摘 要： 結(jié)合天峨縣縣城三橋工程，對(duì)循環(huán)托舉式步履機(jī)鋼梁頂推施工工藝原理及控制要點(diǎn)進(jìn)行了介紹，針對(duì)重心偏載、軸線偏移及復(fù)雜豎曲線或平曲線鋼箱梁的頂推施工難題，結(jié)合工程實(shí)際闡述了具體的質(zhì)量控制措施，實(shí)施后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效，可供相關(guān)工程參考。

前 言

橋梁頂推施工技術(shù)具有費(fèi)用低，施工過程平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)橋梁下部既有線路的影響較小，目前在以鋼梁為主的橋梁施工中應(yīng)用較為普遍 [1-2] 。而臨時(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)置，加大了頂推施工橋梁的跨度，是頂推施工工藝的又一次革新。但臨時(shí)墩標(biāo)高設(shè)置、梁體施工精度控制以及局部穩(wěn)定性是變得越來越不滿足實(shí)際需要 [3] 。因此，研究在復(fù)雜路況、橋位無法設(shè)置臨時(shí)墩、交通不能連續(xù)中斷等復(fù)雜環(huán)境下步履式鋼梁頂推施工質(zhì)量控制是很有必要的。

1 工程概況

天峨縣縣城三橋工程位于天峨縣南部六排鎮(zhèn)云榜村更腦屯八桂小學(xué)附近，橫跨紅水河，距離上游天峨二橋約 6.3km，橋梁起點(diǎn)東接 S317 省道，終點(diǎn)西接 X899 縣道，工程起于 K0+17.545 止于 K0+383.545，橋梁全長(zhǎng) 366m，主橋設(shè)計(jì)為（63+2×115+63）連續(xù)剛構(gòu)，主梁為整幅單箱雙室直腹板箱梁，箱梁頂面設(shè)與路拱同坡的 2％雙向坡，單幅橋面寬 21m，主墩下部采用雙肢薄壁橋墩，承臺(tái)尺寸為 18.1×9.8×4m，其下設(shè)計(jì)為 6 根準(zhǔn)200cm 樁基。1#、3# 為交界墩，2# 為主墩，其中 2# 墩基礎(chǔ)位于紅水河道深水中，墩位處基巖裸露無覆蓋層，設(shè)計(jì)樁基嵌入中風(fēng)化板巖層中。

2 施工特點(diǎn)分析

（1）能夠滿足具有復(fù)雜豎曲線或平曲線鋼箱梁的頂推，避免梁體拖拉滑移過程中底板與滑道梁可能出現(xiàn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

（2）對(duì)于自重較輕、跨越能力較大的橋梁可實(shí)現(xiàn)大跨度無臨時(shí)墩頂推。

（3）改變鋼箱梁?jiǎn)卧�段拼裝焊接成整體橋面的地點(diǎn)和相對(duì)位置，滿足道路正常運(yùn)輸通行及河道正常通航通行的要求。

（4）采用的專用頂推設(shè)備中，設(shè)置有多種高精度傳感器，通過液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的精密控制，頂推施工精度高，安全可靠。所有頂推設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中統(tǒng)一控制，機(jī)械化程度高，施工速度快，并且可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，減少材料浪費(fèi)，符合節(jié)能低碳環(huán)保的要求。

3 工藝原理

循環(huán)托舉式步履機(jī)鋼梁頂推施工采用的是平推式頂推裝置，其工作原理是先使用豎向千斤頂緩慢將鋼梁頂起，然后使用水平千斤頂將其頂推前進(jìn)，在前端設(shè)置墊塊，當(dāng)水平千斤頂完成一個(gè)行程落梁后，鋼梁即可擱置于墊塊上，完成一個(gè)行程的頂推工作。

頂推過程包括頂升、平推、下降及回落四個(gè)步驟，是一個(gè)自平衡過程，其示意圖見圖 1~圖 4，現(xiàn)按照如下步驟對(duì)其動(dòng)作原理進(jìn)行說明：

（1）頂升：支撐頂升油缸，使鋼梁與落梁調(diào)節(jié)支座脫離，見圖 1。

（2）平推：頂推油缸，將上部滑移結(jié)構(gòu)與鋼梁形成整體前移，見圖 2。

（3）下降：頂升油缸，上部滑移結(jié)構(gòu)與鋼梁同時(shí)下降，直到油缸與鋼梁脫離，見圖 3。

（4）回落：上部滑移結(jié)構(gòu)向后回到初始位置，進(jìn)行下一個(gè)行程工作，見圖 4。

4 控制要點(diǎn)

4.1 監(jiān)測(cè)頂推過程

為了保證鋼箱梁的線型要求和應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求相符合，應(yīng)在拼裝、頂推的過程中進(jìn)行各種工況分析。通過動(dòng)態(tài)和靜態(tài)工況下詳細(xì)的施工監(jiān)測(cè)及施工過程控制，確保在#不利狀態(tài)、#大變形的工況下，頂推施工過程安全可控、質(zhì)量可靠，具體觀測(cè)的內(nèi)容如下：

（1）鋼箱梁底板、頂板以及內(nèi)腹板，在#不利工況下，應(yīng)力的分布情況及其應(yīng)變、位移分析。

（2）根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)荷載情況，分析在風(fēng)荷載作用下各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位移變化情況，采取必要的措施及時(shí)糾偏，減小對(duì)頂推影響。

（3）墊梁的壓縮變形、標(biāo)高、沉降的變化以及墊梁施力墩頂推時(shí)的縱向位移。考慮因焊接累積誤差、溫度變化等因素的影響產(chǎn)生的變形；

（4）測(cè)量鋼箱梁在每跨尾部接頭端面的豎向轉(zhuǎn)角撓度。

4.2 水平頂推控制

在頂推過程中，可通過千斤頂?shù)耐�步來保證位移的一致來減小結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)的不利情況的發(fā)生，以減少摩擦力大小的偏差。頂升千斤伸出活塞頂起箱梁，同時(shí)頂推千斤將鋼梁頂推前移，此過程需進(jìn)行橫向調(diào)節(jié)控制、壓力均衡控制以及位移同步控制。此時(shí)，主控臺(tái)將所有橋墩上的頂推千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動(dòng)作控制，同時(shí)保證所有頂推千斤頂?shù)男谐掏�步。不同橋墩上水平頂推千斤頂�(shù)耐�步控制方法為：�?C1 墩上的 1# 頂為主動(dòng)點(diǎn)，比較其他墩的 1# 頂，若哪臺(tái)頂伸缸較慢，則將相應(yīng)的比例閥的流量增大，反之，則將相應(yīng)比例閥的流量減小，使得所有的水平頂推頂動(dòng)作行程同步。各墩之間同步精度誤差應(yīng)不大于 5mm，同墩兩側(cè)誤差應(yīng)不大于 1mm。以 1# 頂為主動(dòng)點(diǎn)，同一橋墩上的水平頂推千斤頂以一定速度伸缸，與 1# 頂比較，其余水平頂為隨動(dòng)點(diǎn)，每臺(tái)頂與 1# 頂?shù)奈灰屏坎顟?yīng)在允許范圍，若哪臺(tái)頂伸缸較慢，則將相應(yīng)的比例閥的流量增大，反之，則減小相應(yīng)比例閥的流量。此過程wuxu同步控制頂推千斤頂縮缸。

使用監(jiān)視載荷變化壓力變送器在每臺(tái)頂推千斤頂上，通過現(xiàn)場(chǎng)主控臺(tái)上的面板或控制器設(shè)定同一橋墩上幾臺(tái)頂?shù)?大壓差和每臺(tái)頂?shù)?高壓力，通過計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)頂?shù)妮d荷變化情況，從而能夠協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確地載荷分配。如果同一橋墩上幾臺(tái)頂?shù)?大壓差超過允許偏差或者某臺(tái)頂?shù)妮d荷超過其#高壓力，系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警示意，并自動(dòng)停機(jī)。此系統(tǒng)為以力控制為輔，位移控制為主的同步控制。

4.3 垂直頂升控制

豎向頂升千斤頂頂起箱梁，主控臺(tái)通過安裝在墊梁和箱梁之間的位移傳感器監(jiān)測(cè)頂升的高度，控制集群頂升千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動(dòng)作，使得兩側(cè)頂升千斤頂同步�？刂品椒�為：以其中一側(cè)為基準(zhǔn)，兩側(cè)位移差控制在設(shè)定允許范圍內(nèi)，如果隨著側(cè)頂升高度增加而位移增大，就將該側(cè)比例閥的流量減小，反之，則將該側(cè)比例閥的流量增大。

當(dāng)豎向頂升千斤頂回縮時(shí)，頂推鋼梁和楔塊下降，落到頂推裝置支架上。主控臺(tái)通過安裝在墊梁和箱梁之間的位移傳感器來監(jiān)測(cè)頂升的高度，控制集群頂升千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動(dòng)作，以保證兩側(cè)頂升千斤頂?shù)耐�步。控制方法為：以其中一�?cè)為基準(zhǔn)，兩側(cè)位移差控制在設(shè)定允許范圍內(nèi)，如果隨著側(cè)頂升高度增加而位移增大，就將該側(cè)比例閥的流量減小，反之，則將該側(cè)比例閥的流量增大。豎向頂升同步控制精度不大于 4mm。

將壓力傳感器安裝在每個(gè)受力點(diǎn)上，監(jiān)控每個(gè)受力點(diǎn)的荷載。通過現(xiàn)場(chǎng)主控臺(tái)上的面板或控制器設(shè)定同一橋墩上幾臺(tái)頂?shù)?大壓差和每臺(tái)頂?shù)?高壓力，通過計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)頂?shù)妮d荷變化情況，從而能夠協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確地載荷分配。如果同一橋上幾臺(tái)頂?shù)?大壓差超過允許偏差或者某臺(tái)頂?shù)妮d荷超過其#高壓力，系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警示意，并自動(dòng)停機(jī)。

4.4 頂推糾偏措施

油泵與千斤頂應(yīng)配套標(biāo)定，保證允許偏差符合要求，頂推過程應(yīng)按要求進(jìn)行導(dǎo)向，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和糾偏等監(jiān)控工作。

頂推過程中應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)橋墩墩頂變位，其縱、橫向位移均不得超過設(shè)計(jì)規(guī)定。頂推過程中出現(xiàn)主梁預(yù)應(yīng)力錨具松動(dòng)、拉桿變形、導(dǎo)梁變形、拉錨松動(dòng)等異常情況，必須停止頂推，按照要求妥善處理，并檢查驗(yàn)收，確認(rèn)滿足要求后方能繼續(xù)進(jìn)行頂推。

在頂推過程中，要隨時(shí)觀測(cè)每個(gè)橋墩上橋梁中軸線是否與設(shè)計(jì)中軸線一致。若箱梁出現(xiàn)橫向偏位，則啟動(dòng)橫調(diào)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)橫向糾偏。在落梁前，拆除滑動(dòng)裝置時(shí)，同一墩臺(tái)上的千斤頂應(yīng)同步進(jìn)行，各支點(diǎn)應(yīng)同步頂起，同墩兩側(cè)梁底頂起高差應(yīng)控制在 1mm 范圍內(nèi)；相鄰墩臺(tái)上梁底頂起高差應(yīng)控制在 5mm 范圍內(nèi)。

4.5 累計(jì)誤差控制

主控臺(tái)通過計(jì)算每個(gè)受力點(diǎn)水平頂推千斤頂移動(dòng)的總位移，在箱梁的平移過程中，計(jì)算累計(jì)誤差，如果累計(jì)誤差超出允許范圍，或者通過全站儀監(jiān)測(cè)到累計(jì)誤差超出允許范圍時(shí)，應(yīng)單好調(diào)節(jié)某一側(cè)油缸動(dòng)作行程，以糾正誤差。

5 質(zhì)量控制

（1）作業(yè)前，清除箱梁頂推障礙物，清潔安裝平臺(tái)滑道面并涂四氟粉。按照要求進(jìn)行詳細(xì)安全技術(shù)交底。

（2）頂推施工前應(yīng)清洗干凈各填板、連接板、摩擦面，表面不得有渣滓，應(yīng)磨平螺栓孔飛邊并保持干燥。

（3）每節(jié)段開始頂推時(shí)，檢查各部分設(shè)施的運(yùn)動(dòng)情況和松動(dòng)各滑動(dòng)面，應(yīng)反復(fù)頂推、回油二三次，每次 5cm。經(jīng)檢查無異常后再開始正式頂推。

（4）頂推過程中，應(yīng)對(duì)梁體進(jìn)行撓度、中線偏移、墩頂?shù)乃�平、豎向位移、標(biāo)高等進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測(cè)，同時(shí)，觀測(cè)臨時(shí)墩位移情況，用千斤頂及時(shí)調(diào)整偏差。一旦位移超過允許范圍，立即停止施力，檢查分析原因，重新調(diào)整每個(gè)千斤頂頂推力。

（5）頂推作業(yè)時(shí)，各千斤頂應(yīng)相互保持聯(lián)系，同步逐級(jí)加力。如果發(fā)現(xiàn)螺絲松動(dòng)或?qū)Я簵U件發(fā)生變形、混凝土開裂、箱梁與導(dǎo)梁連接位置發(fā)生變形等情況時(shí)，應(yīng)立即停止作業(yè)，進(jìn)行檢查、分析、處理。

（6）在頂推時(shí)，如果遇到頂推力過大而箱梁不滑動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即暫停頂推，及時(shí)檢查、分析原因，找準(zhǔn)解決辦法。

（7）頂推到#后梁段時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，特別注意梁段是否到達(dá)設(shè)計(jì)頂推的#終位置。

（8）當(dāng)一次頂推時(shí)，為方便糾偏，保證縱移到位，應(yīng)采用小行程點(diǎn)動(dòng)方式進(jìn)行頂推。

6 結(jié) 語

通過對(duì)循環(huán)托舉式步履機(jī)鋼梁頂推施工工藝原理及控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，實(shí)時(shí)進(jìn)行施工監(jiān)控，有效保證鋼梁在整個(gè)頂推精度控制，解決了重心偏載、軸線偏移及復(fù)雜豎曲線或平曲線鋼箱梁的頂推施工難題，有效提高施工效率，提升工程質(zhì)量，為類似工程施工提供參考。