贺恩明，陈元欢（重庆城建控股（集团）有限责任公司，重庆　400013）



复杂环境下钢箱梁顶推架设工艺技术研究
——以重庆市南岸区黄桷湾立交工程F匝道桥钢箱梁顶推为例

贺恩明，陈元欢
（重庆城建控股（集团）有限责任公司，重庆400013）

摘要：该文以重庆市南岸区黄桷湾立交工程F匝道桥施工为背景，介绍位于交通繁忙地域、平曲线小半径及大竖向纵坡地段的钢箱梁采用分段拼装、多次顶推方案时对施工平台、顶推钢箱梁线型控制、防倾控制等工艺技术上的研究，以及施工过程中应注意事项，以实现复杂环境下钢箱梁顶推施工顺利进行，为其它市政桥梁钢箱梁施工提供一定的参考。

关键词：复杂环境；钢箱梁；顶推；技术研究

1　工程概况

黄桷湾立交工程位于重庆市南岸区弹子石CBD区域，西起育人学校附近，东至慈母山隧道洞口，北自内环高速公路任家湾附近，南至现有收费站南侧。F匝道为单幅桥梁，桥梁起点桩号FK0+198.204m，终点桩号FK0+597.204m，全桥长399m，桥宽7.0m。跨径布置为：第1联（6×31m预应力混凝土连续梁）+第2联（31+39+30m钢箱梁）+第3联（35+38+30m预应力混凝土连续梁）段。其中第2联钢箱梁上跨M匝道、内环线主线桥、弹广路，下穿N匝道，平面曲线R=300m，竖向位于5.3%上坡段，桥面设单向1.5%的横坡。桥位见图1、图2所示。

图1　桥位平面图

图2　F匝道钢箱梁纵立面布置图

第2联钢箱梁采用斜腹式单箱单室断面，顶板宽为6.8m，底宽3.0m，支座处底宽4.0m；梁高（含18cm混凝土垫层）为2.0m。钢箱梁平均每延米重27230N。钢箱梁共划分为25个节段，如图3。

图3　F匝道钢箱梁分段图

2　钢箱架设方案选择

2.1钢箱梁架设方案

针对该处交通繁忙，结构物交叉较多的现状，并结合运输条件和现场吊装情况要求，为了保证施工及交通安全，并减少对内环交通的影响，F匝道第2联钢箱梁架设安装采用连续顶推架设法。拟利用盘龙立交-长寿匝道方向F10墩处开口作为钢箱梁运输入口，在第三联梁部未施工时进行，在F8-F9-F10右侧设置钢箱梁堆积场、拼装焊接场、起吊场，在P9-P6之间设置临时支墩，25个节段钢箱梁分段组拼，分次通过千斤顶的拖拉拼装完成的钢箱梁段在各墩顶滑道上进行滑动实现顶推到位。因此，将增加全联顶推距离约35m。临时支架布置形式如图4、图5所示。

图4　临时支墩平面布置图

图5　临时支墩纵立面布置图

其中：顶推反力支墩：1处—L4；

起落梁支墩：4处—L1、L2、L4、L6；

拼装钢梁支墩：9处—L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12；

下滑道支墩：8处—L1、L2、L3、L4、L6、L8、L10、L12。

所有临时支墩中轴线处在半径r=300m平曲线上。

所有下滑道顶面处在5.3%下坡线上，L4处的滑道顶面高出该处相应的梁底设计标高约1000mm。

2.2顶推施工步骤

（1）在L4-L5平台上按移动轨迹平、竖曲线将F1-F3拼装成大节段，在L7-L12平台上按移动轨迹平、竖曲线将F4-F12拼装成大节段。并在F1-F3这个大节段前端安装钢导梁。

（2）顶推F4-F12大节段前移至F1-F3大节段并连接，拼装成F1-F12大节段，再顶推F1-F12大节段，前移25m。

（3）在F12后部依次拼接F13-F21节段，拼装成大节段，顶推F1-F21大节段，前移15m上FP7号墩。

（4）在F21后部依次拼接F22-F25节段，拼装成大节段，顶推F1-F25大节段钢箱梁，前移约30m到FP6号墩，直至到达设计里程，拆除导梁，粗调轴线及里程。

2.3本方案优点

（1）钢箱梁对接拼装不占用被交建筑物地界。

（2）节段对接焊不在被交建筑物上空进行，不会对车辆驾驶员产生心理压力，对既有被交建筑物的影响降至最低。

3　方案技术研究

3.1施工平台的设计

施工平台包括下滑道支墩、起落梁支墩、顶推反力支墩、组装平台支墩及基础。该临时支墩除满足拼装钢箱梁的功能外，还要兼作对钢箱梁实施空间曲线顶推之用。在平台支架设计时，既要考虑其能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平摩阻力引发的变形，又要考虑满足钢箱梁在顶推过程沿同半径平面圆曲线和同曲率竖曲线轨迹前进要求，并按位置准确计算和控制滑道进出口的标高。因此需进行认真、详细的计算分析，并请有相应资质单位进行复核，在确保支架安全度符合相关规范要求的同时，为施工过程中提供监测各项指标［1］。主要需对以下内容进行验算：

（1）临时墩基础承载力和稳定性验算。

（2）临时墩墩身承载力和稳定性验算。

（3）道支撑系统受力安全性验算。

3.2顶推装置工艺设计

顶推装置包括滑道、导向限位装置、上墩小导梁、制动装置、钢绞线锚扣装置以及牵引装置。

3.2.1滑道

滑道主要由设置在钢管支墩上的滑道梁、下滑板和上滑块组成。

为控制钢箱梁顶推作业中的变形，滑道位置设置在钢箱左右腹板下方的底板附近，宽度35cm。每处滑道共两个，每个滑道需做成平纵断面符合顶推要求的线形形式。每侧滑道梁的两端都设有吊篮，吊篮内设30t或50t电动千斤顶，以备钢箱梁在顶推过程中滑块挤死或卡住时起顶钢箱梁用。

滑道作法：滑道梁为两根［32b槽钢，长度3.5～4.5m，宽度30cm，每条滑道长度为2500mm。下滑板由5块□500×500×20㎜钢板组成，每块钢板顶面外包□545×450×1㎜的不锈钢板（周边与钢板压焊）。上滑块为□400×200×20mm的氯丁橡胶板（在下滑板与钢箱梁底板顶推面间设置一面贴聚四氟乙烯）。

3.2.2导向装置的设计

为方便钢箱梁节段拼装时的横向定位和顶推时的导向，在临时支墩下滑道板中部外侧设置了导向限位装置 （即横向限位器）。导向装置主要由钢轴、螺母、垫片及导向轮组成。通过钢轴及螺母将导向轮（4对聚四氟乙烯辊轴）固定在下滑道钢板面上。与钢梁接触面留出20～30mm间隙。

3.2.3上墩小导梁

导梁长度一般为顶推跨径的0.6～0.7倍，但由于该桥的平曲线半径较小（半径为300m的圆曲线），长导梁难以达到相邻墩柱处，拟定采取在钢箱梁前端设置小导梁，主要是实现钢箱梁悬臂直接上墩、过墩。导梁长度内侧1.6m，外侧2.0m，其截面为工字形钢板梁。导梁高度及线形与钢箱梁相同，并与钢箱梁腹板拴接。考虑到导梁上墩时要设置千斤顶顶升，导梁前端做成企口。小导梁的构造如图6所示。

图6　小导梁构造图

3.2.4制动装置

钢箱梁顶推作业时，由于是下坡状态，而且坡度达5.4%，因此在后部设置2台20t倒链葫芦作为制动系统，制动系统挂在L12墩墩顶下部。

钢箱梁停止作业时，为了防止因为自重下滑、冲击振动、强风吹袭等原因后滑动，在钢箱梁的后方和前部焊接钢件制动装置。

3.2.5钢箱梁锚扣点

根据钢箱梁曲线情况，分20～25m为一个锚扣点。锚扣点布置在钢箱梁底板中心线横隔板处，与钢箱梁底板采用螺栓连接，钢箱梁与锚扣点连接如图7所示。钢箱梁加工时，事先在底板上打好固定拉锚器的拴孔。

图7　锚扣点连接构造图

3.2.6牵引装置

钢箱梁的顶推，采取将带有连接头的多根钢绞线与钢梁底板下的锚扣点进行连接，然后穿入搁置在支墩锚固器上的连续顶推千斤顶（千斤顶前后布置两台油缸，其中一台油缸工作时另一台油缸回缩原来的行程），通过自动工具锚夹住多根Φ15.24传力钢绞线［2］。如图8所示。

图8　钢箱梁顶推牵引装置图

根据顶推最大水平力，选择2台ZLD-100自动连续千斤顶（按照2台千斤顶集中控制设置总控制台，控制2个泵站）提供水平动力。拉杆采用3根Фj15.24钢绞线和自动工具锚。

每次顶推时，锚扣点与连续式千斤顶之间保持20～30m的距离，以减小其位置对平、竖曲线顶推的影响。

4　复杂环境下钢箱梁顶推施工控制要点

受交通条件限制的区域顶推作业，需配合交通管理部门作好交通管制，在双向道路进入施工区域前100m设置完善的交通设施进行压缩减少行车道，限制车速和车流量，并在作业地段设置施工安全警示牌。在顶推期间，为确保安全，宜短时间进行交通中断。

顶推工作为高空作业项目，较大纵坡、较小平曲线顶推梁体，其施工难度较，其顶推、落梁工作不得夜间施工。白天施工完毕后需立即装上制动装置。

由于在较大纵坡、较小平曲线上顶推梁体，千斤顶的顶推速度应较慢，宜控制在110～150mm/min，便于及时纠偏。钢梁在行进过程中需及时进行加装和拆除导向限位装置，在每一下滑道处设专人进行滑板的喂进和接送。

5　结论

重庆市南岸区黄桷湾立交工程F匝道桥第2联钢箱梁施工处于较复杂的施工区域，采取顶推施工法，主要通过以下四方面确保了施工安全，且钢箱梁顶推落梁后与设计线性吻合良好：（1）合理选择钢箱梁的拼装场地，将项目施工对交通影响降到最低；（2）在顶推工艺设计时，委托了重庆交通大学进行验算；（3）对小曲率半径的钢箱梁采取小导梁实施直接过孔，设置制动装置和导向装置确保顶推过程中钢箱梁的偏转和倾覆；（4）在施工过程中严格按工艺设计内容和监控要求组织施工，加强各工序的检查验收以及顶推过程对钢箱梁标高、轴线过程控制。

目前F匝道第2联钢箱梁顶推工作已成功实施，为今后的同类工程施工提供了借鉴和积累了经验。

参考文献：

［1］中交第一公路工程局有限公司.JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］余新贵.曲线钢箱梁顶推施工［J］.科技创业月刊，2010 （3）.

责任编辑：孙苏，李红

中图分类号：［TU997］

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）07-0036-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.036

收稿日期：2016-04-21

作者简介：贺恩明（1974-），男，重庆人，研究生，高级工程师，主要从事桥梁技术研究与管理。

Technical Study on Erection Technology for Incremental Launching of Steel Box Girder under Complex Environment

Abstract：Based on the construction case of ramp F of Huangjuewan flyover project in Nan'an district of Chongqing，this paper studies the technologies applied for steel box girder which is located at areas with busy traffic，horizontally curved section with small radius and large longitudinal slope，including segmental assembly，incremental launching schemes，steel box girder linear control，deviation-proof control and so forth.Some noteworthy tips in construction are also introduced for reference.

Keywords：complex environment；steel box girder；incremental launching；technical study