曲線連續(xù)鋼箱梁頂推施工工藝
2017-06-19
1 工程概況
某高速公路橋梁工程跨越令一條高速公路，主橋及A匝道2號橋平面位于半徑1290m的圓曲線上，縱面豎曲線半徑1690m，橋?qū)?.18m，橋型為(42.5+65+42.5)m三跨等截面連續(xù)鋼箱梁。為把施工期間對高速公路運(yùn)營的影響降至最低,設(shè)計(jì)采用分節(jié)段頂推施工。全橋分段情況：鋼箱梁沿橋向分成11個(gè)節(jié)段。由于運(yùn)輸限制,翼板與箱體分離制作、運(yùn)輸。
2 施工工藝
2.1 施工前準(zhǔn)備工作
(1)進(jìn)場及場內(nèi)便道修筑。根據(jù)運(yùn)梁車的長度和運(yùn)梁后整個(gè)車身重量，對便道的轉(zhuǎn)彎半徑進(jìn)行擴(kuò)建，同時(shí)對道路采用毛渣進(jìn)行加固整平，特別是車輪軌跡下采用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)，壓實(shí)度達(dá)到85％以上。對于棧橋兩側(cè)根據(jù)運(yùn)梁車的爬坡能力，適當(dāng)放緩坡度，以便順利通過棧橋。
場內(nèi)的便道對于原有魚塘和泥漿池的位置進(jìn)行清淤換填毛渣并壓實(shí)，同時(shí)將200t汽車吊作業(yè)范圍內(nèi)的場地清淤換填并壓實(shí)，壓實(shí)度不小于85％。保證工作區(qū)域不陷車。
(2)存梁場地處理。存梁場地主線橋放在13-14號墩之間，A匝道2號橋放在12-13號墩之間。首先將存梁場地清淤換填，整平碾壓，使之滿足地基承載力0.1Mpa的要求，鋼箱梁的支撐為袋裝砂碼放后抄墊木枕，使鋼梁自重產(chǎn)生的沉降不至于導(dǎo)致鋼梁產(chǎn)生非彈性變形(見圖1)。
2.2 臨時(shí)設(shè)施及臨時(shí)結(jié)構(gòu)
(1)頂推反力墩。主線橋在12號墩(A匝道2號橋在11號墩)與另一條高速公路邊坡間埋設(shè)涵管，地基經(jīng)處理后承載力滿足0.2Mpa,澆注C25混凝土基礎(chǔ)，焊接組合型鋼作為頂推反力支墩：在主線橋11號墩(A匝道2號橋10號墩)同樣設(shè)置一座頂推反力支墩，單幅橋共兩處頂推反力支墩，雙幅橋共設(shè)4處。
頂推反力支墩兼有焊接平臺支墩、下滑道支墩和落梁支墩功能。頂推反力墩墩頂中央位置各放置一臺連續(xù)穿心式千斤頂，交替拖拉鋼箱梁，以達(dá)到連續(xù)頂推的目的。頂推反力支墩能提供70t反推力，鋼箱梁最大的拉力為58.6t。
(2)焊接平臺支墩。每幅鋼箱梁在水洪口一側(cè)(頂推側(cè))各安裝節(jié)段接口下方設(shè)3處鋼箱梁焊接平臺臨時(shí)支墩，作為節(jié)段的臨時(shí)支撐和安裝、焊接操作平臺。支墩由型鋼焊接拼成，其上方設(shè)置35cm通過法蘭盤與支架連接的支柱，在落梁時(shí)拆除作為施工空間。地基經(jīng)處理后承載力滿足0.2Mpa，澆注C25混凝土基礎(chǔ)，焊接平臺僅在鋼箱梁拼裝時(shí)受力，承受豎向荷載，鋼箱梁頂推過程中與鋼箱梁底面脫開，不參與受力，不受水平力。
(3)下滑道支墩。每幅橋設(shè)置5個(gè)下滑道支墩，另一條高速公路左右側(cè)各兩個(gè)，中間分隔帶上布置一個(gè)下滑道支墩。中央下滑道支墩在制造基地拼裝成整體，現(xiàn)場安裝時(shí)，先拆除中央分隔帶樹木及路緣石，再人工進(jìn)行開挖后澆注混凝土硬化并安裝支撐墩。
為了防止通行車輛撞擊中央下滑道支撐墩，在中央分隔帶寬度范圍內(nèi)(不占用行車道)，澆注30cm高度的混凝土基礎(chǔ)，支墩的鋼管樁基礎(chǔ)與混凝土基礎(chǔ)連接，防止傾覆(見圖2)。
在主線橋11號墩(A匝道2號橋10號墩)與另一條高速公路邊坡問埋設(shè)涵管墩間，布置一處下滑道支墩，地基經(jīng)處理后承載力滿足0.2Mpa，澆注C25混凝土基礎(chǔ)。其余下滑道支墩與頂推反力支墩、焊接平臺支墩共用。
(4)落梁支墩。在各鋼梁支墩旁拼裝落梁臨時(shí)支墩，作為最后調(diào)梁、落梁的平臺。其中下滑道支墩與頂推反力支墩、焊接平臺支墩共用。地基經(jīng)處理后承載力滿足0.2Mpa，澆注C20混凝土基礎(chǔ)。落梁平臺為頂推施工時(shí)的4個(gè)下滑道平臺。
(5)滑道。下滑道由2根45工字鋼焊接組件制成，平面尺寸為35cm×300cm，兩端做成1：8坡，坡長50cm，上鋪一層5mm厚普通鋼板，面層再包以2mm厚不銹鋼板，不銹鋼板與焊件點(diǎn)焊焊接。
另一條高速公路中間分隔帶上的下滑道為300t帶式滾輪滑板采用聚四氟乙烯板，添加改性材料，尺寸500mm×500mm×l0mm，強(qiáng)度不低于15Mpa，摩擦系數(shù)不大于0.05。
(6)橫向調(diào)節(jié)裝置。導(dǎo)向限位裝置由鋼板組焊而成，裝在支墩分配梁上，位于鋼梁外側(cè)腹板以外，與鋼梁接觸面鑲以聚四氟乙烯板。鋼梁橫向位移調(diào)整裝置與導(dǎo)向限位裝置為一體，反頂力不小于50t(見圖3)。
(7)過渡墩蓋梁處理。由于頂推過程中為了避免鋼箱梁吊裝過程中碰撞蓋梁突起部分，便于安裝，將另一條高速南側(cè)的蓋梁混凝土梁側(cè)與鋼箱梁側(cè)做成一樣平，待鋼箱梁頂推完成后再補(bǔ)澆蓋梁剩余部分混凝土。
(8)支座預(yù)安裝。鋼箱粱在拼裝ZL1號塊前，將支座墊石打好，預(yù)埋好支座錨栓孔，并將支座按照設(shè)計(jì)位置就位，但不灌注環(huán)氧砂漿待鋼箱梁落梁接近支座位置時(shí)，根據(jù)鋼箱梁底板墊板位置和設(shè)計(jì)院的要求適當(dāng)調(diào)整支座位置，使支座和墊板吻合，后再灌環(huán)氧砂漿固定支座。
2.3 鋼箱梁頂推
(1)鋼箱梁頂推施工原理。連續(xù)頂推千斤頂通過工具錨夾住4根φ15.24傳力鋼絞線，鋼梁底板下焊接錨扣點(diǎn)，通過耳板、插銷、工具錨與傳力鋼絞線連接，當(dāng)千斤頂開始頂推作業(yè)時(shí)，鋼絞線拖拉鋼梁前移變位。在每塊鋼箱梁底部前端焊接耳板，耳板位置布置于橫隔板處，再在耳板處用鋼板條加縱向加勁肋對其進(jìn)行局部加強(qiáng)，確保拖拉時(shí)底板不變形。對于ZL5、ZL6、ZL7的梁段，當(dāng)耳板通過南側(cè)的頂推千斤頂后，將耳板割除避免在另一條高速公路上施工。其余塊段的耳板頂推完成后在統(tǒng)一割除。
千斤頂拖拉梁體前移，ZL1的耳板距離拖拉千斤頂距離較近時(shí)，將連接頭換至下一塊段上連接，依次拖拉。當(dāng)ZL塊段通過另一條高速公路后，北側(cè)的過來千斤頂連接在ZL1塊段上，與南側(cè)的千斤頂共同拖拉梁體前移。在65m跨徑的兩個(gè)墩位處的鋼管支架上安裝連續(xù)千斤頂，千斤頂?shù)鬃捎眯弯摷庸さ鬃蠖隧斣阡摴苤Ъ苌?，由鋼管支架提供支反力，并將其焊接固定防止移位。采用連續(xù)千斤頂進(jìn)行拖拉，第一次拖拉(ZL1-ZL4節(jié)段)和第二次拖拉(ZL1-ZL6節(jié)段)時(shí)，拖拉力僅由水洪口側(cè)千斤頂提供，在進(jìn)行第三次拖拉(ZL1-ZL8節(jié)段)時(shí)，拖拉力由沌口側(cè)和水洪口側(cè)兩處千斤頂共同提供。
(3)焊接施工平臺托架梁落梁。頂推前，在滑道上涂抹硅脂，并安放四氟滑板。通過調(diào)整焊接施工平臺支墩頂部千斤頂，使托架梁頂面標(biāo)高下降20cm，使得鋼梁全部置于滑道上。
(4)前方下滑道處理。前方下滑道在鋼箱梁粱到來之前，與理論位置錯(cuò)開置放，約往10#墩方向后退0.5m，支墩立柱頂布置兩臺200t千斤頂。在另一條高速公路中間分隔帶上的下滑道頂面標(biāo)高比設(shè)定理論標(biāo)高低3cm，以降低支墩承載力，確保鋼梁底板不變形，同時(shí)保證高速公路路面不出現(xiàn)下沉裂縫。
(5)頂推施工。下滑道平段上布滿聚四氟乙烯板，首次使用時(shí)，加涂硅脂。千斤頂、液壓泵站試車，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足要求，并制定詳細(xì)的檢查、操作、維修、控制與調(diào)整等實(shí)施細(xì)則。安裝耳板、插銷，穿鋼絞線，上錨具夾片。啟動(dòng)液壓泵站，千斤頂進(jìn)行頂推工作。千斤頂頂推速度為130mm/min。每一下滑道處設(shè)專人進(jìn)行滑板的喂進(jìn)和接送。當(dāng)梁底和滑道間空隙因滑板壓延變形而引起不足時(shí)，頂起該處鋼梁，頂起高度以能喂進(jìn)滑板為限。
由于鋼梁為曲線梁，頂推過程中及時(shí)進(jìn)行橫向偏位糾正，橫向調(diào)節(jié)裝兩側(cè)設(shè)置專人監(jiān)測鋼箱梁橫向位移并采用橫向千斤頂進(jìn)行糾偏，糾偏時(shí)選擇在頂推過程中進(jìn)行。當(dāng)鋼箱梁端頭通過前方下滑道支墩的千斤頂上方0.45m后，泵站停機(jī)，頂起鋼箱梁前端推人下滑道、焊接固定，落下鋼箱梁下滑道上。
(6)鋼箱梁頂推過程中測量控制?？刂其摿呵斑M(jìn)過程中軸線偏位，及時(shí)告知進(jìn)行糾偏；控制各對稱點(diǎn)標(biāo)高，防止現(xiàn)支墩偏載；對各類支墩進(jìn)行監(jiān)控，止沉降量過大，防止出現(xiàn)傾覆和滑移。
2.4 落梁鋼梁頂推初步到位后，安裝支座準(zhǔn)備落梁。
(1)落梁前準(zhǔn)備工作。解除下滑道、分配梁等與支墩之間的聯(lián)系，倒鏈葫蘆掛上下滑道、分配梁等。
(2)落梁施工。單幅鋼箱梁最重791.3t，設(shè)置8個(gè)千斤頂進(jìn)行落梁施工。平均每個(gè)千斤頂承重約100t，考慮到不均勻受力，同時(shí)為了方便鋼箱梁落梁時(shí)的平穩(wěn)性，方便落梁糾偏，采用500t的大噸位千斤頂進(jìn)行落梁施工。每個(gè)支墩上布置2臺500t千斤頂。單幅橋8臺千斤頂同步落梁，落梁同步率10mm。經(jīng)1次倒頂后，當(dāng)梁底距支座頂面50mm時(shí)。停止落梁，抄墊多層鋼板(平面尺寸500mm×500mm)。通過水平千斤頂，進(jìn)行鋼梁縱橫向位置調(diào)整，使之符合設(shè)計(jì)要求。完成鋼梁縱橫向位置調(diào)整，繼續(xù)落梁，8臺千斤頂落梁同步率控制在5mm。
2.5 施工觀測
在頂推過程中，施工觀測是必不可少的，為了驗(yàn)證主梁截面應(yīng)力和主梁、支墩等的變形是否符合設(shè)計(jì)及安全要求，應(yīng)精心進(jìn)行施工觀測。
(1)施工觀測內(nèi)容。包括：支墩受垂直荷載和水平推力所產(chǎn)生的變位和沉降量；箱梁頂推過程中，主梁的變形、鋼箱梁懸臂端撓度（如梁端撓度過大時(shí)，可改在夜間溫度較低時(shí)頂推)；梁在頂推過程中，四氟滑板與不銹鋼滑道的啟動(dòng)靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)變化的觀測，滑板與滑道間添加潤滑劑時(shí)兩種摩擦系數(shù)變化的觀測；推過程中橋軸線偏位觀測
(2)觀測方法和儀器。包括：梁撓度、支墩的壓縮變形和沉降等項(xiàng)目可在觀測部位設(shè)置固定的水準(zhǔn)尺或測點(diǎn)用精密水準(zhǔn)儀觀測；梁平面軸線的偏移，支墩受水平推力發(fā)生的偏移可在橋面和支墩上標(biāo)記的軸線位置用經(jīng)緯儀或全站儀觀測；梁在支墩上的荷載產(chǎn)生的反力，可用豎向千斤頂上的壓力表計(jì)算出反力，然后與理論值比較；靜動(dòng)摩擦系數(shù)可由千斤頂?shù)捻斖屏?由壓力表顯示的壓力求得)和滑動(dòng)裝置的支座反力為據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
3 結(jié) 語
該橋于2008年1月開始頂推施工，經(jīng)過設(shè)計(jì)與施工的密切配合，以及施工方合理有序的施工組織，同時(shí)在頂推過程中注意緊密觀測和根據(jù)突發(fā)具體情況及時(shí)對頂推速度、方向、頂推時(shí)間等作出相應(yīng)調(diào)整，目前已將兩橋共四聯(lián)鋼箱梁頂推到位，且與設(shè)計(jì)線性吻合良好。通過本次在對同時(shí)位于平曲線及豎曲線上的鋼箱梁進(jìn)行分節(jié)段頂推施工，不僅很好地完成了本次鋼箱梁橋梁的施工，同時(shí)也為今后的同類工程提供了借鑒和積累了經(jīng)驗(yàn)。
