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跨沪宁高速公路钢箱梁顶推施工技术

来源:中资路桥      2018/7/4 11:32:33      点击:

2012 年4 月第4 期城市道桥与防洪 1 工程概况 惠南路(锡澄运河~ 老锡澄路)新建工程位于 无锡市惠山区南部,是惠山区内部一条东西向的 城市主干道,是连接惠山经济开发区与沪宁城际 铁路惠山站的主要交通要道。其中跨越沪宁高速 公路大桥是惠南路的控制性桥梁,桥梁起点桩号 K11+595.13, 终点桩号K12+411.69, 桥梁全长 816.56 m。在桩号K12+158.5 处跨越沪宁高速公 路,与沪宁高速公路交角约55°。桥梁采用分幅设 置,在跨沪宁高速公路段左右幅采用错孔布置,单 幅桥梁结构宽度12.5 m,中间设置2 m 中央分隔 带,桥梁全宽27 m,见图1。 跨沪宁高速公路处,桥梁上部结构采用钢箱 梁结构。左幅两跨为42 m+45 m,右幅两跨为45 m+45 m,在沪宁高速公路中分带内设置一个独柱 桥墩26# 墩,沪宁高速东西侧分别为27#、25# 墩。 钢箱梁主桥顶板宽12.5 m,底板宽7.5 m,梁高 2.2~2.35 m,由腹板变高形成横坡,顶板设单向 2%横坡,底板水平。单箱双室钢箱梁中心线处梁 高2.275 m。两幅钢箱梁总重为1 032 t,见图2。


2 整体顶推方案 为保证沪宁高速公路车辆正常通行,跨沪宁 高速公路处的两跨钢箱梁采用顶推法进行施工。 根据现场施工条件和钢箱梁单体分段重量,采用 现场搭设钢桁临时支架,分段吊装、组装、拼接、焊 接钢箱梁和钢导梁,组装成型后,分批次依次顶推 并接长钢箱梁进行顶推施工;待钢箱梁全部顶推 到位后,进行落架就位固定。 3 顶推施工工艺 3.1 临时墩支架 钢桁临时支架纵桥向布置间距为15 m或45 m, 其支架立面见图3。东侧区域为节段钢箱梁吊装、 焊接和顶推施工区,共设置5 个普通钢桁临时支 架(1#~5#)和1 个顶推反力钢桁临时支架(6#),沪 宁高速公路中央分隔带设置1 个落梁钢桁临时支架 (7#),西侧设置2 个普通钢桁临时支架(8#~9#)。 3.1.1 顶推反力钢桁支架 在沪宁高速公路东侧仅设置一个顶推反力支 架,即6# 临时墩。该顶推反力支架兼焊接施工平 台、下滑道支架和落梁支架功能。 钢桁支架的立柱采用8 根φ400×10 mm 圆 钢管,纵桥向设置两根,间距为4.0 m;横桥向设置 四根,中间间距4.4 m,两侧边间距2.0 m,其平面 尺寸8.4 m×4.0 m。支架顶纵桥向设置7 根32# 工字钢,间距为1.0 m 和2.2 m,使之两组槽钢组 合件形成整体框架。顶推反力钢桁临时支架顶面 横桥向间距6.8 m 两侧各安放一组4×45# 工字钢 焊接组合而成的下滑道。支架构造尺寸见图4。 3.1.2 落梁钢桁支架 沪宁高速公路中央分隔带设置一个落梁支 架,即7# 临时墩。该落梁支架兼下滑道支架和落 梁支架功能。 钢桁支架的立柱采用8 根φ400×10 mm 圆 钢管,纵桥向设置两根,间距为3.0 m;横桥向设置 四根,中间间距4.4 m,两侧边间距2.0 m,其平面 尺寸8.4 m×3.0 m。支架顶纵桥向设置7 根32# 工字钢,间距为1.0 m 和2.2 m,使之两组槽钢组 合件形成整体框架。顶推反力钢桁临时支架顶面 横桥向间距6.8 m 两侧各安放一组4×45# 工字钢 焊接组合而成的下滑道。支架构造尺寸见图5。 摘要:惠南路跨沪宁高速公路大桥主跨采用两跨钢箱梁结构,为保证沪宁高速公路车辆正常通行,钢箱梁采用顶推法施工。 介绍了顶推法施工工艺,根据沪宁高速公路无法中断交通的现场情况,采用在高速范围外搭设钢桁临时支架,分段吊装、组 装、拼接、焊接钢箱梁和钢导梁,分批次依次顶推并接长钢箱梁进行顶推施工。 关键词:跨沪宁高速公路;钢箱梁;顶推法施工 中图分类号:U445.4 文献标识码:B 文章编号:1009- 7716(2012)04- 0149- 05 收稿日期:2011- 11- 22 作者简介:范翔(1981-),男,上海人,工程师,从事道桥工程 技术管理工作。 范翔,郁志刚,徐新华 (上海浦东路桥建设股份有限公司,上海市201203) 跨沪宁高速公路钢箱梁顶推施工技术 管理施工149 城市道桥与防洪2012 年4 月第4 期 3.1.3 普通钢桁支架 在沪宁高速公路东西两侧设置7 个普通钢桁 临时支架,即1#~5#、8#~9# 临时墩。普通钢桁支 架兼焊接施工平台和下滑道支架功能。 钢桁支架的立柱采用8 根φ400×10mm 圆钢 管,纵桥向设置两根,间距为4.0 m;横桥向设置四 根,中间间距2.0 m,两侧边间距4.0 m,其平面尺 寸10.0 m×4.0 m。支架顶纵桥向设置6 根32# 工 字钢,间距为2.0 m,使之两组槽钢组合件形成整 体框架。普通钢桁临时支架顶面横桥向间距6.8m 图1 钢箱梁总平面示意图 图2 钢箱梁横断面示意图 图3 钢桁支架立面布置示意图 图4 顶推反力钢桁支架构造示意图(单位:mm) 图5 落梁钢桁支架构造示意图(单位:mm) 150 管理施工 2012 年4 月第4 期城市道桥与防洪 两侧各安放一组2×45# 工字钢焊接组合而成的 下滑道。支架构造尺寸见图6。


3.1.4 临时墩混凝土扩大基础 临时墩支架基础全部采用混凝土扩大基础。 钢桁临时支架搭设在桥梁25#- 29# 墩承台和墩跨 内原地面上两种。临时支架位于承台上借助基础 承台,搭设钢桁支架;临时支架位于在原地面上采 用80 cm 6%灰土回填,并夯实,然后浇注C30 混 凝土方形基础,尺寸长5 m×宽5 m×高0.5 m,最 后搭设钢桁支架。 3.2 钢导梁装置 导梁在施工中虽然只是临时性结构,并不参 与成桥以后的结构受力,但是它对顶推施工中主 梁受力的影响不容忽视。对主梁内力有重大影响 的因素主要为导梁的长度、刚度和重量。本工程钢 导梁长度为30 m,约钢箱梁顶推自由长度的0.67 倍,满足强度和稳定性的要求。 单片长度30 m 贝雷钢桁架是由10 片贝雷桁 架连接而成,单个贝雷片规格尺寸为1.5 m×3 m。 贝雷片由上弦杆、下弦杆、竖杆和斜杆焊接而成, 上下弦杆采用双肢10# 槽钢,竖杆和斜杆采用8# 槽钢,均为16 Mn 钢材质。单片贝雷桁架重量为 270 kg,折算其自重集度为0.9 kN/m。 钢导梁与钢主梁的连接构造:钢箱梁端部近 滑道腹板内侧35 cm 处设置长度100 cm 腹板,使 该腹板与箱梁外侧腹板、滑道腹板共三道腹板外 伸40 cm,同时通过加强钢板局部形成整体,采用 销子与贝雷上下弦杆有效连接,钢腹板与贝雷上 下弦杆焊接,构造见图7、图8。 3.3 滑动装置 本工程滑动装置主要由下滑道和上滑道组 成。 3.3.1 下滑道 下滑道由4 根或2 根45# 工字钢焊接组件制 成,平面尺寸为60 cm×500 cm,其两端做成1:8 的坡度,坡长50 cm,上铺一层5 mm 厚的普通钢 板,面上贴2mm 厚的不锈钢板,不锈钢板与焊件 点焊焊接。每个支架上安装两组下滑道,其横向中 心间距为6.8m。 3.3.2 上滑道 7# 临时墩顶的滑移块以4 组80 t 的CRM 型 履带式重物搬运坦克为主(支架顶部受力在380 t 左右);6# 临时墩顶的滑移块以不锈钢和四氟乙烯 板相组合的滑道装置;其它临时墩支架顶部的以 2~4 组普通重物搬运坦克为主(每座支架顶部受力 在100 t 以内)。滑移装置CRM履带式滚动滑移块 示意见图9。 钢箱梁顶推过程中使用的滑块采用GJZF4 系列 聚四氟乙烯板式橡胶支座,其构件尺寸为300 mm× 400 mm×49 mm,单块板承载能力为1 200 kN,其 聚四氟乙烯板与不锈钢件的摩擦系数不大于 0.08。每一组滑道上使用3 块橡胶支座,即每一钢 桁临时支架顶部配置6 块橡胶支座板。


3.4 横向限位装置 横向限位装置采用滚轮限位纠偏,滚轮采用 四氟乙烯滚轮,并固定在三角形组合槽钢上,每个 限位器由2 个滚轮组成。滚轮器固定在钢桁支架 顶的横桥向40# 槽钢组合件上,布置在钢梁腹板 两侧,与钢箱梁预留3 cm 间隙,以便于顶推和纠 偏,见图10。 3.5 顶推装置 根据顶推最大水平力的计算,在顶推反力钢 桁临时支架6# 临时墩顶面中央位置设置一组 图6 普通钢桁支架构造示意图(单位:mm) 图7 钢导梁构造示意图 图8 钢导梁与钢箱梁连接构造示意图 图9 滑移装置CRM 履带式滚动滑移块示意图 管理施工151 城市道桥与防洪2012 年4 月第4 期 ZLD- 100 型自动连续千斤顶和7 根Φ15.24 钢绞 线单点顶推滑移顶推系统。它能均匀地将钢箱梁顶 推前进,克服了传统千斤顶由于反复启动、停止,而 造成拉力不均匀影响,并能大大加快施工进度。 自动连续顶推系统的组成:ZDL100 型自动连续顶 推千斤顶、ZLDB自动连续液压泵站、主控制台、行程开 关和钢绞线(柔性拉杆)等组成。施工采用OVM厂生产 的连续千斤顶和配套液压泵站,见图11、图12。 连续顶推千斤顶的工作原理:自动连续千斤 顶前后布置2 台油缸,其中一台油缸工作时,另一 台油缸回缩原来的行程,当工作油缸行程达到设 定的行程时就停止其工作,此时通过控制系统的 传感器命令另一台油缸工作,而原工作的油缸则 回缩其原来的行程,循环往复。 连续顶推千斤顶通过工具锚夹住传力钢绞线, 而钢箱梁底板下焊接锚扣点,通过耳板、插销、工 具锚与传力钢绞线相连接,当千斤顶顶推作业时, 钢绞线拖拉着钢梁前移。 在每节段钢箱梁底部前端焊接耳板,耳板布置 于钢箱梁横隔板处,同时在耳板处采用加劲钢板 进行纵横向局部加强,确保拖拉时底板不变形。


3.6 顶推基本流程 基本流程:履带吊进场组装→吊装钢导梁→连 续吊装前四节段钢箱梁→钢箱梁成型顶推后继续吊 装→吊装后两个节段钢箱梁→钢箱梁顶推到位→拆 除现场钢桁支架→履带吊拆卸退场。 钢箱梁整体顶推施工流程见图13。 3.7 落架施工 钢箱梁的落架就位,分两次进行。第一次箱梁 落架就位于滚动装置的滚轴上,使箱梁底板下滑 道和滚轴接触。第二次箱梁落架就位于混凝土墩 柱顶的支座上,使箱梁底板下支座钢板和墩柱支 座接触。对于钢箱梁的落架,采用10 只50~100 t 的液压千斤顶,进行同步或分批次的落架就位。 当钢箱梁整体滑移至所需安装的位置后,先拆 除前置安装在钢箱梁上的辅助导梁架。然后用千 斤顶顶升钢箱梁一定高度(20 mm),拆除滚动滑移 装置,安放调整支座位置并作最终固定。千斤顶的 顶升,可从中间向两边进行,先26# 桥墩后25# 和 27# 桥墩。也可同时顶升布置在25#~27# 桥墩处 的千斤顶,进行同步落架,但应注意钢箱梁的变 化,防止侧向位移或扭曲变化。 4 顶推过程监控 钢箱梁顶推施工阶段的控制是一个系统工程, 主要包括两部分。一部分是数据采集系统,即监 测;另一部分是数据分析处理系统,即监控。 本次钢箱梁监控是利用高效计算机程序,对施工过 程进行仿真模拟分析计算,并对实测数据进行分析处 理,确定和指导下一工况的施工参数;并预报施工中可 能出现的不利状况及避免错失,达到施工预警的目的。 桥梁上跨日交通量巨大的沪宁高速公路,钢箱 梁顶推施工过程中的稳定和安全非常重要,为确 保顶推过程中钢箱梁及下部结构(含临时墩)的安 全稳定,并最终实现设计线形和受力要求,对钢箱 梁顶推施工进行了全面监控。主要包括以下内容: 钢导梁横向偏位、竖向挠度;钢箱梁中线偏位、竖 图10 横线限位装置与滑移滚动装置构造示意图 图11 自动连续顶推千斤顶 图12 自动连续液压泵站 152 管理施工 2012 年4 月第4 期城市道桥与防洪 图13 钢箱梁顶推施工基本流程图 向挠度;临时墩柱顶水平变位、沉降监测;钢导梁 与主梁连接处钢导梁上下缘应力;钢箱梁上下缘 应力;临时墩柱底应力。 钢箱梁顶推监控历时7 个月,进行了偏位、应 力等测试28 个工况共约300 组监测数据,根据顶 推施工前由计算确定的控制值,在顶推过程中进 行实时监测,发现控制截面有指标超出控制值则 及时预警、纠偏,确保了顶推过程中结构安全。 最终经过全过程的有效监控,实现了实时监控实 时预警,及时调整,顶推到位落架后线型相当理想,偏差 满足规范的高程控制要求,并成桥内力满足设计要求。 5 结语 经过本次跨沪宁高速公路钢箱梁顶推施工, 深深感受到钢箱梁顶推施工是一项工艺复杂,技 术难度高,涉及面广的工序,只有严格控制,加强 管理,采取针对性措施,全体施工技术人员通力合 作,才能达到较高的质量目标。 惠南路跨沪宁高速公路钢箱梁顶推法施工技 术的成功应用,为今后其他同类桥梁施工提供借 鉴,结合钢箱梁顶推施工技术总结以下几点: (1)施工过程中使得该技术日趋完善并走向成 熟,最终取得良好的社会效果及经济效果;同时为 同类型跨江河、跨铁路、跨磁悬浮等钢箱梁顶推法 施工积累了经验。 (2)钢箱梁采用空间曲线顶推法跨越沪宁高速 公路,节省了施工场地,同时不影响地面交通的正 常通行,降低了施工过程中的安全风险,简化了交 通管制措施。