卜东平 赵振

1.西安建工建设控股有限公司，西安 710065；2.陕西建工第二建设集团有限公司，西安 721000

1 工程概况

陕西省西咸新区沣东新城中部的天台六路西起已设计的科源东路，东至规划车城一路，是连接绕城高速公路东西两侧的车城区与科统区的主要干道，红线宽60 m，双向8车道，全长821.941 m，沿线分别与规划绕城高速公路的西辅道、主路、东辅道等交叉，如图1所示。主桥为分离式立交，两幅桥形式。跨高速主线单幅桥宽20.5 m，长372.5 m，桥跨组成为3×37.5 m+（37.5+3×35.0）m+3×37.5 m，沿道路设计线径向布置。桥梁双向纵坡均为4%，在上跨位置竖曲线平稳通过，成倒V字形。上部结构采用钢箱梁，下部结构采用圆柱式墩、墙式台，钻孔灌注桩基础。

图1 天台六路过绕城高速公路立交工程

主线桥钢箱梁共3联。第1联与第3联采用常规吊装法施工。第2联的第2、第3跨钢箱梁采用常规吊装法，在绕城高速公路西侧整体安装完成后采用顶推法施工跨过绕城高速公路到达设计位置，采用常规吊装法施工第2联的第1、第4跨钢箱梁。顶推段钢箱梁总长83.22 m，宽20.50 m，高1.80 m，导梁总长15.0 m，单幅顶推钢箱梁总质量为876 t。施工采用步履式多点同步连续顶推技术施工。

2 步履式多点同步连续顶推创新技术

2.1 顶推施工技术选择

本工程中，钢箱梁上跨绕城高速公路时遇到既有高速公路运营、制造场地、运输方式、倒V字形构造等复杂环境，采用常规顶推技术难以实现。结合现场具体情况，以对高速公路运营影响最小为前提，有关专家就顶推方法采用牵引式顶推、后推式顶推、步履式顶推等技术进行了研讨［1］。步履式多点同步连续顶推施工技术成熟，顶推过程安全平稳，施工过程不影响高速公路正常通车，且现场施工环境可以保证该技术的安全实施［2］。通过将安装支墩与顶推支墩分别设计、优化路中顶推支墩、优化前导梁结构、采用Midas建模分析行走工况、一次整体拼装完成后进行顶推等优化工序，最终确定采用优化后的步履式多点同步连续顶推技术进行施工［3］。

2.2 顶推设备选型

步履式顶推设备的选型由顶推段钢箱梁自重、导梁自重、跨径、顶推支墩最大支反力、现场环境等多项因素决定。

本工程顶推段钢箱梁总重8 760 kN（含导梁重量260 kN），最大跨径25 m，顶推距离75.5 m，共设置7组顶推支墩。根据施工单位自有设备及工期计划安排情况，采用BLDT1000-1000步履式自动化顶推设备，可以满足单点最大顶升力1×104kN。顶推施工过程中设置不小于20 cm的竖向调节位置及不小于10 cm的水平纠偏位置。该段顶推时最少要布置12套顶推设备，负责该段钢箱梁的起顶、水平顶推以及顶推时的横向纠偏。在顶推设备与钢箱梁梁底之间设钢垫梁来分散钢箱梁梁底应力［4］，钢垫梁与钢箱梁接触长度不小于1.6 m。

2.3 多台步履式千斤顶同步顶推工作原理

步履式自动化顶推设备自带竖向起顶、水平顶推及侧身纠偏功能。工作时，竖向千斤顶顶起钢箱梁，水平千斤顶向前顶推，然后将钢箱梁下落至顶推器两边支点上，顶推器泄力后将水平千斤顶恢复到顶推之初的位置。多次重复该过程，直至顶推到设计位置。

顶推过程是自平衡的顶推动作过程。启动各墩上的顶推设备后，配置在顶升系统上的压力传感器检测到压力并将其转换成支反力，然后根据压力换算值设定顶推油缸压力。顶推油缸在要求的压力下提供顶推力，并控制顶推支墩上两侧顶推油缸同步顶推。顶推时实时检测顶升支撑油缸的支反力，一方面保证顶推油缸顶推力的精确，另一方面通过调节顶升支撑油缸支反力来保证钢箱梁受力均衡，并确保钢箱梁单点单侧最大允许支反力不超过设计值。一个行程推进完成后，所有顶推油缸缩回下一个行程的起点，随后进行下一个行程的顶推［5］。

2.4 优化后的顶推流程及主要工序施工要点

优化后的顶推流程见图2。

图2 优化后的顶推流程

2.4.1 临时支墩的优化方案

结合现场实际情况，对顶推段钢箱梁临时支墩进行优化，将安装支墩与顶推支墩分别设计，使其受力明确，便于施工。另外，考虑高速公路中央分隔带空间有限，优化路中顶推支墩，使其既能满足施工要求，又不影响高速公路运营。结合钢箱梁的构造特点，将第2联的第2、第3跨钢箱梁采用常规吊装法在绕城高速公路西侧一次整体安装完成后，采用顶推法施工跨过绕城高速公路到达设计位置，完成顶推。

根据现场情况，共设置8组安装支墩和7组顶推支墩，其平面布置如图3所示。

图3 临时支墩平面布置（单位：cm）

安装支墩构造如图4所示。其基础采用C20混凝土，为4.5 m×4.4 m×0.5 m的扩大基础。每个基础顶面设置4个1.0 m×1.0 m×0.2 m的独立式加台。加台预埋由60 cm×60 cm×1 cm的钢板与14根40 cm长的ϕ10钢筋穿孔塞焊而成的预埋件，以便基础施工完成后与安装支墩立柱焊接成整体。安装支墩采用4∠100角钢为主立柱，每组4根，平面布置为2.4 m×2.5 m，中间用［20a槽钢作为横联，用∠100角钢作为斜联。柱顶的顶部分配梁采用HW600型钢，调节梁采用H400型钢。

图4 安装支墩构造（单位：cm）

顶推支墩构造如图5所示。其基础采用C20混凝土，为5 m×5 m×1 m的扩大基础，基础顶面设置4个1.0 m×1.0 m×0.2 m的独立式加台。加台预埋由80 cm×80 cm×1 cm的钢板与8根80 cm长ϕ20钢筋穿孔塞焊而成的预埋件，以便基础施工完成后与顶推支墩钢管焊接成整体。顶推支墩采用ϕ600螺旋焊管为主立柱，每组4根，平面布置为3.0 m×3.0 m，中间用［20a槽钢作为横联，用∠100角钢作为斜联。柱顶采用HW600型钢制作顶推平台以承载顶推设备，垫梁采用H400型钢。

图5 顶推支墩构造（单位：cm）

2.4.2 导梁的优化方案

导梁是安装在钢箱梁前部的辅助梁，长度一般为顶推最大跨径的60%～70%。本工程顶推最大跨径为25 m，对钢箱梁导梁进行优化，选用15 m长的边主梁结构。采用Midas建模分析不同工况下导梁的受力情况。结果表明，导梁在最不利工况下的最大组合应力为19.33 MPa，其倾覆稳定性满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》要求。

导梁采用Q235C钢材组合焊接而成，重约260 kN。两侧主梁工字形截面距离8.15 m，横向采用钢管桁架连接。导梁长15 m，梁高由1.8 m（根部）渐变至1.2 m（顶部）；上下翼缘板厚32 mm，宽分别为80、160 cm；腹板厚16 mm，高度由悬臂端的1.8 m变化至1.2 m，并设10 mm厚的加劲肋。钢管桁架上下弦杆采用直径273 mm、厚8 mm的钢管，立杆、斜腹杆及中间连杆均采用直径219 mm、厚6 mm的钢管。采用焊接连接，焊缝满焊，焊脚尺寸6～8 mm。在箱室顶板、底板及腹板各设置2块20 mm厚的加劲板来保证连接处的刚度。导梁前端底部做成圆弧形过渡，抵消大悬臂状态的挠度，使钢箱梁顺利滑到顶推支墩顶面［6］。

2.4.3 优化后的顶推施工步骤

采用75 t汽车吊完成现场顶推段钢箱梁顶推支墩的施工，并将顶推设备安装在顶推支墩顶面，而后将原本由安装支墩承受的顶推段钢箱梁自重荷载转移到顶推支墩上。准备工作完成后，采用步履式顶推设备进行顶推作业。在每个顶推支墩顶面设置1组步履式千斤顶。为节约工程成本，最末端顶推支墩上采用的G组千斤顶由最前端顶推支墩上的A组千斤顶周转而来，因此共需要6组千斤顶，参见图3。

优化后的顶推施工步骤如下。

1）准备工作。主要包括搭设安装支墩、搭设顶推支墩、拼装顶推段钢箱梁、安装前导梁等。将顶推段钢箱梁由安装支墩转移到顶推支墩上后，根据现场情况拆除安装支墩。各项准备工作就绪后开始试顶推。

2）钢箱梁向前顶推6 m，这时A组千斤顶停止工作，钢箱梁尾部最大悬空24 m，前部最大悬空11 m，如图6所示。

图6 顶推施工步骤2示意（单位：cm）

3）钢箱梁再向前移动15 m，这时F组千斤顶开始工作，钢箱梁尾部最大悬空9 m，前部最大悬空1 m。

4）钢箱梁再向前移动9 m，这时B组千斤顶停止工作，钢箱梁尾部最大悬空24 m，前部最大悬空10 m。

5）钢箱梁再向前移动15 m，这时G组千斤顶开始工作，钢箱梁尾部最大悬空9 m，前部最大悬空1 m。

6）钢箱梁再向前移动9 m，这时C组千斤顶停止工作，钢箱梁尾部最大悬空20 m，前部最大悬空9 m。

7）钢箱梁再向前移动20 m，这时钢箱梁走行到位，D组千斤顶停止工作，钢箱梁尾部最大悬空20 m，前部最大悬空29 m，如图7所示。

图7 顶推施工步骤7示意（单位：cm）

8）在顶推段钢箱梁两端搭设安装支墩，将钢箱梁落在顶推支墩顶及安装支墩顶上。利用顶推设备精调顶推梁段，待标高轴线均达到设计要求后完成体系转换，拆除顶推设备及临时支墩。顶推段施工结束。

2.4.4 优化后的顶推段钢箱梁落梁步骤

顶推段钢箱梁走行到位后，开始进行线性调整并落梁。主要步骤如下：

1）安装落梁千斤顶和钢垫块，在支架及平台处撤去顶推设备，进行力系转换。

2）千斤顶起顶，使钢箱梁与钢垫块脱空；将钢垫块抽取一层后，用千斤顶将钢箱梁整体降落100 mm，使钢箱梁重新支承于钢垫块上。

3）千斤顶回油，使千斤顶柱塞与梁底脱空；将千斤顶下方钢垫块抽出一层后，柱塞伸出，重新与梁底顶紧。

重复上述步骤，逐层抽取支座处与千斤顶下方的钢垫块，直至完全将钢箱梁下落到设计位置上。

2.4.5 顶推支墩卸载要点

顶推支墩卸载前提条件：全联整体箱梁焊接工作完成并经检验合格；对钢箱梁进行整体线性测量，符合设计要求；支座约束已解除。卸载前将每榀支撑用油漆或记号笔做好编号标记，按施工方案有计划有组织地卸载。

纵向卸载顺序为由两边向中间卸载。横向卸载顺序为由桥梁中心向两侧悬挑部分卸载，遵循结构本身内力传递的特点，卸载点对称布置。

卸载时统一步调进行施工，各班组安排负责人一名，听从统一指挥。

卸载过程中用全站仪监测每个监测点，同时监测支撑体系沉降是否均匀。若沉降变化不均匀，应立即停止所有操作，对不均匀沉降支墩进行基础加固处理。支墩沉降满足要求后，复核这一区域的成桥线形，微调千斤顶使其满足设计和规范要求。

3 结语

在倒V字形钢箱梁上跨绕城高速公路的复杂环境下，采用常规技术难以实现钢箱梁顶推。本文结合现场具体情况，将安装支墩与顶推支墩分别设计，优化路中顶推支墩、导梁结构，采用Midas建模分析行走工况，并对施工工序进行优化，一次整体拼装完成后进行顶推。采用创新优化后的步履式多点同步连续顶推技术进行施工，将钢箱梁顺利顶推到位，节约了工期，取得了良好的社会效益和经济效益。