曲线钢箱梁顶推施工技术详细介绍

摘要：在城市立交桥或高速公路桥梁跨越设计中一般采用钢箱梁，钢箱梁具有外形轻巧美观、现场 施工周期短、对外部环境影响小等优点。文章介绍某高速公路钢箱梁顶推施工技术。 

关键词：曲线钢箱梁,顶推,施工工艺研究,顶推施工技术,曲线钢箱梁顶推,钢箱梁顶推

1 概述 

某高速公路一枢纽互通立交桥主 桥及A 匝道2 号桥分别跨越京珠（沪 蓉）高速公路。其中A 匝道2 号桥平面 位于半径1 300m 的圆曲线上， 纵面竖 曲线半径1 700m， 桥宽9．2m， 桥型为 （42．5＋65＋42．5）m 三跨等截面连续钢箱 梁，箱梁横截面（见图1）。 为把施工期间对高速公路运营的 影响降至最低，设计采用分节段曲线钢箱梁顶推施工。全桥分段情况：钢箱梁沿桥向分成 11 个节段。由于运输限制，翼板与箱体 分离制作、运输。主桥桥跨及纵向分段 见图2。 

2 钢箱梁顶推方案说明 

钢桥架设安装方法很多，主要方法 有自行吊机整孔架设法、门架吊机整孔 架设法、浮吊架设法、支架架设法、缆索 吊机拼装架设法、转体架设法、顶推滑 移架设法、拖拉架设法、浮运架设法、浮 运拖拉架设法、浮运平转架设法、悬臂 拼装架设法等方法。 钢桥架设方法的选用，不仅要考虑 桥梁形式、跨度、宽度、桥位处的水文、 地质、地形等条件，还要考虑交通状况、 现有设备条件、安全程度、工期、工程费 用等因素。经过技术、经济比较，为了减少钢箱梁顶推次数，降低对既有京珠高速公路 的影响， 同时不 影响与钢箱梁相 接的混凝土箱梁 施工， 节约施工 空间， 另外减少 支架使用数量， 节约成本， 本次 考虑采用钢箱梁顶推和 支架结合架设法进行钢箱梁架设，此法 综合了支架法和顶推（或拖拉）滑移架 设法的优点，并将对既有京珠高速公路 的影响降至最低。 具体过程为：钢箱梁施工采用单向顶推方法施工，即从水洪口方向朝沌口 方向顶推。顶推采用千斤顶连续牵引的顶推方法以实现跨京珠（沪蓉）高速公 路水平移动。施工前先在京珠高速公路 两侧搭设钢箱梁顶推反力支墩、下滑道支墩、 焊接平台支墩、落梁支墩等，在京珠中 央分隔带位置安装下滑道支墩。各支墩 顶部分别安放有滑道、牵引千斤顶、落 梁千斤顶、横向位置调节装置等，用以 控制钢箱梁顶推过程中纵向高程和平 面位置控制。钢箱梁翼缘板在现场拼 装， 钢箱梁箱体部分采用200 t 汽车吊 从桥轴线两侧分别起吊安装，翼缘板采 用50 t 履带吊安装。钢梁节段采用200 t 汽车吊进行节段垂直提升； 钢箱梁节 段第一次安装ZL1-ZL6 六个节，第二次 安装ZL7 -ZL8 两个节， 第三次安装 ZL9-ZL11 三个节段， 其中最后一个节 段安装时进行温度—梁长调整。 钢箱梁前四节ZL1-ZL4 拼装好后， 第一次向前顶推，将ZL1-ZL4 节段整体 顶推至京珠高速公路中间临时支墩上； 再拼接ZL5-ZL6 两节钢箱梁，拼接完成 后第二次向前顶推，将ZL1-ZL6 节段整 体顶推至京珠高速公路沌口侧临时支 墩上， 钢箱梁整体跨越京珠高速公路； 再拼接ZL7-ZL8 两节钢箱梁，拼接完成 后第三次向前顶推，将ZL1-ZL8 节段整体顶推至设计位置；再在京珠高速公路 水洪口侧进行ZL9-ZL11 节段的拼接； 最后整体落梁，钢箱梁架设完成。本标 段每幅钢箱梁顶推三次，其中钢箱梁分 两次顶推穿越京珠高速公路（每次跨越 半幅）。 

3 钢箱梁顶推详细施工工艺 

3．1 施工前准备工作 （1）进场及场内便道修筑。根据运 梁车的长度和运梁后整个车身重量，对 便道的转弯半径进行扩建，同时对道路 采用毛渣进行加固整平，特别是车轮轨 迹下采用振动压路机压实，压实度达到 85％以上。对于栈桥两侧根据运梁车的 爬坡能力，适当放缓坡度，以便顺利通 过栈桥。 场内的便道对于原有鱼塘和泥浆 池的位置进行清淤换填毛渣并压实，同 时将200 t 汽车吊作业范围内的场地清 淤换填并压实，压实度不小于85％。保 证工作区域不陷车。 由于运梁车较长，转弯半径要求较 大，对场地所有转向处均尽可能的进行 宽填，并在运梁前调动运梁车空载模拟 运输过程一次， 对不够区域再进行宽 填。 （2）存梁场地处理。存梁场地主线 桥放在13-14 号墩之间，A 匝道2 号桥 放在12-13 号墩之间。首先将存梁场地 清淤换填，整平碾压，使之满足地基承 载力0．1Mpa 的要求， 钢箱梁的支撑为 袋装砂码放后抄垫木枕，使钢梁自重产 生的沉降不至于导致钢梁产生非弹性 变形（见图3）。

 3．2 临时设施及临时结构 

（1）顶推反力墩。主线桥在12 号墩 （A 匝道2 号桥在11 号墩）与京珠高速 公路边坡间埋设涵管，地基经处理后承 载力满足0．2Mpa， 浇注C25 混凝土基 础， 焊接组合型钢作为顶推反力支墩； 在主线桥11 号墩（A 匝道2 号桥10 号 墩）同样设置一座顶推反力支墩，单幅 桥共两处顶推反力支墩， 双幅桥共设4 处。 顶推反力支墩兼有焊接平台支墩、 下滑道支墩和落梁支墩功能。钢箱梁顶推反力 墩墩顶中央位置各放置一台连续穿心 式千斤顶，交替拖拉钢箱梁，以达到连续顶推的目的。顶推反力支墩能提供 70t 反推力，钢箱梁最大的拉力为58．6t。 （2）焊接平台支墩。每幅钢箱梁在 水洪口一侧（顶推侧）各安装节段接口 下方设3 处钢箱梁焊接平台临时支墩， 作为节段的临时支撑和安装、焊接操作 平台。支墩由型钢焊接拼成，其上方设 置35cm 通过法兰盘与支架连接的支 柱，在落梁时拆除作为施工空间。地基 经处理后承载力满足0．2Mpa，浇注C25 混凝土基础，焊接平台仅在钢箱梁拼装 时受力，承受竖向荷载，钢箱梁顶推过 程中与钢箱梁底面脱开， 不参与受力， 不受水平力。 （3）下滑道 支墩。每幅桥 设置5 个下滑 道支墩， 京珠 高速公路左右 侧各两个， 中 间分隔带上布 置一个下滑道 支墩。中央下 滑道支墩在制 造基地拼装成 整体，现场安装时，先拆除中央分隔带 树木及路缘石，再人工进行开挖后浇注 混凝土硬化并安装支撑墩。 为了防止通行车辆撞击中央下滑 道支撑墩， 在中央分隔带宽度范围内 （不占用行车道）， 浇注30cm 高度的混 凝土基础，支墩的钢管桩基础与混凝土 基础连接，防止倾覆（见图4）。 在主线桥11 号墩（A 匝道2 号桥 10 号墩）与京珠（沪蓉）高速公路边坡间 埋设涵管墩间， 布置一处下滑道支墩， 地基经处理后承载力满足0．2Mpa，浇注 C25 混凝土基础。其余下滑道支墩与顶 推反力支墩、焊接平台支墩共用。 钢箱梁在顶推过程中，对京珠高速 公路实行半边封闭交通,钢箱梁顶推的施工方 法，需要在京珠高速公路路面上安放一 道临时下滑道支墩，临时下滑道支墩采 用钢管桩支架形式，为了避免损坏京珠 高速公路的路面， 其基础采用δ20mm 钢板，上焊调平钢管带法兰盘与支架焊 接。支架安装时要确保支架的垂直度。 基础侧面也焊接型钢耳板，用于与在路 基边坡上打入桩连接，防止顶推过程中 基础向前滑动。同时在支架两侧设置缆 风与地锚相连，确保支架在钢箱梁顶推过程中 的稳定性（见图5）。 （4）落梁支墩。在各钢梁支墩旁拼 装落梁临时支墩，作为最后调梁、落梁 的平台。其中下滑道支墩与顶推反力支 墩、焊接平台支墩共用。地基经处理后 承载力满足0．2Mpa，浇注C20 混凝土基 础。落梁平台为钢箱梁顶推施工时的4 个下滑 道平台。 （5）滑道。下滑道由2 根45 工字钢 焊接组件制成， 平面尺寸为35cm× 300cm，两端做成1：8 坡，坡长50cm，上 铺一层5mm 厚普通钢板， 面层再包以 2mm 厚不锈钢板，不锈钢板与焊件点焊 焊接（见图6）。 京珠高速公路中间分隔带上的下 滑道为300 t 带式滚轮滑板采用聚四氟 乙烯板， 添加改性材料， 尺寸500mm× 500mm×10mm，强度不低于15Mpa，摩擦 系数不大于0．05（见图7）。 （6）横向调节装置。导向限位装置 由钢板组焊而成， 装在支墩分配梁上， 位于钢梁外侧腹板以外，与钢梁接触面 镶以聚四氟乙烯板。钢梁横向位移调整 装置与导向限位装置为一体，反顶力不 小于50 t（见图8）。 （7）过渡墩盖梁处理。由于钢箱梁顶推过 程中为了避免钢箱梁吊装过程中碰撞 盖梁突起部分，便于安装，将京珠高速 南侧的盖梁混凝土梁侧与钢箱梁侧做 成一样平，待钢箱梁顶推完成后再补浇 盖梁剩余部分混凝土（见图9）。 （8）制动装置。钢箱梁在上坡或者 下坡时， 为了控制钢箱梁拖拉的速度， 同时为了防止因为冲击振动、强风吹袭 等原因后向前溜动，在钢箱梁的后方和 前部安装制动设施。制动装置采用卷扬 机作为动力的滑车组，拖拉时随钢箱梁 前进，不断放松，但又必须保持一定的 牵引力，以防万一。 （9）支座预安装。钢箱梁在拼装ZL1 号块前，将支座垫石打好，预埋好支座 锚栓孔， 并将支座按照设计位置就位， 但不灌注环氧砂浆待钢箱梁落梁接近 支座位置时，根据钢箱梁底板垫板位置 和设计院的要求适当调整支座位置，使 支座和垫板吻合，最后再灌环氧砂浆固 定支座。 3．3 钢箱梁顶推 （1）钢箱梁顶推设备。自动连续顶推系统， 主要由自动连续顶推千斤顶、自动连续 液压泵站、主控台、行程开关和柔性拉 杆（钢绞线）等组成。自动连续顶推千斤 顶由2 个穿心式千斤顶纵向串联而成。 采用OVM 厂生产的连续顶推千斤顶和 配套液压泵站。 （2）钢箱梁顶推施工原理。连续顶 推千斤顶通过工具锚夹住4 根φ15．24 传力钢绞线， 钢梁底板下焊接锚扣点， 通过耳板、插销、工具锚与传力钢绞线 连接，当千斤顶开始顶推作业时，钢绞 线拖拉钢梁前移变位。在每块钢箱梁底 部前端焊接耳板，耳板位置布置于横隔 板处，再在耳板处用 钢板条加纵向加劲 肋对其进行局部加 强，确保拖拉时底板 不变形。对于ZL5、 ZL6、ZL7 的梁段，当 耳板通过南侧的顶 推千斤顶后，将耳板割除避免在京珠高 速公路上施工。其余块段的耳板顶推完 成后在统一割除（见图10）。 千斤顶拖拉梁体前移，ZL1 的耳板 距离拖拉千斤顶距离较近时，将连接头 换至下一块段上连接，依次拖拉。当ZL1 块段通过京珠高速公路后，京珠北侧的 过来千斤顶连接在ZL1 块段上，与南侧 的千斤顶共同拖拉梁体前移。在65m 跨 径的两个墩位处的钢管支架上安装连 续千斤顶， 千斤顶底座采用型钢加工， 底座后端顶在钢管支架上，由钢管支架 提供支反力， 并将其焊接固定防止移 位。采用连续千斤顶进行拖拉，第一次 拖拉（ZL1－ZL4 节段） 和第二次拖拉 （ZL1－ZL6 节段）时，拖拉力仅由水洪口 侧千斤顶提供， 在进行第三次拖拉 （ZL1－ZL8 节段）时，拖拉力由沌口侧和 水洪口侧两处千斤顶共同提供。 （3）焊接施工平台托架梁落梁。顶 推前，在滑道上涂抹硅脂，并安放四氟 滑板。通过调整焊接施工平台支墩顶部 千斤顶，使托架梁顶面标高下降20cm， 使得钢梁全部置于滑道上。 （4）钢箱梁顶推分次。单幅钢梁顶推共分3 次，见钢箱梁顶推见表1。 （5）前方下滑道处理。前方下滑道 在钢箱梁梁到来之前，与理论位置错开 置放，约往10＃ 墩方向后退0．5m，支墩 立柱顶布置两台200 t 千斤顶。在京珠 （沪蓉） 高速公路中间分隔带上的下滑 道顶面标高比设定理论标高低 3cm，以降低支墩承载力，确保钢 梁底板不变形，同时保证高速公 路路面不出现下沉裂缝。 （6）钢箱梁顶推施工。下滑道平段 顶起高度以能喂进滑板为限。 由于钢梁为曲线梁，顶推过程中需 及时进行横向偏位纠正，横向调节装置 两侧设置专人监测钢箱梁横向位移量 并采用横向千斤顶进行纠偏，纠偏时机 选择在顶推过程中进行。当钢箱梁端头 通过前方下滑道支墩的千斤顶上方 0．45m 后，泵站停机，顶起钢箱梁前端， 推入下滑道、焊接固定，落下钢箱梁至 下滑道上。 （7）钢箱梁顶推过程中测量控制。控 制钢梁前进过程中轴线偏位，及时告知 进行纠偏；控制各对称点标高，防止出 现支墩偏载； 对各类支墩进行监控，防 止沉降量过大，防止出现倾覆和滑移。 3．4 落梁 钢箱梁顶推初步到位后， 安装支座， 准备落梁。 （1）落梁前准备工作。解除下滑道、 分配梁等与支墩之间的联系，倒链葫芦 挂上下滑道、分配梁等。 （2） 落梁施工。单幅钢箱梁最重 791．3t，设置8 个千斤顶进行落梁施工。 平均每个千斤顶承重约100t，考虑到不 均匀受力，同时为了方便钢箱梁落梁时 的平稳性，方便落梁纠偏，采用500t 的 大吨位千斤顶进行落梁施工。每个支墩 上布置2 台500t 千斤顶。

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