王桂华

摘要：湖北省棋盘洲长江公路大桥连接线上跨大冶铁路附属线立交工程为4跨40m箱梁，属于跨既有线施工，施工过程中受到铁路通行净空等制约因素，无法采用拖拉式的工艺进行顶推施工，经多方论证最终采用钢箱梁步履式顶推施工工艺，同时位于曲线段上，按照顶进位置进行钢箱梁横向位置调整，施工中利用智能三维调控系统装置进行调整。有效地解决了施工难题，保证了施工安全和工期。

关键词：钢箱梁;既有线;顶推;步履式

1 工程概况

湖北省棋盘洲长江公路大桥连接线阳新至大冶段在设计里程K29+098.1处上跨武九铁路大冶附属线，桥位处路线为圆曲线，曲线半径为1500m，与铁路的交角为60°，线路纵坡为1.15%，横向设置3%的超高。上跨大冶铁路附属线立交工程为4跨40m箱梁，其中中间2跨为2*40m连续钢箱梁，箱梁截面为单箱双室，腹板采用直腹板结构;钢箱梁顶面宽度为13.35m，翼缘板宽度为2.5m，梁高2.0m。两侧两跨为40m预制架设小箱梁。

本工程上跨大冶附属铁路线，属于跨既有线施工，施工过程中受到铁路通行净空等制约因素，无法采用拖拉式的工艺进行顶推施工。经多方论证，最终采用步履式顶推机进行顶推施工。线路位于圆曲线上，施工过程中需要按照顶进位置进行钢箱梁横向位置调整，施工中利用智能三维调控系统装置进行调整。

2 钢箱梁厂内加工及运输

2.1 钢箱梁节段划分

由于钢箱梁是在工厂内预制，受运输条件的限制，钢箱梁箱体必须采用工厂分节段预制，现场吊装焊接的施工工艺进行施工。钢箱梁节段划分不但考虑运输条件的限制，还要考虑成桥后的焊缝的受力状态、钢板焊接变形等因素，钢箱梁节段初步划分完成后，必须经过原设计单位的审核，审核通过后方可进行下一步施工。本项目将单幅80m钢箱梁沿纵向划分为7个节段，节段间顶板、腹板、底板采用Z字口错缝形式，横向划分为2个箱型分段、2个挑臂分段.

2.2 箱梁分节段制造

箱梁节段制造是在胎膜台架上拼装而成，胎膜台架采用型钢按照线路设计线型、纵坡、横坡焊接而成，以确保箱梁节段安装完成后与设计线型、纵坡、横坡一致。箱梁节段拼装前，应联合监理单位对台架进行检查验收，验收合格后方可进行箱梁首节段拼装。

2.3 单元件加工

钢箱梁厂内加工时应按照原设计单位审核后的节段划分进行单元件的加工，箱梁单元件一般划分为顶板单元件、底板单元件、腹板单元件及横隔板单元件。单元件的加工一般先采用人工按照定位线将T肋焊接固定于面板上，然后采用龙门吊将单元件置于反变形亚船形焊接摇摆胎架上采用门式焊机进行焊接。如图1所示。

2.4 鋼箱梁拼装

钢箱梁拼装时应控制横隔板、腹板的垂直度，加强横隔板外侧边缘与腹板定位线位置关系的控制。横隔板、腹板组装后需采用L75*6的角钢等进行临时支撑。根据顶板上的边腹板定位线确定边腹板单元件的位置，调整好与顶板的垂直度后将腹板与顶板点焊固定。如图2。

2.5 首节段验收

钢箱梁首节段制作完成后，及时进行焊缝质量检测，检测合格后进行钢箱梁首节段验收。经过验收合格后，方可进行钢箱梁剩余节段的制作。钢箱梁制作施工，由于受场地限制，第一次制作1～4节段（共计7个节段），制作完成后，将1 ～3节段采用龙门吊+轨道车运输至涂装车间;第4节段移至台架起始端，继续制作5 ～7节段。

2.6 钢箱梁存放

为防止钢箱梁节段变形，钢梁存放采用4个刚性墩支撑，刚性墩位置设在梁段纵腹板（或纵肋）与横隔板交叉的部位。存放场地经过平整、夯实、硬化，不会因承受梁段重量而下沉。梁段与支墩间设置垫木。梁段按吊装顺序存放，以减少周转，防止转运阻塞。切实做好成品的保护措施，确保产品安全与质量。

2.7 钢箱梁运输

本项目钢箱梁运输采用汽车通过陆路运输，为使梁顺利地到达达施工现场，在运输途中使用手动葫芦及钢丝绳将箱梁和装载车辆的平板（大梁）之间进行锁定，以保证梁段运输的稳定性及安全。运输之前，应进行线路考察，对路、桥、隧、收费站等特殊位置限高、限宽、坡度、转弯半径等进行勘测、分析，已确定车辆能够顺利通过。

3 支架搭设

3.1 吊装临时支墩体系

钢箱梁安装支架横断面钢管中心距为2m×4.15m×4.15m，主要由6根Φ377×8mm钢管通过角钢∠75×6mm（斜撑），槽钢[14a（水平撑）连接而成的立体钢支墩。顶部采用HM400×300型钢与钢管焊接，并在顶部设置Φ273mm×8mm的调节钢管，调节管的管壁上焊接200×500mm规格的限位加劲板，用于第一片梁定位;同时每套临时支墩上部设置50t液压千斤顶，可对钢箱梁高度进行调整。如图3。

3.2 顶推临时支墩体系

顶推工作平台主要采用2个格构柱形式连接成整体的拼装胎架，单个格构柱的规格为2m（宽）×2.5m（长）×15m（高），主要由Φ630×10mm的钢管通过双槽钢[20a连接而成的立体钢支墩，顶部横桥向采用双HN900×300×20×12型钢与钢管焊接，顶推设备下方垫梁为3排HN700×300×3500（HN900×300×3500）型钢与横梁进行焊接固定，为限制钢箱梁的横向位移，在垫梁上焊接3×I40工字钢作为限位挡块。在步履式顶推设备两侧设置临时支撑，临时支撑采用3个HN500×200×600型钢焊接而成，临时支撑与垫梁进行焊接，临时支撑间采用螺栓连接。如图4。

4 钢箱梁安装

4.1 导梁

根据施工现场条件，顶推用临时支墩纵桥向最大间距达40米，为确保钢梁顶推时悬臂挠度满足规范要求，在钢箱梁前端设置变截面工字型导梁，由根部（与钢梁连接处）向端部逐渐减小。导梁纵向长度25米，重40T，导梁与钢梁连接处设有两组纵梁，其结构外形尺寸与边箱梁保持一致，导梁根部与钢梁腹板栓接，与主梁顶、底板采用焊接连接，两组纵梁间通过横梁连接形成整体。钢箱梁顶推到位后，将其拆除，为确保导梁与第七节段钢箱梁顶板、底板焊接处不影响钢箱梁质量，第七节段钢箱梁在工厂加工时应加长20cm，顶推完成后，在设计位置采用半自动切割机进行切割。由于现场顶推作业施工面狭小，钢箱梁吊装时只能安装3～7节段及前导梁，3 ～7节段钢箱梁顶推到位后，再吊装1～2节段钢箱梁。

4.2 钢梁吊装

钢梁吊装之前，应先对临时支架上调平钢管高程进行复核，确保钢箱梁吊装后纵坡、横坡度与设计一致。箱梁最大节段重量为50.6T，采用260T汽车吊按顺序进行箱体吊装。相邻箱体吊装完成后，进行顶面高程复核后采用马板进行焊接，确保箱体的稳定性。箱体安装完成即可进行焊缝焊接，箱体焊接完成后进行翼缘板吊装焊接。

4.3 试顶推

箱梁安装完成后，钢箱梁正式顶推前，应进行试顶推，以确保连接好的油路及电路，在手动、自动模式运行下，能够按照设定的运动方式运行。联机调试时，启动泵站，选择手动运行模式，在主控台操作面板上控制执行元件伸缸或缩缸动作，检查其进行的动作是否正确，调节行程检测装置的检测元件，使检测装置的接触及检测正常。

系统手动试机完成后，选择自动模式系统，检查系统各千斤顶的动作协调性及同步性。如不满足设计要求，应认真查找原因，排除故障，待系统的动作完全协调后方表明系统调试合格。

4.4 顶推施工

启动各墩上的顶推设备，根据箱梁受力工况，设定油缸压力（防止单个千斤顶受力），顶推油缸在要求的压力下提供顶推力，并且控制临时墩上两侧顶推油缸同步顶推。完成推进一个行程之后，所有顶推油缸缩回至下一个行程的起点，随后可以进行下一个行程的顶推。为避免顶推过程中箱梁的横向偏移较大，顶推过程中采用全站仪对钢箱梁的中轴线进行实时监控，当钢箱梁轴线偏位超过20cm时，进入手动模式，横向调整钢箱梁位置，使钢箱梁轴线与设计轴线一致。横向调整后，继续启动自动模式，进行下一循环的施工。

当钢箱梁距离顶推完成不足一个行程时（40cm），顶推时改为手动模式，防止钢箱梁过度顶推。

4.5 落梁施工

由于我项目利用永久墩柱作为顶推支架，顶推过程中，钢梁梁底标高始终高于梁底设计高程63.6cm（68.6+25-30），顶推到位后需进行测量确定钢箱梁轴线与设计轴线一致，然后进行落梁。落梁时将步履式顶推机移除，更换成4个400T超薄同步千顶，本体高度为270mm+2cm厚钢板。同时将顶部临时支撑更换为4拼HW100×100型钢+2cm厚钢，行程50mm，超薄千斤顶下垫设4拼HW100×1斤00型钢，顶部设置靴帽板。

连接好油路，利用步履式顶推机控制台同时控制4台超薄千斤顶顶升50mm，将临时支撑的2块钢板移除，回落千斤顶，移除千斤顶顶部2块钢板;依次循环落梁，直至钢板全部移除。然后将千斤顶下部4拼HW100×100型钢及临时支撑换为20mm厚钢板，继续按照以上步骤落梁，直至钢箱梁落至支座上。

4.6 支撑体系施工中监控测量

为防止基础和支撑体系发生不均匀沉降，在每一组支撑体系的每个格构柱固固定位置刻好標记，作为沉降观测的测量点，在钢箱梁安装前对支撑体系整体进行沉降记录，确保施工过程安全。

5 顶推施工主要控制措施

5.1 顶推施工中观测项目

从施工建设的角度来看，顶推施工建设技术有其独特的优势：对现有道路交通产生了小的影响;对建设现场的要求很低，简单的机械装置，省力化。因此，曲线桥和倾斜位数桥的工程变得繁盛。因此，有必要研究推进曲线弯道的施工技术。

5.2 同步顶推保证措施

当钢箱位处于悬臂状态时，由于位数曲率的影响，位的悬臂部分逐渐偏离跌倒轴，影响位的跌倒稳定性。因此，有必要研究曲率对钢箱位启动时反翻倒稳定性的影响。结果，对梁体反翻覆稳定性的研究没有考虑到车线负荷的影响，只考虑光束重量对翻倒的影响。在这个计算中，梁的自重载荷简化为桌面上的均匀负载。由于箱位部分的中间部分的负载密度大于两个法兰部分的负载密度，所以这种简化是保守的，有助于计算跌倒稳定性。当按压悬臂梁下的钢箱位曲率半径超过400 m时，在按压悬臂梁下的钢板箱位横向稳定系数随着其半径增加略微减少，而当接近垂直梁时略微减少。当半径小于400 m时，钢箱位的减速和横向稳定系数就会大大地减少，半径越小则减速率变快，其中横向稳定系数减少范围就越大。在其他条件下，压悬臂下钢板箱位垂直方向反倾覆的稳定性系数相对稳定。半径超过 300 m 的系数几乎与其是一条水平的直线相等。在小直径的情况下，纵向稳定性系数虽然减小，但增加值减少得很多。小半径的状态下，弯曲在按压悬臂时状态下可能对桥面反翻覆的稳定性产生重要影响，这主要是反映了对于横向反翻覆稳定性的影响上，对稳定性几乎没有影响。而且，大于400 m半径对钢梁横向反倾覆稳定性的影响会大大减少。

5.3 竖向顶升与平衡度控制

当将整个桥接器推入预定位置时，其荷载的内部力与连续支撑的连续梁的内部力相同。扩建工程的主应力特性反映在施工过程中。通过主位推动前侧的截面，“整个桥的各部分的内部力从负弯曲力矩变为负弯曲矩”。因此，导杆的参数、导杆的长度、刚度对于箱位的应力状态和结构安全性非常重要。该桥接器的引导光束的长度为20 m，段长为10 m。都是在工厂制造、制造的，由高强度螺栓连接起来的。在设计中，需要容易地分解导向梁与箱位端部的连接。中心线与导引光束的底板的宽度之间的距离与在箱梁的导引光束结构的安全控制中导引光束的端部的偏转控制一致。局部强化两个钢箱位的箱位局部强化是满足扩建工程中的结构应力和结构需求的强化措施。为了确保钢箱位底板的应力，采取了以下对策。在钢箱位的原始结构图中，距离外缘（相当于中心线）350 mm的底板上的两个T字纵向增强材料（120 mm高度）增加到800 mm，腰板厚度12 mm，翼板宽度200 mm，厚度12 mm。在纵向的苯乙烯中，沿着桥方向每高600 mm设置一个横向的苯乙烯，横向增强材料的底部与底板紧密相连。

5.4 线形与温度控制

钢梁是一条复杂的设计线，一条小的曲线半径和一条曲线。影响推入过程中线性变化的因素很多。在启动时，每个波束段的坐标位置的偏差在一定程度上给予整个桥的线性误差，并且引起钢梁的内部力的变化。为了确保桥接对准最终满足设计要求并且在发射过程中波束主体不偏离预定路线，在主光束的建设期间必须执行对准监测。为了降低温度和日照对线性测量结果的影响，在气温稍微变化，温度相对恒定的情况下进行线性测量。通常在日出之前。线性监测主要是钢箱位中心线测量，钢箱位标高测量，临时栈桥沉降观测，高精度总站，高精度自动水平。曲线钢板位的应力状态和形状与钢板箱位的每个板的温度密切相关。钢箱位的温度场测试是测量箱位结构各部分的温度状态。在箱位板的温度测试中，使用了一定精度的温度传感器。可以使用水银温度计或高精度温度传感器来测量箱位的大气温度。

5.5 位移纠偏与误差控制

位移纠偏问题是桥梁顶推施工中比较常见的问题，主要是指设计横向中桩与实际横向中心位移量，纵向的轴线偏位也是如此，而中心点的偏位是单点偏位。桥梁桩基很容易受到轴线偏位的影响，这会导致桥梁桩基的压力增大，从而导致不良弯矩，梁体在纵向移动的时候不宜偏移过大，否则会很容易造成局部受压过大，从而降低整个桥梁工程的质量。（1）根据推进力公式，当梁的重力系数和摩擦系数恒定时，推力随着桥的纵向梯度的增加而线性下降，推力的减小范围大，垂直倾斜的影响显著。（2）在启动时，如果光束的纵向倾斜较大，摩擦系数较小，则垂直倾斜下的钢箱位重力的水平分量大于摩擦力，即在没有千斤顶力的情况下自动滑落。因此，有必要采取增大摩擦系数、焊接刹车装置、将刹车链块装置设定在梁体尾部等安全对策。（3）根据千斤顶公式计算，当推力为0（即滑梯的临界状态）时，制作摩擦系数和垂直梯度的对应关系表，对于相关人员来说是方便的。（4）研究了钢箱位弯曲半径对悬臂梁跌倒稳定性的影响。弯曲半径对钢材箱位的纵向稳定系数几乎没有影响。当半径小于300 m时，垂直方向上的稳定性系数略微降低。当半径在400 m以上时，钢箱位的横向跌倒稳定系数几乎没有变化，半径在400 m以下，钢箱位的横向稳定系数大大减少，半径越小，减速速度越快，横向稳定系数的减小范围也越大。半径100 m的横向稳定系数小于半径300 m的横向稳定系数的一半。

6 结束语

鋼箱梁步履式顶推是近年来兴起的一种施工工法，主要用于线路上跨运营线路时采用，有效地解决了过去拖拉式顶推需要搭设滑道影响交通、净空不足等问题;由于垂直顶升千斤顶、纵向千斤顶、横向千斤顶集成为一体，设备间的摩擦力可相互抵消，下部支架仅承受较小的水平荷载，更加安全。

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