桥梁顶推之钢桁梁顶推施工技术

摘要：通过京津高速公路东段第五合同段北环铁路跨线桥工程，以78 m 钢桁梁顶推施工工艺为主线，重点介绍 了钢桁梁顶推施工的技术准备：钢桁梁拼装平台搭设，临时墩的施工，滑道、导梁制作、安装以及顶推装置和位置 的确定，顶推过程控制。施工结果表明，在不干扰既有铁路干线正常运营情况下，顶推施工技术速度快，安全可 靠，并且一次成功。

关键词：顶推,施工技术,钢桁架桥顶推,顶推施工工艺,桥梁顶推,钢梁顶推,钢桁梁顶推,连续顶推,

1 工程简介

京津高速公路东段工程第五合同段北环铁路跨线桥是 主线上跨分离式立交桥，位于天津市东丽区东部，总长 1.7 km，连续跨越渤海石油铁路走行线、津汉公路、北环 铁。本桥在K16+856 处上跨北环铁路，跨线与北环铁路斜 交角度32.46°，北环铁路现状为双向四轨，位于直线段， 规划在现有铁路两侧各增加一股线路，与现有铁路线基本 平行，设计采用了78 m 单跨下承式钢桁架桥方案。 桥梁下部结构墩柱为8 根1.2 m 钻孔灌注桩，上接 15.41 m × 5.3 m × 1.5 m 矩形承台，顶面为2 个4.95 m × 2.1 m 异形钢筋混凝土墩柱。 钢桁桥分上、下行2 个半桥设计，2 个半桥净距0.88 m。单跨78 m （14～15 号墩）， 主桁高为10 m，节间长度 7.7 m，中距13.31 m。桁式为带竖杆的华伦式下承简支桁 架，主桁弦杆截面均为H 型，采用三角桁架布置；此结构 简单合理，即解决了跨度问题，又利于制造和安装。设计 荷载汽车-超20 级，挂-120 级。 北环铁路运输任务重，列车密度大，为保证列车安全 运行和施工不干扰既有线路的正常运营，工程施工采用了 钢桁架桥顶推施工工艺，它安全可靠，通过铁路上方速度 快，并一次完成。

2 钢桁架桥顶推施工工艺简介

结合现场实际情况，钢桁梁在工厂分段制造，通过公 路运输至施工现场，在10 ～ 14 号墩位搭设钢梁拼装平台 进行拼装，钢梁主桁下铺设滑道，在钢桁梁受力节点（7.7 m 间距） 的位置，布置临时加强钢板，加强钢板下设四氟 乙烯橡胶滑块；为减小顶推过程中的跨径，在14 ～ 15 号 墩（铁路限界范围外） 位设置临时墩，钢桁梁前端设置导 梁，减小梁体悬臂长度，然后通过顶推千斤顶将钢桁梁从小桩号侧顶推至大桩号，撤离滑道，安装支座，落梁就 位。钢桁架桥顶推工艺流程图如图1。

3 桥梁顶推施工技术准备

3.1 钢桁梁拼装平台搭设 为安全起见，顶推方向一般从纵坡低端向高端，结合 现场实际情况，在10 ～ 14 号墩位间的32.5 m × 80 m 范围内搭设钢梁拼装平台，平台采用宽度为30.5 m，立杆间距 60 cm × 90 cm，碗扣式满堂脚手架，其中心线与桥中心线 一致。为加强杆件稳定性，增设斜撑，形成稳定的空间结 构，碗扣顶托纵向放置15 cm × 15 cm 方木。支架搭设完 毕，调整高程，坡度和桥面坡度一致，然后满铺5 cm 木 板，用做施工平台。平台范围内有两条宽10 m 左右的河 流通过，方向均为横桥向。采用八三式军用墩和上面的六 四式军用梁（顺桥向） 拼装成门式支架，军用梁上面安装 滑道。

3.2 临时墩的施工 为了缩短顶推跨径，在14 ～ 15 号墩位（铁路限界除 外） 间设置1 号和2 号临时墩，其间距为24 m，在钢桁梁 顶推至对面2 号临时墩时（见图2），钢桁梁悬臂最大，达 到24 m，1 号临时墩受力最为不利，所以铁路两侧10 m 范围之内的临时墩采用混凝土连续墙支撑，其尺寸为2.4 m × 1 m × 8 m，基础采用承台基础，此范围的地基采用水 泥搅拌桩进行地基加固。连续墙的支撑方式和军用墩相比 较，受力好，安全系数大。铁路两侧10 m 范围外搭设八 三式军用墩，顺桥向标准间距为7.7 m。滑道固定在连续 墙和军用墩上。

3.3 滑道、导梁制作安装 （1） 滑道、滑块 滑道要求刚度大，结构简单，能均匀传递反力，拆装 方便。本工程滑道截面形式为b × h = 900 mm × 700 mm （图3） 箱形结构，采用16 mm 和20 mm 厚普通钢板焊接 而成，每节长度为12 m，顶面铺设2 mm 厚不锈钢板。

在钢桁梁受力节点处布置临时加强钢板，其位置与钢 桁梁的节点一一对应，这样可保证拼装精度。加强钢板下 设四氟乙烯橡胶滑块，通过滑块和滑道之间的滑动实现钢桁梁顶推。 （2） 导梁 为减小梁体前段的悬出长度和梁体前段的负弯矩，在 梁的前端安装长9 m、采用Q235 自制的导梁，共2 套，对 称设置在钢桁梁下弦杆前端，与钢桁梁节点板用高强螺栓 连接牢固。两个钢导梁和上弦杆之间用10 t 手拉葫芦进行 拉结，保证钢梁悬臂时挠度为零。当导梁抵达对面临时墩 时，及时放松手拉葫芦，以免起反作用。

3.4 钢桁架梁现场拼装 钢桁桥按上、下行两个半桥设计（结构形式见第1 章） 全桥总重1 380 t，主材为16Mnq，构件连接采用栓焊 结合，高强螺栓采用10.9 级。以M22 高强栓连接为主， 共计有57 096 套，一级焊缝长约6 000 m，二级焊缝长约 2 500 m。 根据现场情况，先对北半幅钢桁梁拼装，然后进行南 半幅钢桁梁拼装。钢梁在厂内预拼装，经检验签收后，分 段运往工地。

4 钢桁梁顶推施工 钢梁顶推时，在两条滑道上对称安装两套水平的顶推 千斤顶，通过钢绞线与固定在梁尾的拉锚器连接，千斤顶 连续牵引，钢桁架在滑道上滑进，由小桩号侧沿设计轴线连续顶推至对面大桩号侧，与墩顶连接，落梁就位。 4.1 钢梁顶推设备 钢梁采用两台ZLD150 自动连续顶推千斤顶，其顶推 速度为24 m/h，动力控制系统由2 个液压站和1 个主控室 组成，每个液压站，由主控制室集中控制， 可实现分级、 同步控制，也可当梁体偏移较大时开动一侧的千斤顶使梁 横移。顶推千斤顶通过焊接在滑道上的牛腿固定。 千斤顶顶推力验算： 钢梁重量G1 = 663 t，导梁重量G2 = 12.2 t，钢模板重 量G3 = 86 t。 外部荷载：G = G1 + G2 + G3 = 761.2 t 静摩擦力：F = 761.2 t × 0.07 = 53.28 t （滑块与不锈 钢板的启动摩阻系数常用0.06～0.07，本工程采用0.07 验 算）。 2.299 %纵向坡度的水平分力25 t，摩擦阻力合计 78.28 t。 2 台150 t 的千斤顶完全满足要求。

4.2 顶推位置的确定 确定顶推位置，要使顶推控制、横向控制、拆除滑块 三种操作分开，便于安全操作。 （1） 拉锚器置于钢梁尾端，便于与钢梁固定。 （2） 顶推千斤顶固定在滑道上，这样千斤顶传给滑道 的反力平衡梁体在滑道上产生的摩阻力，从而使桥墩在顶 推过程中承受很小的水平力。 （3） 顶推千斤顶与拉锚器距离控制最小80 m，这样顶 推过程中不再改变其位置，一步到位。 用钢绞线和自动工具锚作顶推装置。使用中应注意： 1 台千斤顶内的多根钢绞线应左、右旋向搭配使用，避免 同一旋向钢绞线使千斤顶活塞旋转，损坏自动工具锚或造 成千斤顶行程损失。千斤顶与拉锚器的施力点应尽量在同 一直线上并与梁轴线平行。拉索要拉紧，使多根钢绞线受 力均匀，以免造成拉断和对千斤顶内缸偏心磨损。

4.3 横向纠偏装置 钢桁梁两侧滑道上每隔16 m 各设1 台横向纠偏牛腿 装置，用正反螺旋千斤顶调整主桁中线与下滑道中线的距 离。顶推时，应做好横向偏差观测，及时进行调整。

4.4 顶推施工 顶推过程必须周密安排，统一指挥，现场设1 名总指 挥和5 个班组，各班组都配置对讲机，各司其职随时报告 情况。全部工作准备就绪后，总指挥向各个班组发出指 令，主控制室启动顶推按钮进行顶推，顶推到预定的位 置，落梁就位。

4.5 顶推施工注意事项

(1) 在顶推过程中，所有顶推千斤顶油泵均由主控台统一控制。顶推要分级、同步进行。分级，就是为防止各 站水平千斤顶力相差太多，每个站调好5 级压力，要逐级 增压，等升到4 级时，要保持1～2 min，以使各站都能达 到规定的压力，即各站都准备了一定的势能（此时千斤顶 的总拉力稍低于各滑道的总摩阻力），然后再升到5 级， 钢桁梁开始移动。同步，就是各千斤顶在顶推过程中应同 时启动、前进以保证都能按预定的施工吨位出力，使梁体 平稳顶进。 （2） 在顶推过程中，始终由一人用经纬仪定准桥轴 线，随时检查钢桁梁中心线是否偏离，同时还要观测临时 墩在承受竖直荷载和水平推力所产生的竖直、水平位移， 主梁和导梁的控制截面的挠度。 （3） 随着梁段的顶推前进，滑道上的滑块从前面滑 出，梁段到达对岸滑道上时，应立即插入补充滑块。补充 的滑块应涂润滑剂，并端正插入。 （4） 如果偏离超过5 cm，立即通知进行纠偏。纠偏时 先停止顶推千斤顶，然后在偏移侧的纠偏牛腿上安装螺旋 千斤顶顶紧钢桁梁，再启动顶推千斤顶，随着梁体的移 动，给梁施加一个横向的力，使梁体偏移控制在5 cm 之 内。 （5） 在顶推桥梁时，做好下部防护措施，严防上部施 工坠落物件危及行车安全。

5 落梁

落梁前，先计算桥墩的反力，确定落梁竖直千斤顶的 型号和台数。拟定千斤顶在墩顶需占用的位置和最小高 度。在钢梁顶推到位后，将支座分别放置在各墩顶的中央 部位，然后用400 t 垂直千斤顶将梁按设计允许相邻墩高 差5 mm 的条件，同步起顶，移出滑道，推移支座就位， 并固定。为避免梁内产生过大弯矩，顶高应控制在5 mm 内，能移出滑道即可。

6 结语

（1） 在拼装钢梁的过程中，滑块和滑道之间留有空 隙，由于天津地区大风天气，灰尘易潜入，增大静摩擦 力。所以安放四氟乙烯橡胶滑块时，要涂隔离剂如黄油或 二硫化钼等防止灰尘的进入，滑道顶推前一定要清理干净。 （2） 顶推千斤顶固定在滑道上，这样千斤顶传给滑道 的反力平衡梁体在滑道上产生的摩阻力，从而使桥墩在顶 推过程中承受很小的水平力，安全可靠。同时顶推位置不 受永久墩位置影响，顶推千斤顶与拉锚器距离控制在80 m，这样顶推过程中不再改变其位置，一步到位。

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