大跨径钢拱桥趸船支点转换顶推施工技术

2019-04-22余梦郭峰陶正前

安徽建筑 2019年3期

余梦，郭峰，陶正前

（安徽省路港工程有限责任公司，安徽合肥 230011）

1 引言

传统的河道上架设钢桥梁一般为河内打桩、搭设支架，在桥位区拼装桥梁，需长时间封航或限制性通航，审批手续复杂，安全隐患高，经济效益差。随着国家对水运行业的大力发展，越来越多的航道进了改造、升级，因桥梁建设而长时间封航或限制性通航将造成极大的负面影响，趸船作为支点的顶推技术应用而生。至今，国内已成功实施二十余例趸船作为支点的顶推项目，但较多内河航道因存在边坡、丰水期、枯水期水位高差大，单艘趸船作为支点时对桥梁有一定的局限性，本技术在传统的单艘趸船为支点改进为两艘趸船支点转换，在经过大量的计算、多次专家论证后，顺利实施。

2 工艺原理

本技术是在预先搭设好的岸边临时支架上进行钢拱梁组拼，待组拼完成后将趸船通过锚固系统就位，使趸船支架受力点对准桥梁前支点，趸船就位后抽去船舱内压仓水，趸船上浮托起钢梁前端，仅保留趸船顶及钢梁尾部支点，形成二点支承的简支浮运体系，保证浮运过程中趸船的顶托力为恒定。

第二艘趸船完成准备工作，将第二艘趸船移至前端另临时支点进行趸船交换。趸船交换过程中不进行顶推作业，通过趸船注水和排水调节趸船转换前后主桥的结构在同一平面，撤离第一艘趸船后立即对第二艘趸船进行定位加固。

起动钢梁尾部顶推装置，将钢梁向前顶推，趸船随钢梁顶推速度和钢梁一同前进，并监控钢梁（趸船）运行方向，采用方向控制缆，稳定趸船运行方向或纠正运行方向，直至拖拉完毕并就位落梁。

3 技术特点

①施工速度快、效率高，人员、材料、设备投入少，无需投入大型起重吊装设备，施工成本低，经济效益显著。

②场地适应性强，尤其适合场地狭小、大型起吊设备无法安装工况条件的市政改扩建桥梁施工；

③施工快捷，无需在水中搭设固定支架，整个顶推过程可控制在24h内完成，对河流通航影响极小，最大限度减少了对通航的干扰。

④安装质量可靠，施工安全性高，易于控制，过程整体顶推，无垂直起降，极大降低起重吊装安全风险，顶推过程工况与成桥后工况基本一致，不产生结构附加应力，桥梁整体结构质量不受安装影响。

⑤技术先进，可复制、易推广。双趸船支点转换技术，有效解决河床岸坡影响就位难题，同步液压顶推爬行、控制系统，解决“同步顶推”难题，安装材料、设备通用性强，节约社会资源，潜在社会效益明显。

4 适用范围

顶推法尤其适用施工工期紧急，工期压力大，无法长时间封闭的河道、铁路、公路上方钢结构施工。顶推法配合趸船具有施工周期短、经济性好、断航时间短等明显优点，常在有通航要求的河流上采用。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

支架搭设→下滑道安装→顶推设备安装→顶推前全方位检查→预顶推→第一艘趸船作为前支点→支点转换→第二艘趸船作为支点顶推→顶推至北岸→第二艘趸船撤离→继续顶推至设计位置→落梁。

5.2 操作要点

5.2.1 岸上支架搭设

钢拱桥临时支撑在梁节段纵向两端设置，根据节段吊装工况分析，计算最不利节段支架受力情况，确保支架的强度、刚度、稳定性满足钢结构桥梁分段吊装的荷载要求。

图1 南岸主桥支架图

图2 主桥支架截断面图

临时支撑钢立柱采用630×10.0mm螺旋钢管，标准面管底标高9.6m，管顶标高13.765m，牌号Q235B。每组支撑由四根钢立柱组成一个受力单元，立柱之间采用L90×6的角铁进行剪刀型连接。

主桥北岸顶推部分支架搭设参照南岸支架方式。

图4 主桥北岸支架图

5.2.2 顶推轨道的布设

采用液压顶推顶推钢结构，需设置专用的顶推轨道，待滑靴坐落于顶推轨道上，通过安装在构件上的顶推设备顶推顶推构件，沿轨道由初始拼装位置顶推至设计位置就位。

根据工况分析和相关计算，本工程中顶推轨道共平行布置铺设4条，每条轨道包括河道左侧106m和河道右侧16m，总长122m。轨道布置在顶推梁腹板上方采用43KG/m热轧钢轨，用以提供爬行器的夹持反力点。

图5 滑道铺设立面示意图

图6 卡板示意图

图7 43Kg轨道示意图

5.2.3 顶推主要设备安装

本工程中根据现场施工条件和桥体钢结构的外形特点，采用钢结构液压同步顶推安装的施工工艺。

①液压爬行器配置

考虑施工方式为液压同步顶推，根据顶推流程及桥体底部反力，主桥顶推布置8台TJG-1000型液压爬行器，结构尾端（顶推点1）布设4台、顶推点2布设4台，顶推点3布设4台（倒用顶推点2处设备）。

图8 顶推点布置图

②液压泵源系统配置

依据顶推力的大小及爬行器数量，配置2台TJD-30型液压泵站，每个支点顶推时使用1台，每台泵站控制4台爬行器，泵站循环使用。

③控制系统配置

依据爬行器及泵源系统，配置一套YT2型计算机同步控制及传感检查系统。

④自锁型液压爬行器

自锁型液压爬行器是一种能自动夹紧轨道形成反力，从而实现推移的设备。

⑤液压泵源系统

据顶推点的布置以及顶推器的数量来配置泵源的数量，且可进行多个模块的组合，每一套模块以一套泵源系统为核心，可独立控制一组液压顶推器，同时可进行多顶推点扩展，以满足实际顶推顶推工程的需要。

⑥同步控制系统

同步控制系统由动力控制系统、功率驱动系统、计算机控制系统等组成。

操作人员在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压顶推过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。

5.2.4 趸船构造及支架搭设

主桥顶推过程中配备两个同样型号的趸船作为浮墩，趸船采用工程专用的甲板船，趸船主要参数：船长69.59m，船宽15.0m，最大吃水深度2.2m，满载排水量2009.98t，船型为钢制甲板船。

图9

图10 浮墩及支架立面图

5.2.5 主桥顶推过程

①在河道左岸设置106m的顶推梁，顶推梁通长铺设在5#桥墩之前和5#、6#桥墩之间，在河道右岸设置16m的顶推梁，顶推梁通长铺设7#、8#桥墩之间，左岸的106m顶推梁上方直接作为拼装平台；

②在拼装平台上拼装主桥体及14m的前桥结构，共104m桥体作为顶推段；利用临时胎架安装拱段，安装拉索结构，按照设计方提供数据初步张紧拉索。

③安装顶推滑靴和顶推顶推设备等，顶推滑靴共计6个，顶推设备共计8个；安装第二个滑靴后需要进行加固，采用P245×14的圆管进行加固；安装完成后调试设备，准备正式顶推。

④设备调试无误后，启动8台爬行器开始向前顶推12m（船体可支撑），暂停顶推，准备转换趸船支撑。

⑤转换为趸船支撑后，利用趸船顶升船体，拆除临时滑靴，降低船体至顶推标高处，再向前顶推8m（第二个顶推滑靴无法工作处）后暂停。

⑥利用趸船顶升船体，拆除第二个顶推滑靴，降低船体至顶推标高处，再向前顶推10m（可以转换趸船）后暂停。

⑦将第二艘趸船驶入，并且将船体支撑转换至第二艘趸船支架，准备撤离第一艘趸船。

⑧船体支撑转换至第二艘趸船支架后，撤离第一艘趸船，准备进行跨河顶推。

⑨启动爬行器，向前爬行56m（14m前桥段支撑处到达7#桥墩，趸船无法向前移动）后暂停顶推。

⑩使用趸船和千斤顶进行再7#桥墩处安装临时滑靴、爬行器（采用前部拆卸设备进行安装），桥体支撑转换至滑靴上后，撤离趸船及支撑，调试设备，准备进行顶推。

[11]启动所有爬行器向前顶推8.95m到达设计位置，停止顶推，准备进行落位工作。

[12]拆除多余滑道及支架，切除支架周围顶推梁进行落位工作。

[13]利用5#、6#桥墩间支架拼装其间桥段，利用7#、8#桥墩间支架拼装其间桥段；完成桥体顶推工作。

5.2.6 整体落梁

主桥的整体落梁高度包括滑块为833mm，主桥落梁时必须设置保险支座，同一墩的上、下游点，除调整高程时分别起顶外，均同步进行。在顶落梁过程中搁置在临时支座上时，应测量相邻两桁支点高差，当高差大于3mm时，调整两支点高程。千斤顶安放在墩顶及梁底的位置均应严格按设计规定安放，不得随意更改，在顶落梁及纵横移时，应由值班工程师负责，并做好记录，使用多台千斤顶落梁时，应统一指挥，由专人负责。