高架桥宽幅钢箱梁顶推施工技术
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高架桥宽幅钢箱梁顶推施工技术
【摘要】本文以苏州市人民路桥梁宽幅钢箱梁顶推施工项目为例，通过总体施工方案、关键施工技术、相关数据计算以及安全保证措施的简要介绍，进一步说明了我国高架桥宽幅钢箱梁顶推施工技术水平。
【关键词】高架桥；宽幅钢箱梁；顶推施工技术
随着我国桥梁顶推施工技术与钢材轧制技术的不断提升，我国的桥梁顶推施工技术已从以往应用于预应力混凝土连续箱梁施工之上逐步推广应用于各类桥梁工程项目上。而本文所介绍的高架桥施工项目则位于我国最为繁忙的干线之一：沪宁高速公路之上，施工段通行车辆接近8万辆/日，在对高速公路通行不形成任何影响的基础上，将600多吨的大跨径钢箱梁顶推一次到位，在我国跨高速公路桥梁钢箱梁顶推施工技术中走在了前列。
一、工程概况
本工程位于江苏省苏州市人民路北延伸RY-A1上跨沪宁高速段，工程所设计的钢箱梁为40+60+40米跨径，140米总长，其箱梁总宽度为34米，划分左右幅，纵向将钢箱梁分节为3米/节。半幅桥的钢箱梁重约1146吨，其中顶推部分的钢箱梁重约610吨。主梁横断面结构为宽幅单室单箱，中间梁2.6米高，顶板16.98米宽，底板11.98米宽，翼缘板2.5米宽，并设置2%的单向横坡于顶面。钢箱梁处于R=2300米的竖曲线之上，其最大纵坡则为4%，具体布置即图1。
二、总体施工方案设计
（一）为避免影响沪宁高速公路的正常行车，本工程钢箱梁的顶推要求快速、一次到位且不允许分几次完成顶推。经工程现场勘查后，设置顶推支架于沪宁高速南侧，并从南侧顶推向北侧。也就是针对沪宁高速上方的中间钢箱梁实施顶推施工技术，分别在原桥位利用支架拼装法完成2个边跨的安装，进而实现连续梁结构。
（二）施工段9号至10号墩的跨径为60米，为使施工安全系数得到保证，将9号墩、10号墩的支架分别往北、南搭设了4米，因此钢箱梁的实际悬臂长为52米。同时以顶推抗倾覆的要求为依据，共计拼装了总长为74.5米的25个梁段于支架之上，并在拼装时通过枕木垫垛来控制各梁段的竖曲线形。
（三）双幅等高的工字形梁为前导梁，30米长，利用角钢栓接两幅梁，而钢箱梁与导梁则利用高强度螺栓相连。经计算，在顶推过程中最大悬臂状态的前端23米左右的钢箱梁抗倾覆系数为2.94，故无需增加配重在钢箱梁的后端。
（四）设置50公斤/米的钢轨2根作为顶推滑道，并在钢箱梁的横隔板位置纵向每6米设置聚四氟乙烯滑板1组。在9号墩设置顶推千斤顶，在10号墩设
置卷扬机作牵引之用。
（五）顶推钢箱梁前进47米后，上前方支架，前进48米时则导梁上墩。
（六）将中间钢箱梁就位后完成支座安装，然后再利用龙门吊继续完成边跨钢箱梁的安装，并完成支座安装。
三、施工关键技术分析
（一）临时支墩基础
1、灰土换填对地基进行处理，深为1至2米，而地基承载力则照200kPa进行考虑。
2、承台为C25钢筋混凝土，尺寸为2米*2米*0.8米，设Φ12毫米的钢筋网片3层于承台内，在顶部进行固定钢管下的法兰盘螺栓预埋。共设置临时支墩基础6组，同时充分利用已有桩基承台进行加大承台的设置，共5组，即6号至10号。
（二）临时支墩
利用Φ600*12毫米的Q235钢管作为临时支墩，之间利用16型钢作剪刀撑作为连接。最大纵间距为9米，横向间距则为5.795米。以顶推实际施工情况为依据，建立空间模型并实施稳定性检算，即图2。
并进行空间模型在4阶失稳状态下的分析计算，即表1，从表1结果我们可以明显看出，一阶支架稳定系数为296.3，不会在施工进发生倾覆、失稳情况。
（三）纵梁
在腹板下各设贝雷梁1组作为支架纵梁，每组4片带上下加强弦杆，并用花架每3米作连接。另外，在贝雷梁的下弦杆沿纵向每6米实施横向连接，通过枕木将顶部横向连成整体结构，最大支撑跨度为9米。
（四）顶推滑道
设置平坡滑道面，11.59米的中心间距，双排钢轨组成滑道，钢轨间距则为20厘米，打磨表面后涂上黄油。利用夹板连接钢轨接头，并用砂轮机打磨连接顶面的错牙，即图3。
（五）滑板
完成钢箱梁拼装后，在腹板内的横隔板附近安装滑板，其纵向距离为6至9米。利用20毫米的钢板焊成长1米、宽33厘米的滑板，并在下贴70*16.5*2厘
米的聚四氟乙烯板2块。
（六）导梁
双幅等高的工字形导梁，利用角钢栓接两幅，钢箱梁与导梁间利用高强度螺栓实现连接，30米长，结构分3节，40吨重。
四、顶推施工技术分析
（一）计算顶推力
F起动=P*μ1=（6100+400）*0.12=780kN
F滑动=P*μ2=（6100+400）*0.08=520kN
其中，摩擦系数为μ1、μ2，顶推部分的导梁荷载与钢箱梁自重则为P。
选择型号为ZLD-100的连续千斤顶2台，作为顶推设备，1台备用。
（二）箱梁在最不利工况下时的倾覆验算
将中心点定在9号墩的后排钢支墩，脱空3号滑板，此时倾覆力矩与稳定力矩则为：
M稳=109007.4kN·m
M倾=37093.9kN·m
验算所得抗倾覆稳定系数为M稳/M倾，即2.94。
（三）拉锚器、千斤顶位置设置
在9号、10号墩之间、钢箱梁底操作平台上固定有千斤顶2台，利用2组贝雷梁作为其反力架。反力架应具备足够的稳定性、强度与刚度，可满足钢箱梁顶推时的反作用力需求，具体设置即图4。
（四）导梁上墩
1、导梁伸进滑道1米左右时，停止顶推，将50吨千斤顶、顶墩及四氟乙烯滑块安装于下滑道上，顶起导梁直至其底板相较于滑道高出3至5厘米。
2、当钢箱梁顶推至导梁底板进下滑道50至80厘米左右时停止顶推作业。
3、落千斤顶，安装滑板，并将临时顶墩拆除。
4、完成检查后，继续顶推作业，直至上墩作业完成。
（五）顶推控制
焊接限位板于钢箱梁两侧并紧贴钢轨，从而对钢箱梁的横向移动起到控制作用。同时设置钢性纠偏架4组于8号、9号墩，借助千斤顶与滑轮组向钢箱梁施加横向的水平力，使滑动偏移得以纠正，保证其能够沿着预定轨迹前进。
五、安装保证措施
（一）实施顶推作业之前，与高速公路相关部门进行协调，协商制定顶推作业安全防护计划。
（二）在顶推过程中，按要求设置限速牌、施工告示牌于作业点前段，并安排警车协助，同时各沿线收费站对通行车辆高度进行限制，以确保通过车辆高度不超过5.2米。
（三）滑道底部的高程与9号墩的垫石顶持平，考虑滑船板与滑道高度，工程钢箱梁跨沪宁高速的实际净空为5.34米。
（四）加大导梁挠度的观测力度，避免出现侵限问题。如遇通行高度达警戒线时，应立即停止顶推作业。
（五）设置安全防护网于导梁下方，防止杂物从导梁上落下而使行车安全受到影响。
（六）严格按照操作规程进行顶推施工，严禁违章作业与违章指挥。
结语
本工程利用单点单台顶推技术，在实际施工过程中，纠正钢箱梁存在较大难度，故建议类似工程可使用两点横向顶推法，但必须注意其同步性。另外，可将节段长度适当增加，从而更好地提高工作效率。
