步履式顶推技术在城市桥梁施工中的应用

步履式顶推技术在城市桥梁施工中的应用

罗志伟

（中铁大桥局集团第五工程有限公司，江西 九江 332000）

摘要：湘府路快速化改造工程圭塘河桥钢箱梁的施工受地形条件、环境因素等限制，无法采用普通吊装工艺，经综合比选后采用步履式顶推技术，文章简单介绍了步履式顶推法施工中的临时墩设置、顶推设备，详细介绍了顶推工艺流程和步骤、同步顶推、纠偏、控制力和位移控制措施及注意事项等，为今后复杂环境下城市桥梁的施工提供参考。

关键词：󰀃步履式顶推；城市桥梁；施工　　文献标识码：A　　中图分类号：U448

文章编号：2096-4137（2020）04-94-03　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2020.04.40

Application of walking pushing technology in urban bridge construction

LUO ZhiWei

(The Fifth Engineering Co., Ltd , China Railway Bridge Group, Jiujiang 332000, China)

Abstract: The construction of steel box girder of Guitanghe bridge in Xiangfu road rapid reconstruction project is limited by terrain conditions and environmental factors, so it is impossible to use ordinary hoisting technology. After comprehensive comparison, walking type jacking technology is adopted. This paper briefly describes the temporary pier setting and jacking equipment in walking pushing construction, and the pushing process and steps, synchronous pushing, deviation correction, control force and the displacement control measures and precautions are introduced in detail, which can provide reference for the construction of urban bridges in complex environment in the future.

Keywords: walking pushing; urban bridge; construction

1　工程概况

湘府路位于长沙市城市南部，为一条东西走向的城市快速路：主路范围西起湘府路大桥引桥段，东至浏阳河西岸，全长约11.85km。其中，圭塘河节点桥桥跨布置为（52+75+52）m，节点桥采用等高度变宽度连续钢箱梁（上跨既有圭塘河桥），钢箱梁全长为178.9m，标准段桥宽33m，变宽段桥宽38.37m。 主梁纵向分为12节段（平均节段长度15m），横向分为5节段（5.8m+6.2m+6.2m+6.2m +5.8m）。钢箱梁主梁采用双边箱、正交异性钢桥面板结构，顶板采用“U”形肋、倒T形加劲肋和板式肋3种纵向加劲肋。主梁顶板设2%的双向横坡，两侧边箱高度2.5m，宽度2.6m。 顶推总重量为2500t。

2　钢箱梁架设方案比选2.1　现场施工条件

既有圭塘河地面桥跨度为3m×13m（为空心板梁结构），新建圭塘河桥主跨为75m跨度（为桥上桥结构）。线路左侧PM106#为景观路口，该路口为T字路口，设红路灯信号控制，不具备条件布置施工场地，只有线路右侧布置钢箱梁拼装场地。原有圭塘河地面桥为四幅桥梁，主道六车道，辅道四车道，施工期间需要保持既有地面桥梁双向六车道的通行条件；在主辅隔离带的花坛中有220kV高压线杆，高压线距离地面高度为35m（距离新建桥梁桥面为25.7m）。需要在不中断既有交通的情况下，确保吊装安全的条件下按期按质完成上部结构钢箱梁的架设。圭塘河桥与周边构造图位置关系图如图1所示。

2.2　方案1——临时墩架设法

为了满足在高压线下的安全吊装，采用临时墩架设法时，需要将钢箱梁的节段划分调整到更小，以满足吊机起重力和吊装高度的限制；同时，由于临时墩的数量密集，投入的支架的成本较高，同时临时墩的布置需要封闭主道中间的两车道，对既有交通影响较大，故临时墩架设法不推荐采用。

2.3　方案2——拖拉式顶推法

拖拉式多点连续顶推工艺由滑道系统、牵引系统、竖向调节系统组成，具有设备较简单，造价相对较低等优点。其缺点在于需依托梁体设置相应的反力点，还存在一定的水平力，各泵站一般为独立调压，不利于千斤顶整体均匀同步调

图1　圭塘河桥与周边构造图位置关系图

94 　 中国高新科技　2020年第４期BUILDING ＆ TRAFFIC 　建筑交通

图2　钢箱梁顶推施工总布置图

整，横向纠偏难度较大。现场交通流量大，牵引系统布置困难，故拖拉式顶推法不推荐采用。

2.4　方案3——步履式顶推法

步履式顶推法主要利用集顶升、平移、横向调整于一体的顶推设备，通过“顶”“推”“回”“缩”4个循环交替实现梁体平移工作，在线路的右侧布置钢梁顶推拼装平台，吊机占位与线路中间吊装，将现状交通往两侧进行分流，既可以解决交通疏解问题，同时中间占位吊装又可以避开两侧高压线的影响。

步履式顶推工艺相比前两种工艺有着整体性更强、安全系数更高、操作更灵活等特点，各顶推设备均自带有竖向千斤顶，并可自由设置顶升高度，且随着箱梁坡度变化，顶升高度可相应地随之改变，因此具有相当强的灵活性；梁体顶推过程，随着顶升设备的顶升，箱梁整体前移，但在顶推设备上不会受到惯性影响，致使整个过程有较强的安全性；钢箱梁在进行竖向顶升、纵向前移、横向纠偏等都是通过顶推设备内部动作及内力体系完成，因此无须像拖拉式再设置相关的反力座、牵引座及纠偏设施，故在理论上不会对钢支撑产生水平推力，具备较高的安全性；由于顶推设备同步性强，正好满足了顶推施工对同步性高要求的需要，减少了纠偏工作，也减少了水平推力，对支墩起到了很好的安全保护作用。

经综合比选得出，圭塘河节点桥采用步履式顶推是最符合现场施工条件和满足安全要求的施工工艺。

3　顶推方案的总体布置与施工流程3.1　顶推施工总体布置

钢箱梁顶推施工总布置图如图2所示，根据顶推施工工艺要求以及现场条件，在PM109-PM110之间设置拼装平台，由西往东（从PM110#往PM105#方向）共设置10组临时支撑墩，支撑墩设置同步布置步履式顶推装置。其中，受高压线安全范围限制，钢梁拼装采用350t汽车吊作为起吊设备。

在线路右侧围挡内搭设临时墩钢管桩支架及钢梁拼装顶推施工平台。钢梁在工厂内加工板单元，在板单元车间焊接成节段，每一个节段横向又分为7～8块，分块由陆路运输至现场。利用汽车吊吊装块段至拼装平台上相应位置。待所有块段均吊装到位并精调至设计位置后，将横向块段焊接为整节段，安装步履式顶推系统，开始从PM110向PM105#墩方向顶推施工，每拼装完一个节段钢箱梁，整体向PM105#墩方向顶推一个节间长度。

3.2　拼装平台布置

拼装平台采用钢管立柱及分配梁做主受力结构。钢管桩顶部布置横向分配梁，横向分配梁上设纵向分配梁、调节千斤顶以及垫块和步履式顶推器。拼装平台布置图如图3～4所示。

图3　拼装平台立面布置图

图4　拼装平台横断面图

3.3　临时支墩布置

钢箱梁顶推施工共设置10组临时支墩，全桥共20个，在pm106#与pm107#墩之间设置3组临时墩L1～L3，pm107#与pm108#墩之间设置3组临时支墩L4～L6，pm108#与pm109#墩之间设置4组临时支墩L7～L10。

跨既有圭塘河桥临时支墩采用打入钢管桩基础，单个临时墩设4根钢管桩，单桩承载控制力为120t。打入钢管桩施工时，打桩机站位于既有圭塘河桥以外，减少对既有圭塘河桥的影响。其余临时墩基础采用扩大基础形式。

钢管桩采用Φ630×8的钢管，连接系采用Φ273×7的钢管。临时墩顶部布置横向和纵向分配梁，步履式顶推器放置于纵向分配梁上。

2020年第４期　 中国高新科技　 95

建筑交通 　BUILDING ＆ TRAFFIC

3.4　顶推设备及控制系统3.4.1　顶推设备

步履式多点连续顶推设备包括顶升油缸、下支撑架、滑移系统、上支撑架、水平顶推油缸、横向调整油缸。

步履式顶推器自带竖向起顶、水平顶推及侧向纠偏3项功能，对下方支承墩不产生水平反力。自平衡顶推器起顶钢梁后在水平顶的作用下往前移动一个行程的距离，然后将钢梁下落至顶推器两边的支点上，顶推器泄力后将水平顶回复至顶推初的位置，顶推器下落时，钢梁将支承于顶推器两侧的支点上，以此循环反复直至将钢梁全部顶推至设计位置。

拼装平台和临时墩上共布置48台200t步履式顶推器，顶推过程中钢梁最大悬臂长度为22m。顶推装置布置图如图5所示。

图5　顶推装置横桥向布置图

3.4.2　顶推控制系统

顶推控制系统主要由控制系统网络结构、传感器、顶升油缸3大部分组成。三者共同形成顶推有序的体系，具体 如下。

（1）控制系统网络结构主要为反馈系统，由传感器采集单元、泵站驱动单位、主控器以及分控制器组成，加强对各点顶推位移、荷载调节。

（2）传感器包括压力传感器和行程传感器，其作用主要在于加强对其连接的支撑顶升油缸、纵向顶推油缸、横向纠偏油缸的性能状态进行实时检测，确保顶推工作能平稳。

（3）顶升油缸主要是通过位移传感器进行控制，并将其精度控制在1mm以内，且能通过显示屏动态掌握当前的位置值，同时也可通过输入值驱动油缸到指定位置。

3.5　施工流程及步骤

竖向千斤顶同步开启支撑油缸，直至钢箱梁被顶起且脱离临时垫梁，水平千斤顶同步开启顶推油缸，使上部支撑结构与钢箱梁一起整体向前移动，直至油缸一个行程完成，竖向千斤顶开启支撑油缸，使上部支撑结构与钢箱梁一起整体下落，直至钢箱梁落在临时垫梁上，上部支撑结构与钢箱梁完成脱离，水平千斤顶同步开启顶推油缸，使上部支撑结构往回移位，直至顶推油缸回位。重复以上步骤进行钢箱梁顶推施工，直至钢箱梁顶推到设计位置。

施工步骤如下。

（1）泵站及控制柜电源合闸，检查各种显示设备。 （2）泵站动作依次检查，核对信号。（3）顶升、平推传感器反馈信号检查。

（4）检查设备：检查全部设备油管连接情况，然后启动泵站，检查电机运行情况。

（5）调整压力：顶升压力调整到70MPa，手动顶升到不

96 　 中国高新科技　2020年第４期能上升位置时，所有传感器显示调整到同一数值。顶升油缸下降一段距离后恢复顶升压力，检查平推传感器显示数值在5mm，否则根据情况调整。

（6）设备走行：顶推器操作人员操作主控柜进入自动控制流程；实时检查各种传感器反馈的数据，如出现超差情况时检查原因排除故障后手动调整到超差范围内后运行自动程序；监控人员检查整体结构滑移偏位情况，如果超出允许范围则转入手动控制进行调节。利用手动模式进行中线偏位调整，观察滑移梁的滑移情况。顶推器纵向行程走行完成后，落顶，钢梁落在垫梁上，顶推器回至初始位置，准备下一个循环。

4　线性控制措施

（1）确保同步顶推：每次顶推前，应仔细检查中央控制系统和各墩位处顶推设备的性能，顶推过程中通过顶推位移和顶推力进行双控，以顶推位移控制为主，确保钢箱梁左右侧前行位移量协调统一。

（2）顶推时动态监测措施：在钢箱梁前端和尾端顶面设中线偏移监测点，顶推过程中连续观测。钢箱梁吊至拼装平台后，在钢箱梁底面纵板处用红油漆笔作里程标线，标线刻度为0.5cm。同时，在临时墩钢垫梁内侧对应纵隔板的位置处做有标记，这样顶推过程中位于临时墩工作平台上的操作人员能直观地观察两侧进尺是否同步、钢箱梁是否偏位，当发现中线偏位时，及时纠偏。在钢箱梁的端部中心的顶板和底板上用红漆画有断面中心线，在钢箱梁顶推过程中，用设置于地面上的经纬仪对中线进行观察，当发现中线偏位时，及时纠偏。

（3）限位措施：钢箱梁顶推时通过各种导向装置限位，防止钢梁横向偏移。顶推设备中设置4个横向调节油缸，可以对梁段位置进行横向调节，随时纠正顶推过程中出现的偏差。

5　结语

综上所述，湘府路快速化改造工程圭塘河钢箱梁架设在不允许整体吊装的不利情况下，根据现场场地条件，采用步履式顶推技术实现了跨越了市区河道施工，该法与支架拼装法相比尽管在施工投入方面相差不大，但其最大的优势在于不需要进行交通管制，可以减少交通防护设施费，确保既有道路交通畅通，此方法架设钢箱梁既平稳安全，又能使钢箱梁不产生变形，满足拱度要求，具有较强的推广和实际应用价值。

作者简介：罗志伟（1987-），男，湖南衡阳人，中铁大桥局集团第五工程有限公司工程师，研究方向：桥梁工程。

参考文献[1]丁得志．长大双坡钢箱梁步履式顶推施工关键技术[J]．安徽建筑，2016（1）：169-173，176.

[2]朱登平．步履式顶推钢箱梁施工关键技术的探讨󰀃[J]．四川水泥，2018（12）：177.

（责任编辑：金　秋）