎；采用計算機程序控制電流、油泵比例同步技術，每個液壓泵站裝備雙主回路和雙比例閥，使得構件的連續(xù)滑移驅(qū)動得以保證，系統(tǒng)的同步調(diào)節(jié)性能有效提高，可實現(xiàn)同步滑移精準控制。

3.4 計算機控制系統(tǒng)

3.4.1 傳感器

每個液壓泵站油缸安設1個行程通知傳感器，每個液壓油缸的大腔側(cè)安設1個壓力智能傳感器，確保液壓油缸行程信息、壓力負荷信息和構件的移動狀況信息等及時傳輸?shù)轿弧?/p>

3.4.2 網(wǎng)絡連接

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡連接，把系統(tǒng)網(wǎng)絡所需要的工作電源線及油缸信號、比例閥、電磁閥等通訊信號線從布置于岸邊平臺的計算機控制總成引出，將各種傳感器通過信號傳輸連接線連接于各自的通訊模塊。

3.4.3 控制計算機

液壓爬行系統(tǒng)總成控制計算機是同步頂推滑移施工的核心裝備，通過信息通訊網(wǎng)絡實時反饋相關數(shù)據(jù)、傳遞總成控制指令，同時具備滑移施工構件同步移動、姿態(tài)調(diào)整、受力狀態(tài)控制及滑移過程顯示、系統(tǒng)故障報警、安全閉鎖操作等功能，監(jiān)控和操作界面直觀友好。

4 同步滑移技術

4.1 液壓油缸同步控制

控制人員通過網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)出指揮現(xiàn)場液壓泵站的動作指令，動作指令同時被所有液壓泵站接收到，所有液壓油缸、對應的電磁閥同時按指令指示動作，步驟協(xié)調(diào)一致，動作狀態(tài)實時反饋，控制用戶可以根據(jù)監(jiān)控界面相關信息實時進行調(diào)節(jié)。

4.2 位置同步控制

控制系統(tǒng)先指定某一主令滑移點，再指定其余隨行滑移點，以實現(xiàn)同步滑移。不同隨行滑移點同主令滑移點的滑移位移通過通訊線實時傳輸顯示，總成控制計算機根據(jù)滑移動作需要調(diào)整隨行滑移點滑移速度，確保隨行滑移點同主令滑移點步驟一致，構件狀態(tài)滿足要求。

4.3 滑移狀態(tài)穩(wěn)定性分析

4.3.1 滑移速度

滑移構件節(jié)段的重量相等，配備相同的液壓裝備，滑移速率基本相同。各次滑移的速度及所需的泵站壓力見表1。

表1 滑移速度和泵站壓力

4.3.2 啟動狀態(tài)分析

1）摩擦系數(shù)：根據(jù)以往相關滑移施工經(jīng)驗，滑行面涂滿黃油的滑行軌道，摩擦系數(shù)（靜）可以取值為0.18；正常滑移過程中，摩擦系數(shù)（滑移）取值為0.15。

2）慣性加速度：往返行程正?；疲瑢嶋H滑移速度控制在16 m/h左右，即16×103/3 600＝4.4 mm/s。假定滑移啟動時，滑移系統(tǒng)在0.5 s內(nèi)將速率提升至4.4 mm/s，則此時慣性加速度為0.008 8 m/s2?？梢缘弥l(fā)生的慣性力影響結(jié)構穩(wěn)定性的作用微乎其微。

4.3.3 制動狀態(tài)分析

正常滑移時，滑移鋼箱梁動量為mv（v＝4.4 mm/s），摩擦系數(shù)（滑移）為0.15，摩擦力（滑移）為0.15 mg；根據(jù)沖量規(guī)律：mv＝0.15 mg t，則制動所需時間為t＝mv/0.15 mg＝0.03 s，鋼箱梁制動時滑行距離為1/2×4.4×0.03＝0.066 mm，可以得知，鋼箱梁滑移制動時，滑動間距可以忽略不計。

5 鋼箱梁滑移安裝

5.1 鋼箱梁支架及軌道安裝

箱梁下部的臨時支架及軌道梁、滑行道在鋼箱梁安裝前施作完成。先進行橋梁兩岸的支架基礎施工，再進行主橋中跨支架基礎施工，按同樣方法施工鋼管樁、斜撐、剪刀撐等，然后施作中跨軌道梁；全封閉施作右幅橋臨時支架及軌道梁、滑行道，左幅橋臨時支架及軌道梁、滑行道根據(jù)浮吊進入實施右幅橋鋼箱梁節(jié)段吊裝需要預留24 m不閉合，見圖3。

圖3 臨時支架及軌道梁安裝示意

5.2 鋼箱梁節(jié)段滑移

采用浮吊吊裝運輸?shù)轿坏墓?jié)段鋼箱梁至滑移軌道梁上，安裝滑移推行系統(tǒng)，然后沿滑移軌道進行構件滑移。重復上述操作步驟，完成右幅及左幅邊跨的鋼箱梁安裝，見圖4、圖5。

圖4 鋼箱梁節(jié)段吊裝頂推滑移實景

圖5 鋼箱梁節(jié)段吊裝滑移拼裝示意

左幅邊跨鋼箱梁節(jié)段全部安設到位，施工左幅中跨臨時支墩及承重梁，指揮浮吊船將左幅中跨剩余鋼箱梁節(jié)段吊至承重梁上，東西兩側(cè)梁段依次交替行進。選擇日最低氣溫且溫度變化較平穩(wěn)的時段吊裝左幅鋼箱梁合龍段，進行合龍，完成整橋的滑移拼裝，見圖6。

圖6 鋼箱梁完成拼裝效果

5.3 鋼箱梁節(jié)段組拼

鋼箱梁吊裝共分為41個節(jié)段，施工時總體按先后依次滑移施工鋼橋兩端（6＃、9＃墩）部位鋼梁，然后再中間主航道部位合龍。主航道上方的鋼梁，先施工東面的右幅鋼梁，然后施工西面的左幅鋼梁。東面右幅鋼梁Y10為合龍段，西面左幅鋼梁Z10為合龍段。組拼示意圖見圖7。

圖7 鋼箱梁組拼示意

6 注意事項

1）鑒于滑移軌道體系承載鋼結(jié)構的變形因素非常復雜，借助有限元分析軟件進行結(jié)構模型模擬計算，得到實時有效的結(jié)構變形量，總結(jié)變形趨勢，確定合適的觀測點進行監(jiān)測，監(jiān)測精度、頻次滿足要求，真實可靠反映結(jié)構變形特征，結(jié)合臨時支墩基礎的沉降數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理軟件進行平差計算、數(shù)據(jù)回歸分析，總結(jié)形成完整系統(tǒng)的變形信息，反饋到各施工專業(yè)指導現(xiàn)場施工。

2）頂推滑移施工需經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試、預滑移和正式滑移三個階段。系統(tǒng)調(diào)試：液壓同步滑移設備系統(tǒng)全部安設完成，全面系統(tǒng)檢查各部部件連接情況；啟動爬行驅(qū)動系統(tǒng)液壓泵站，將壓力值調(diào)節(jié)至5 MPa，仔細檢查伸縮爬行器，主油缸A、B腔的輸油管路是否正確連接，同時檢查截止閥與油缸的相對應情況；然后檢查電流變化時比例閥及對應油缸的伸縮速度的響應符合情況。啟動液壓泵站油缸行程傳感器量測鋼絲繩，檢查計算機總成控制柜中對應的信號燈點亮情況，再核查行程傳感器信號傳輸指令反饋情況。預滑移：啟動系統(tǒng)控制計算機，進入“自動”操作程序執(zhí)行結(jié)構的整體滑移模式運行；在預滑移模式運行過程中，實時監(jiān)測各點的位置、應力狀態(tài)等參數(shù)，檢查核實控制系統(tǒng)的同步運行狀況，密切關注控制參數(shù)與運行狀況的相對應，必要時進行修改、調(diào)整以保證系統(tǒng)運行符合施工需要。正式滑移：啟動系統(tǒng)，輸入根據(jù)設計荷載設定的爬行驅(qū)動系統(tǒng)的最大推力值，進行逐步加載運行，按照最大推力的40%、60%、80%分級進行加載；運行穩(wěn)定可控且符合預先設定，可逐漸加到總壓力的100%。

7 結(jié) 語

1）與使用傳統(tǒng)反力架的液壓牽引設備相比，本項目采用了計算機控制液壓同步爬行系統(tǒng)，對軌道基礎處理要求較低，因為在夾軌構件鎖住軌道，充任滑行移位的反力架進行推移時，直接承受推移反力的元件是距滑移構件很近的一段軌道；與此同時，液壓爬行系統(tǒng)的楔型夾塊具備逆向運動自鎖性能，在滑移運動中的隨意軌道點位均可進行停機鎖定，且鎖定時間可根據(jù)需要調(diào)整，可以確保構件滑移過程的施工安全，是狹小空間及高空大噸位構件水平滑移施工首選方案。

2）魚腹型鋼箱梁曲線段采用圓形軌道進行分節(jié)段滑移安裝，要求同步頂推滑移系統(tǒng)可以操控設備進行等角速滑移運動。在同步頂推滑移實施過程中，采用指定構件某一滑移點為主令滑移點，其余點為隨行滑移點的方法，通過總成計算機控制隨行滑移點與主令滑移點的位置、狀態(tài)保持一致，從而達到同步滑移的效果。