張俊雨

（中交二航局結(jié)構(gòu)工程有限公司，湖北 武漢 431400）

在各種橋梁工程中，鋼箱梁的頂推法已得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了很好的效果。在實(shí)際運(yùn)用中，有關(guān)技術(shù)人員要充分掌握鋼箱梁頂推施工技術(shù)的控制措施，才能提升這種技術(shù)的運(yùn)用水平和運(yùn)用效果，從而為整個(gè)橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量提供可靠的保障。

1 工程概況

北京路快速化改造工程的路線(xiàn)起點(diǎn)為迎賓大道，終點(diǎn)為宿連高速出口處，全長(zhǎng)約11.85km。主線(xiàn)雙向6車(chē)道，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h，符合城市快速路和一級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)。輔路雙向4 ～6 車(chē)道，設(shè)計(jì)時(shí)速50km/h，符合城市主干道和一級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)段的起訖樁號(hào)為K4+050 至K7+776，線(xiàn)路全長(zhǎng)3.726km。該標(biāo)段采用“地面快速化+節(jié)點(diǎn)高架”方案，在黃河南路、長(zhǎng)江路、江山大道等設(shè)置節(jié)點(diǎn)高架，終點(diǎn)位于西楚大道以西200m 處。

2 鋼梁頂推施工

本橋頂推總體采用分節(jié)段頂推施工，其中拱肋部分在拼裝支架上與主梁拼裝成整體后頂推，全橋共9 組臨時(shí)墩。

2.1 頂推設(shè)備

本工程共使用18 臺(tái)承載能力為1200t 的步履式頂推設(shè)備。該設(shè)備由滑動(dòng)面結(jié)構(gòu)、上部滑移結(jié)構(gòu)、下部支撐結(jié)構(gòu)、支撐油缸、橫向調(diào)整油缸和頂推油缸組成，采用計(jì)算機(jī)控制和液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的組合和順序動(dòng)作，以滿(mǎn)足本工程的施工要求。

系統(tǒng)組成。一套步履式頂推系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成。頂推設(shè)備18 臺(tái)、液壓泵站18 臺(tái)；分布式控制系統(tǒng)1 套；引入先進(jìn)的5G 通訊技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)有線(xiàn)通訊，對(duì)單個(gè)臨時(shí)墩分別部署單臺(tái)5G 模塊，主控配備5G 模塊，達(dá)到信號(hào)的無(wú)線(xiàn)傳輸，實(shí)現(xiàn)低延遲、高響應(yīng)的信號(hào)傳輸和數(shù)據(jù)發(fā)送，降低現(xiàn)場(chǎng)因有線(xiàn)布置所帶來(lái)的問(wèn)題，同時(shí)能夠借助云平臺(tái)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制以及調(diào)試。5G模塊布置示意圖如圖1 所示。

圖1 5G 模塊布置示意圖

選用具備5G 智能網(wǎng)管的應(yīng)力監(jiān)測(cè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)梁拱結(jié)構(gòu)中拱頂、拱腳以及1/2 拱架等應(yīng)力集中較大的測(cè)量點(diǎn)來(lái)布置應(yīng)力采集模塊，所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊并入至主控PLC 內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取與監(jiān)測(cè)。

利用軟件ANSYS 完成對(duì)梁拱組合體系橋梁結(jié)構(gòu)受力分析，確定結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中位置以及結(jié)構(gòu)薄弱處，通過(guò)安裝無(wú)線(xiàn)應(yīng)力采集模塊，來(lái)實(shí)時(shí)采集相應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力變化情況，并將數(shù)直接發(fā)送至云端云平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)或者PLC 主機(jī)中實(shí)現(xiàn)接收，通過(guò)分析處理調(diào)用查看數(shù)據(jù)曲線(xiàn)分析器趨勢(shì)，并結(jié)合PLC 中的控制算法來(lái)防止應(yīng)力過(guò)高導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變問(wèn)題，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息和遠(yuǎn)程信息能夠保證同步更新，通過(guò)上位機(jī)分析數(shù)據(jù)后可以對(duì)梁體狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后做出預(yù)警或者是調(diào)整頂推施工工藝參數(shù)，來(lái)避免意外出現(xiàn)。同時(shí)數(shù)據(jù)上傳云端后能夠更加直觀(guān)呈現(xiàn)至遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)上。

頂推設(shè)備布置及安裝。頂推裝置布置原則是在需要布置頂推設(shè)備的臨時(shí)墩上每墩一套，在墩頂?shù)纳?、下游?duì)稱(chēng)布置；反力座則分別布置在每套頂推裝置的縱橋向兩側(cè)。

2.2 頂推施工流程

步履式頂推機(jī)構(gòu)包括頂升支撐油缸、頂推縱移油缸、橫向調(diào)節(jié)油缸、縱移滑塊、橫移滑塊、橫移底座等結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)鋼梁的豎向頂升下降、順橋向前進(jìn)后退和橫向糾偏等功能。通過(guò)步履式頂推機(jī)構(gòu)和臨時(shí)方木墊梁的交替使用，通過(guò)頂升、推移、下降和縮回4 個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)了鋼梁的間隙式遷移。

首先，進(jìn)行鋼梁頂升，待各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就位后，步履千斤頂按照控制系統(tǒng)設(shè)定的力值頂升到位，使其承載梁頂面完全接觸主梁底面。隨后，通過(guò)控制系統(tǒng)同步控制頂升千斤頂伸縮到設(shè)定的活塞行程，將整個(gè)鋼梁平穩(wěn)頂起，使承載梁底面離開(kāi)墊梁一段距離。然后進(jìn)行鋼梁推移，通過(guò)控制系統(tǒng)同步控制頂推千斤頂伸縮，推動(dòng)千斤頂帶動(dòng)承載梁及鋼梁在底座滑移槽中向前移動(dòng)至設(shè)定好的活塞行程位置，實(shí)現(xiàn)鋼梁的推移。在推移過(guò)程中，要進(jìn)行墩頂位移觀(guān)測(cè)，依據(jù)設(shè)計(jì)允許偏位作為最大偏位值，計(jì)算坐標(biāo)，從施加力開(kāi)始到鋼梁開(kāi)始移動(dòng)連續(xù)觀(guān)測(cè)，一旦位移超過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算允許值，即刻停止施加力，重新調(diào)整各頂推設(shè)備的頂推力。最后，千斤頂回油落梁，待鋼梁移動(dòng)至系統(tǒng)設(shè)定的位移量后，頂升千斤頂活塞縮缸回程，使鋼梁下降至支墊上，進(jìn)行力系轉(zhuǎn)換，一個(gè)行程的頂推結(jié)束。

2.3 導(dǎo)梁上墩

鋼梁在頂推過(guò)程中，最大懸臂工況下，根據(jù)建模計(jì)算導(dǎo)梁最大撓度426mm，越墩過(guò)程考慮下?lián)嫌绊?，在?dǎo)梁越墩前兩跨對(duì)下一個(gè)墩頂進(jìn)行超墊，確保導(dǎo)梁在頂推過(guò)程中自然上墩。

2.4 橫向糾偏

鋼梁橫向糾偏以千斤頂同步控制進(jìn)行，鋼梁頂推施工時(shí)，梁體在縱向移動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)左右方向的橫向偏移。為了控制鋼箱梁在頂推過(guò)程中的中線(xiàn)始終處于規(guī)定范圍內(nèi)，采取以下的糾偏方法：（1）在頂推過(guò)程中，軸向偏差的警告值是3cm，在偏差達(dá)到設(shè)定的數(shù)值后，停止推桿，并實(shí)施校正。（2）保證頂推的同步。在進(jìn)行每次頂推之前，都要對(duì)中央控制系統(tǒng)和各個(gè)墩位處頂推設(shè)備的性能進(jìn)行詳細(xì)的檢查，在頂推的過(guò)程中，要通過(guò)頂推位移和頂推力雙控的方式，以頂推位移控制為主要內(nèi)容，保證鋼箱梁左右前行位移量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。（3）在頂推過(guò)程中，應(yīng)采取動(dòng)態(tài)監(jiān)控措施。在推舉臨時(shí)支墩的頂點(diǎn)上，同時(shí)將鋼梁的底點(diǎn)也放了出來(lái)，在推舉過(guò)程中，由站在墩頂?shù)牟僮髡咄ㄟ^(guò)懸掛垂線(xiàn)的方式，來(lái)測(cè)定進(jìn)尺的同步度和軸心偏差。在中心線(xiàn)偏離位置的情況下，應(yīng)及時(shí)糾正。在鋼箱梁端中心的頂?shù)咨?，用紅色顏料畫(huà)出截面中心線(xiàn)，并定期用全站儀測(cè)取軸端點(diǎn)，判斷有無(wú)偏差，若有偏差，應(yīng)及時(shí)糾正。

2.5 整體落梁

首先，在落梁前檢查永久支座偏位和標(biāo)高是否與設(shè)計(jì)一致，是否完成安裝工作，清理永久支座和清掃障礙工作，其次，做好機(jī)具準(zhǔn)備工作，安裝固定永久支座，精確微調(diào)鋼梁橫向和縱向位置，鋼梁整體位置滿(mǎn)足落梁條件。待準(zhǔn)備工作完成后，進(jìn)行整體落梁，最后一片鋼梁完成環(huán)焊后，鋼梁整體高出設(shè)計(jì)線(xiàn)及支座，此時(shí)，需要將鋼梁整體頂起，然后抽調(diào)反力座和千斤頂位置所有支墊，將鋼梁整體下放到永久支座上受力。采用整體落梁的方式需注意：（1）落梁前，對(duì)各個(gè)頂推位置的反力、標(biāo)高測(cè)量，并將實(shí)際值與理論值進(jìn)行比較分析。（2）落梁前，先精確調(diào)整成橋位置，然后一次落梁到位。落梁時(shí)，采用頂推設(shè)備將鋼梁整體同步下放。（3）落梁時(shí)，各反力座位置支墊全部拆除，使鋼梁能夠落與永久支座上。（4）落梁時(shí)，各個(gè)頂推設(shè)備位置安排1 名專(zhuān)人對(duì)梁體與永久支座的接觸情況進(jìn)行觀(guān)察，并及時(shí)匯報(bào)，落梁前先對(duì)準(zhǔn)支座頂部的支腿與鋼梁的孔位。（5）落梁時(shí)，與監(jiān)控緊密配合，落梁到位前，反復(fù)測(cè)量，如遇偏位問(wèn)題，需及時(shí)糾偏。（6）落梁完成后，及時(shí)連接鋼梁與永久支座。（7）落梁完成后，永久支座安裝完畢后，即可開(kāi)始拆除頂推臨時(shí)結(jié)構(gòu)。

3 鋼梁頂推監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)目的

在鋼梁頂推的過(guò)程中，是一個(gè)不斷轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)體系的過(guò)程，在此過(guò)程中，鋼梁的整體和局部受力都非常復(fù)雜。在眾多的外因和內(nèi)因的聯(lián)合作用下，這不僅會(huì)導(dǎo)致頂推結(jié)果存在不確定性，還會(huì)增加頂推過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。比如，在頂推過(guò)程中，鋼梁的整體姿態(tài)會(huì)對(duì)頂推施工的平穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生直接的影響。因此，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，目的就是要消除這些不確定因素，確保施工的安全和質(zhì)量。頂推施工的目標(biāo)主要在于：在頂推的過(guò)程中，保證鋼梁的應(yīng)力穩(wěn)定并保持同步性，不會(huì)出現(xiàn)單點(diǎn)過(guò)頂、受力不均勻的情況；其次，要保證在頂推時(shí)鋼梁的穩(wěn)定性，使其不發(fā)生傾覆和支墩的受力部位不超過(guò)設(shè)計(jì)值；最后，還要保證鋼梁的推桿精度。

3.2 監(jiān)測(cè)監(jiān)控措施

鋼梁拼裝時(shí)，嚴(yán)格按照監(jiān)控指令控制拼裝梁段的空間姿態(tài)，頂推過(guò)程中控制鋼梁底板高程在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，在統(tǒng)一水平標(biāo)高下進(jìn)行整體頂推。本方案中頂推設(shè)備采用整體式油頂。

3.2.1 標(biāo)高及線(xiàn)型控制措施

鋼梁拼裝時(shí)，支撐油頂調(diào)整至水平頂推高程位置，通過(guò)調(diào)整頂推油頂上的鋼墊梁及鋼墊板來(lái)保證鋼梁拼裝完成后線(xiàn)型滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。鋼梁頂推過(guò)程中，通過(guò)控制支撐油頂油壓，動(dòng)態(tài)調(diào)整與鋼梁底面的間隙保持一致，保證支撐油頂及鋼梁受力與方案建模驗(yàn)算相接近。

3.2.2 頂推過(guò)程控制

頂推過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)控單位指令實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)橫向偏位，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，頂推前，在主橋橋面標(biāo)識(shí)出橋梁中心線(xiàn)， 保證在頂推過(guò)程中隨時(shí)跟蹤測(cè)量主橋的偏位情況，避免出現(xiàn)整體偏位超限的情況，同時(shí)隨時(shí)跟蹤測(cè)量橋的高程變化，當(dāng)高程變化超限時(shí)，應(yīng)停止頂推待調(diào)整完成后再進(jìn)行施工。頂推過(guò)程中，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移或應(yīng)力值超出要求時(shí)，也應(yīng)停止頂推待調(diào)整至頂推前的數(shù)值后再進(jìn)行施工。在頂推過(guò)程中，由于橋面縱向具有線(xiàn)型，在鋼橋向前頂推過(guò)程中，相關(guān)施工操作人員需根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及橋梁線(xiàn)型對(duì)頂推設(shè)備下部的抄墊板進(jìn)行高度調(diào)整以保證各頂推支點(diǎn)受力均勻，因此，要監(jiān)管工人規(guī)范操作，頂推行進(jìn)過(guò)程工人不得進(jìn)行更換墊板操作，避免發(fā)生危險(xiǎn)；頂推過(guò)程中，動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)各頂推設(shè)備承受荷載，避免發(fā)生單個(gè)頂升滑移設(shè)備由于過(guò)載發(fā)生損壞，造成質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.3 調(diào)整措施

（1）使用單側(cè)推進(jìn)器不均勻的推進(jìn)器來(lái)糾正傾斜。在橋梁頂推的過(guò)程中，因?yàn)闃蛄簷M向兩側(cè)的頂推距離并不是同步的，當(dāng)所產(chǎn)生的數(shù)值積累達(dá)到控制報(bào)警值的時(shí)候，鋼梁軸線(xiàn)與設(shè)置的橋梁中心線(xiàn)有一定的角度，我們?cè)陧斖频倪^(guò)程中，根據(jù)不同的步值，對(duì)兩側(cè)的頂推裝置的單次行程差進(jìn)行計(jì)算，使鋼梁軸線(xiàn)偏向側(cè)頂推設(shè)備，以提高頂推的速度，并分幾次逐漸減小偏差的角度，從而達(dá)到糾偏的效果。（2）用推桿裝置的側(cè)向糾偏裝置進(jìn)行側(cè)向調(diào)整。在橋梁頂推時(shí)，如果橋梁中心線(xiàn)出現(xiàn)了總體水平偏差，累積到一定程度后，就可以通過(guò)頂推裝置實(shí)現(xiàn)橫向糾偏，按照步行頂推裝置的特性，每次的水平位移都是50mm，如果水平位移超過(guò)50mm，就需要進(jìn)行多次水平位移，這樣就可以將縱梁中心線(xiàn)和橋梁的設(shè)計(jì)中心線(xiàn)重疊在一起。

4 頂推施工質(zhì)量保證措施

在進(jìn)行頂推過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控各千斤頂?shù)捻斏叨取㈨斖莆灰坪陀蛪旱葏?shù)，以確保各千斤頂同步操作。同時(shí)，在頂推施工過(guò)程中，必須采用導(dǎo)向設(shè)施來(lái)保證鋼梁沿梁軸中心線(xiàn)方向移動(dòng)，避免偏移情況的發(fā)生。若有偏移情況出現(xiàn)，應(yīng)該在梁體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)禁在梁體靜止?fàn)顟B(tài)下橫推梁體。施工單位應(yīng)根據(jù)施工監(jiān)控指令，在拱肋安裝、鋼梁頂推施工工程中對(duì)鋼主梁、鋼導(dǎo)梁、鋼拱肋等構(gòu)件進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括鋼主梁、鋼導(dǎo)梁、鋼拱肋的內(nèi)力和應(yīng)力、支座反力、標(biāo)高、變形和溫度等。標(biāo)高的控制測(cè)量必須在晚上00∶00 至凌晨04∶00 之間進(jìn)行。在頂推過(guò)程中，不得安裝永久支座鋼墊板，待鋼梁頂推到位后再進(jìn)行安裝，橫向限位裝置應(yīng)在施工完畢后進(jìn)行安裝。在采用步履式頂推時(shí)，需要保證墊梁具有足夠的長(zhǎng)度和剛度，并且應(yīng)與梁體底部完全接觸體腹板可靠受力。豎向頂升和水平頂推各墩的同※步精度應(yīng)控制在5mm 以?xún)?nèi)，同墩兩側(cè)的同步精度應(yīng)控制在4mm 以?xún)?nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁工程是連接區(qū)域交通的重要樞紐，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著建設(shè)范圍和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，橋梁工程中頂推施工的難度越來(lái)越高，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和工程特點(diǎn),采取合適的技術(shù)措施，保證施工質(zhì)量和效率，本文結(jié)合北京路快速化改造工程，對(duì)鋼箱梁頂推施工技術(shù)控制措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析，總結(jié)了質(zhì)量與安全的保證措施。