钢结构桥梁安装顶推工艺施工关键技术

钢结构桥梁安装顶推工艺施工关键技术【摘要】：本文通过工程实例主要研究中小型钢结构桥梁工程建设上跨运营铁路时，无法采用支架法安装工艺，转体、缆索吊等安装工艺投入成本高的特性，采用顶推法安装桥梁对中小型钢结构桥梁工程建设有广阔的实用性，并总结施工关键技术为类似桥梁架设工程积累重要技术文献及数据。

【关键词】：钢结构桥梁顶推工艺施工技术1 引言随着国内基础建设设施的完善和发展，钢结构桥梁得以广泛的推广和应用，受大江、大河、公路、铁路等复杂地理条件影响，许多桥梁结构在现场安装实施起来非常困难，特别是在跨越铁路既有线、运营公路时影响尤为突出。

施工的有效作业时间急剧压缩，安全防护压力巨大，对工程建设的顺利开展极其不利，工期进度、安全质量得不到有效保证，建设投资成本成倍增加，许多同类企业、机构将其作为攻关和研究的发展方向。

太原市尖草坪区新店街公路桥施工项目通过借鉴国内外类似工程的先进经验，大胆创新，优化顶推施工工艺，取得良好的效果，经总结，此施工技术在复杂条件下钢结构桥梁工程建设中具有一定的实用性和可借鉴性。

2 工程概况新店街公路桥，位于太原市尖草坪区新店街。

桥梁上跨既有铁路线正交布置，分别上跨既有机待线、I-V场联络线、太岚线、石太上行铁路线，成桥后桥梁底至铁路设备承力索的最小净高为0.6m。

桥梁设计结构为钢结构槽型桥梁（后述简称钢桥），全长50.6m，总宽度为23m，由主梁、纵横梁、桥面板等组成。

左幅钢桥净重338.6吨（含人行道），右幅钢桥净重305吨。

桥梁为满足净空要求，不设置横坡，纵坡设计为3.3%，西高东低，高差为1.68m。

3 顶推施工技术安全模拟验算顶推过程中在计算钢桥及导梁的强度时，考虑冲击系数为1.08，其它荷载系数为1.1，综合为k=1.08×1.1=1.2。

计算刚度时系数为1.0。

1-50.6 m钢梁（计算跨度L0=49.7m）左幅钢桥重量较右幅大，计算模型中按照左幅进行计算。

上部结构的计算模型及自重荷载图式见图3-1图3-1左幅钢桥计算图式及荷载示意图计算跨度如图3-2所示。

图3-2顶推计算跨度示意图槽型梁主材材质Q420qE，导梁材质采用Q345D，临时墩钢管柱材质为Q235，对钢梁顶推过程中各工况进行模拟验算，钢桥最大应力值为：86.6N/mm2，临时墩钢管柱轴向压应力最大值为18.8Mpa，小于钢材弯曲容许应力，钢桥顶推过程中，在导梁上2号台前的大悬臂状态下，导梁前端的挠度最大值为35.9mm，钢桥导梁前端为顺利上墩设置的弧度竖直高度为100mm，导梁可以顺利上墩，并对临时结构体系稳定性进行了验算，均满足施工要求。

4 顶推工艺施工关键技术4.1顶推工艺流程钢桥支架体系安装——钢桥整体拼装焊接验收——钢桥顶推施工——钢桥落梁就位4.2钢桥拼装支架体系安装拼装支架体系用于钢桥和导梁的现场拼装，长75.6m，宽25m，支架由L1、L2、L3、L4四组临时墩和0#桥台、1#桥墩组成，临时墩上由横向工字钢垫梁及纵向钢管连接系组成。

平台上满铺脚手架板，四周安装防护栏杆。

L1、L2、L3三组临时墩，基础为换填1m碎石层后浇注砼承台，承台顶设钢管柱、垫梁。

L4墩由于靠近铁路线,采用钻孔桩、混凝土基础、钢管柱、垫梁组成。

柱顶设置横向垫梁，滑道焊接在垫梁上，滑道顶标高需满足钢桥顶推工艺的要求。

钢管柱、连接系、垫梁及滑道的安装采用汽车起重进行吊装，安装完毕后，对拼装支架平台进行验收，验收重点项目如下：⑴钢管柱支架安装轴线满足设计要求，均匀承载钢桥自重；⑵垫梁、连接系焊接牢固，满足钢桥拼装、顶推施工时的结构强度、稳定性要求；⑶滑到高程、纵轴线，满足钢桥顶推施工要求。

4.3钢桥拼装焊接验收4.3.1钢桥构件拼装⑴构件拼装前，需验收构件支撑点的轴线、标高是否满足设计要求，⑵构件拼装时，严格按照设计要求，设置钢桥预拱度，相邻构件接头错边、轴线旁弯、构件倾斜等控制数据满足要求后，方可进行定位焊接，并做好防倾覆措施。

⑶起重作业前，应对被起吊的物体的重量、形状、起吊位置、使用的吊具及捆绑情况进行了解，做到心中有数；特殊吊装时必须按作业指导书要求进行，不得违章操作。

⑷钢桥构件拼装完毕后，验收合格方可进行焊接作业。

4.3.2钢桥现场焊缝焊接作业⑴组装前必须将待焊区域及两侧20～30mm范围内的铁锈、油污、氧化皮、底漆等有害物质打磨干净，露出金属光泽。

⑵主要杆件应在组装后24小时内焊接，如果超过24小时，应根据不同情况，对待焊区域进行清理或去湿处理后方可施焊。

⑶工地焊接的焊接工艺严格按照焊接工艺评定执行，不得随意更改焊接工艺参数。

⑷多层多道焊时，应将溅到焊缝的熔渣清理干净，并检查无裂纹等焊接缺陷后再继续施焊。

⑸工地焊接周围环境温度在+5℃以上，周围相对湿度80%以下，风力不大于5级，雨天不得露天施焊，露天焊接除局部加热和防风外，还应采取有效的防雨措施。

⑹不合格的工地焊缝，应报监理工程师同意进行修补后才能执行；⑺经返修的工地焊缝应随即打磨匀顺，并按质量要求复验，对横向接口焊缝其修补部位应全部用X射线探伤检查。

4.3.3钢桥顶推前验收⑴验收钢桥拼装、焊接、涂装质量，是否达到相关质量验收标准。

⑵检查导梁与钢桥连接是否牢固，导梁上螺栓及焊接位置是否牢固可靠。

⑶复测滑道的纵向轴线和标高数据是否与桥梁顶推路径一致。

⑷检查连续顶推系统调试状况是否良好。

⑸操作各泵站，启动千斤顶，预紧钢绞线，使钢绞线松紧程度基本一致，保证钢绞线没有交叉和扭转，千斤顶锚板上各钢绞线与后锚板孔是否对正。

⑹按钢桥顶推工艺布置，预作1米试顶推施工，顶推过程中主要对钢桥的走行路线和连续千斤顶系统的运行状况进行检查。

4.4钢桥顶推施工4.4.1钢桥顶推施工主要参数⑴顶推重量：左幅钢桥387吨、右幅钢桥353.4吨（包含导梁）；⑵最大顶推力：500KN（左侧钢桥）；⑶顶推速度：3-5m/h（顶推时间按照3.5 m/h计算）；⑷顶推距离：54.5米；⑸顶推动力储备系数：3.5（采用2台YCQ1000型连续千斤顶）；⑹顶推牵引索拉力安全系数：3.6（单幅钢桥采用2束×4根×φ15.2钢绞线）；⑺顶推就位轴向误差：±10mm。

4.4.2钢桥顶推工作原理每幅钢桥的顶推系统由1个主控台、2个泵站、2台千斤顶、2束钢绞线、2个顶推后锚装置、2个千斤顶反力装置、2套顶推导向装置组成。

钢桥顶推作业时，首先由千斤顶提供动力，牵引钢绞线向前移动，钢绞线将千斤顶的牵引力传递到钢桥后方后锚装置上，此时后锚装置带动钢桥向牵引力方向前进，千斤顶连续不断工作，钢桥即不断被向前顶推。

工作原理见图4-1：图4-1钢桥顶推工作原理示意图4.4.3钢桥顶推过程控制⑴顶推过程中，通过临时墩顶部的滑道标高来控制桥梁标高，通过导向装置控制钢桥的横向偏移。

⑵顶推之前，必须与测量人员交接测量点并进行轴线数值的计算，顶推过程中，用全站仪实时监测轴线的数据，与理论值进行对比。

如果出现偏差超过20mm 时，必须及时采取横向纠编措施，使钢桥回到正确行进路线。

⑶纠偏时，对应钢桥尾端采取钢丝绳并用手拉葫芦固定在上游临时顶推支墩上进行纠偏。

在钢桥前端采取在钢导梁以及第一段钢箱梁底板下方设置限位槽钢，限位槽钢与滑道梁之间设置2cm的活动空间，在顶推施工时，利用动态纠偏的方式限制钢箱梁的横向位移从而达到纠偏的效果，确保钢导梁在通过滑道梁时始终能够在设计位置上。

⑷滑板摩损严重时，及时更换滑板，以免造成滑道不锈钢面损坏。

当滑道不锈钢面起皱纹，无法正常滑动时，应在滑道先后端使用千斤顶顶起梁体，修复滑道，再行顶推施工。

⑸顶推设备、电控专业技术人员要密切注意千斤顶、泵站和主控台的工作情况，尤其是自动连续千斤顶前后两套夹持器的持力转换效率。

⑹在顶推到最后2米时，顶推系统改为手动控制，边顶推边对钢桥的轴线偏移进行纠正，确保钢桥就位的轴线误差满足设计要求。

4.5钢桥落梁就位⑴拆除滑道钢桥顶推就位后使用4台500t千斤顶将钢桥两端依次垂直顶起，撤除滑道，同时加入用20mm钢板做成的垫块，垫板高度与钢梁底持平，防止千斤顶失效。

⑵支座安装支座安装前仔细核对支座的铭牌，确认支座的吨位、类型、安装方向是否正确，确认无误后将支座吊放至墩顶，吊装过程中应注意支座的保护，防止支座受损；利用薄型千斤顶对支座水平位置进行调整，使支座达到设计位置。

⑶落梁1#台和2#台交替下落，每次下落时抽出一块垫板，按每次2㎝的下落高度进行控制落梁作业，根据设计标高和现场实测的钢梁底标高计算出每侧落梁高度；落到设计标高后，检查支座表面与桥梁底面完全接触后，采用专用支座灌浆料锚固支座预埋螺栓，灌浆料达到设计强度后，方可撤出千斤顶。

5 效益分析太原市尖草坪区新店街公路桥采用顶推工艺安装桥梁，有效解决了上跨运营铁路，无法采用支架法安装桥梁的施工难题。

在桥梁拼装焊接作业施工阶段，施工现场作业与铁路运营互不干扰，人员工作效率高，施工作业场地开阔，可以投入多台吊机起重设备，形成流水作业，加快施工进度，最大化降低工程直接成本，减少对既有铁路正常运营的干扰及铁路运营单位人、机、物的配合成本，具有良好的经济效益。

在桥梁顶推施工阶段，顶推施工在正常的铁路维修天窗内作业，无需进行线路改移、车辆停运，不影响桥梁下方运营铁路的供电、通信、线路、路基等铁路既有设备的正常使用，确保了国家铁路设备安全及旅客的人生安全，具有很好的社会效益。

在桥梁顶推安装就位后，施工中投入的临时支撑设施及顶推导梁结构可以二次回收利用，利用率可达到80%，有效降低了国家能源消耗。

6 结束语通过本工程实例，有效的解决了由于中小型钢桥梁工程建设在跨公路、铁路，无法采用支架法安装的施工难题，确保钢桥安装施工质量，最大化的控制了施工成本。

本文总结了钢顶推过程中的施工工艺及操作要点，为今后类似结构的安装及顶推提供了技术支持和积累了丰富的施工经验。