橋梁頂推施工技術(shù)具有費用低，施工過程平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點，且對橋梁下部既有線路的影響較小，目前在以鋼梁為主的橋梁施工中應(yīng)用較為普遍 [1-2] 。而臨時結(jié)構(gòu)的設(shè)置，加大了頂推施工橋梁的跨度，是頂推施工工藝的又一次革新。但臨時墩標(biāo)高設(shè)置、梁體施工精度控制以及局部穩(wěn)定性是變得越來越不滿足實際需要 [3] 。因此，研究在復(fù)雜路況、橋位無法設(shè)置臨時墩、交通不能連續(xù)中斷等復(fù)雜環(huán)境下步履式鋼梁頂推施工質(zhì)量控制是很有必要的。
1 工程概況
天峨縣縣城三橋工程位于天峨縣南部六排鎮(zhèn)云榜村更腦屯八桂小學(xué)附近，橫跨紅水河，距離上游天峨二橋約 6.3km，橋梁起點東接 S317 省道，終點西接 X899 縣道，工程起于 K0+17.545 止于 K0+383.545，橋梁全長 366m，主橋設(shè)計為（63+2×115+63）連續(xù)剛構(gòu)，主梁為整幅單箱雙室直腹板箱梁，箱梁頂面設(shè)與路拱同坡的 2％雙向坡，單幅橋面寬 21m，主墩下部采用雙肢薄壁橋墩，承臺尺寸為 18.1×9.8×4m，其下設(shè)計為 6 根準(zhǔn)200cm 樁基。1#、3# 為交界墩，2# 為主墩，其中 2# 墩基礎(chǔ)位于紅水河道深水中，墩位處基巖裸露無覆蓋層，設(shè)計樁基嵌入中風(fēng)化板巖層中。
2 施工特點分析
（1）能夠滿足具有復(fù)雜豎曲線或平曲線鋼箱梁的頂推，避免梁體拖拉滑移過程中底板與滑道梁可能出現(xiàn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
（2）對于自重較輕、跨越能力較大的橋梁可實現(xiàn)大跨度無臨時墩頂推。
（3）改變鋼箱梁單元段拼裝焊接成整體橋面的地點和相對位置，滿足道路正常運輸通行及河道正常通航通行的要求。
（4）采用的專用頂推設(shè)備中，設(shè)置有多種高精度傳感器，通過液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的精密控制，頂推施工精度高，安全可靠。所有頂推設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中統(tǒng)一控制，機械化程度高，施工速度快，并且可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，減少材料浪費，符合節(jié)能低碳環(huán)保的要求。
3 工藝原理
循環(huán)托舉式步履機鋼梁頂推施工采用的是平推式頂推裝置，其工作原理是先使用豎向千斤頂緩慢將鋼梁頂起，然后使用水平千斤頂將其頂推前進，在前端設(shè)置墊塊，當(dāng)水平千斤頂完成一個行程落梁后，鋼梁即可擱置于墊塊上，完成一個行程的頂推工作。
頂推過程包括頂升、平推、下降及回落四個步驟，是一個自平衡過程，現(xiàn)按照如下步驟對其動作原理進行說明：
（1）頂升：支撐頂升油缸，使鋼梁與落梁調(diào)節(jié)支座脫離。
（2）平推：頂推油缸，將上部滑移結(jié)構(gòu)與鋼梁形成整體前移。
（3）下降：頂升油缸，上部滑移結(jié)構(gòu)與鋼梁同時下降，直到油缸與鋼梁脫離。
（4）回落：上部滑移結(jié)構(gòu)向后回到初始位置，進行下一個行程工作。
4 控制要點
4.1 監(jiān)測頂推過程
回落示意圖
為了保證鋼箱梁的線型要求和應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計要求相符合，應(yīng)在拼裝、頂推的過程中進行各種工況分析。通過動態(tài)和靜態(tài)工況下詳細的施工監(jiān)測及施工過程控制，確保在非常不利狀態(tài)、非常大變形的工況下，頂推施工過程安全可控、質(zhì)量可靠，具體觀測的內(nèi)容如下：
（1）鋼箱梁底板、頂板以及內(nèi)腹板，在非常不利工況下，應(yīng)力的分布情況及其應(yīng)變、位移分析。
（2）根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)荷載情況，分析在風(fēng)荷載作用下各節(jié)點的坐標(biāo)位移變化情況，采取必要的措施及時糾偏，減小對頂推影響。
（3）墊梁的壓縮變形、標(biāo)高、沉降的變化以及墊梁施力墩頂推時的縱向位移?？紤]因焊接累積誤差、溫度變化等因素的影響產(chǎn)生的變形；
（4）測量鋼箱梁在每跨尾部接頭端面的豎向轉(zhuǎn)角撓度。
4.2 水平頂推控制
在頂推過程中，可通過千斤頂?shù)耐絹肀ＷC位移的一致來減小結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)的不利情況的發(fā)生，以減少摩擦力大小的偏差。頂升千斤伸出活塞頂起箱梁，同時頂推千斤將鋼梁頂推前移，此過程需進行橫向調(diào)節(jié)控制、壓力均衡控制以及位移同步控制。此時，主控臺將所有橋墩上的頂推千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動作控制，同時保證所有頂推千斤頂?shù)男谐掏?。不同橋墩上水平頂推千斤頂?shù)耐娇刂品椒椋阂?C1 墩上的 1# 頂為主動點，比較其他墩的 1# 頂，若臺頂伸缸較慢，則將相應(yīng)的比例閥的流量增大，反之，則將相應(yīng)比例閥的流量減小，使得所有的水平頂推頂動作行程同步。各墩之間同步精度誤差應(yīng)不大于 5mm，同墩兩側(cè)誤差應(yīng)不大于 1mm。以 1# 頂為主動點，同一橋墩上的水平頂推千斤頂以一定速度伸缸，與 1# 頂比較，其余水平頂為隨動點，每臺頂與 1# 頂?shù)奈灰屏坎顟?yīng)在允許范圍，若臺頂伸缸較慢，則將相應(yīng)的比例閥的流量增大，反之，則減小相應(yīng)比例閥的流量。此過程無需同步控制頂推千斤頂縮缸。
使用監(jiān)視載荷變化壓力變送器在每臺頂推千斤頂上，通過現(xiàn)場主控臺上的面板或控制器設(shè)定同一橋墩上幾臺頂?shù)姆浅４髩翰詈兔颗_頂?shù)姆浅８邏毫?，通過計算機軟件，實時監(jiān)測每臺頂?shù)妮d荷變化情況，從而能夠協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)進行準(zhǔn)確地載荷分配。如果同一橋墩上幾臺頂?shù)姆浅４髩翰畛^允許偏差或者某臺頂?shù)妮d荷超過其非常高壓力，系統(tǒng)將會報警示意，并自動停機。此系統(tǒng)為以力控制為輔，位移控制為主的同步控制。
4.3 垂直頂升控制
豎向頂升千斤頂頂起箱梁，主控臺通過安裝在墊梁和箱梁之間的位移傳感器監(jiān)測頂升的高度，控制集群頂升千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動作，使得兩側(cè)頂升千斤頂同步?？刂品椒椋阂云渲幸粋?cè)為基準(zhǔn)，兩側(cè)位移差控制在設(shè)定允許范圍內(nèi)，如果隨著側(cè)頂升高度增加而位移增大，就將該側(cè)比例閥的流量減小，反之，則將該側(cè)比例閥的流量增大。
當(dāng)豎向頂升千斤頂回縮時，頂推鋼梁和楔塊下降，落到頂推裝置支架上。主控臺通過安裝在墊梁和箱梁之間的位移傳感器來監(jiān)測頂升的高度，控制集群頂升千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動作，以保證兩側(cè)頂升千斤頂?shù)耐?。控制方法為：以其中一?cè)為基準(zhǔn)，兩側(cè)位移差控制在設(shè)定允許范圍內(nèi)，如果隨著側(cè)頂升高度增加而位移增大，就將該側(cè)比例閥的流量減小，反之，則將該側(cè)比例閥的流量增大。豎向頂升同步控制精度不大于 4mm。
將壓力傳感器安裝在每個受力點上，監(jiān)控每個受力點的荷載。通過現(xiàn)場主控臺上的面板或控制器設(shè)定同一橋墩上幾臺頂?shù)姆浅４髩翰詈兔颗_頂?shù)姆浅８邏毫?，通過計算機軟件，實時監(jiān)測每臺頂?shù)妮d荷變化情況，從而能夠協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)進行準(zhǔn)確地載荷分配。如果同一橋上幾臺頂?shù)姆浅４髩翰畛^允許偏差或者某臺頂?shù)妮d荷超過其非常高壓力，系統(tǒng)將會報警示意，并自動停機。
4.4 頂推糾偏措施
油泵與千斤頂應(yīng)配套標(biāo)定，保證允許偏差符合要求，頂推過程應(yīng)按要求進行導(dǎo)向，加強監(jiān)測和糾偏等監(jiān)控工作。
頂推過程中應(yīng)隨時檢測橋墩墩頂變位，其縱、橫向位移均不得超過設(shè)計規(guī)定。頂推過程中出現(xiàn)主梁預(yù)應(yīng)力錨具松動、拉桿變形、導(dǎo)梁變形、拉錨松動等異常情況，必須停止頂推，按照要求妥善處理，并檢查驗收，確認(rèn)滿足要求后方能繼續(xù)進行頂推。
在頂推過程中，要隨時觀測每個橋墩上橋梁中軸線是否與設(shè)計中軸線一致。若箱梁出現(xiàn)橫向偏位，則啟動橫調(diào)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)橫向糾偏。在落梁前，拆除滑動裝置時，同一墩臺上的千斤頂應(yīng)同步進行，各支點應(yīng)同步頂起，同墩兩側(cè)梁底頂起高差應(yīng)控制在 1mm 范圍內(nèi)；相鄰墩臺上梁底頂起高差應(yīng)控制在 5mm 范圍內(nèi)。
4.5 累計誤差控制
主控臺通過計算每個受力點水平頂推千斤頂移動的總位移，在箱梁的平移過程中，計算累計誤差，如果累計誤差超出允許范圍，或者通過全站儀監(jiān)測到累計誤差超出允許范圍時，應(yīng)單好調(diào)節(jié)某一側(cè)油缸動作行程，以糾正誤差。
5 質(zhì)量控制
（1）作業(yè)前，清除箱梁頂推障礙物，清潔安裝平臺滑道面并涂四氟粉。按照要求進行詳細安全技術(shù)交底。
（2）頂推施工前應(yīng)清洗干凈各填板、連接板、摩擦面，表面不得有渣滓，應(yīng)磨平螺栓孔飛邊并保持干燥。
（3）每節(jié)段開始頂推時，檢查各部分設(shè)施的運動情況和松動各滑動面，應(yīng)反復(fù)頂推、回油二三次，每次 5cm。經(jīng)檢查無異常后再開始正式頂推。
（4）頂推過程中，應(yīng)對梁體進行撓度、中線偏移、墩頂?shù)乃健⒇Q向位移、標(biāo)高等進行連續(xù)性監(jiān)測，同時，觀測臨時墩位移情況，用千斤頂及時調(diào)整偏差。一旦位移超過允許范圍，立即停止施力，檢查分析原因，重新調(diào)整每個千斤頂頂推力。
（5）頂推作業(yè)時，各千斤頂應(yīng)相互保持聯(lián)系，同步逐級加力。如果發(fā)現(xiàn)螺絲松動或?qū)Я簵U件發(fā)生變形、混凝土開裂、箱梁與導(dǎo)梁連接位置發(fā)生變形等情況時，應(yīng)立即停止作業(yè)，進行檢查、分析、處理。
（6）在頂推時，如果遇到頂推力過大而箱梁不滑動時，應(yīng)立即暫停頂推，及時檢查、分析原因，找準(zhǔn)解決辦法。
（7）頂推到非常后梁段時，應(yīng)加強監(jiān)測，特別注意梁段是否到達設(shè)計頂推的非常終位置。
（8）當(dāng)一次頂推時，為方便糾偏，保證縱移到位，應(yīng)采用小行程點動方式進行頂推。
6 結(jié) 語
通過對循環(huán)托舉式步履機鋼梁頂推施工工藝原理及控制要點進行分析，對關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)進行嚴(yán)格控制，實時進行施工監(jiān)控，有效保證鋼梁在整個頂推精度控制，解決了重心偏載、軸線偏移及復(fù)雜豎曲線或平曲線鋼箱梁的頂推施工難題，有效提高施工效率，提升工程質(zhì)量，為類似工程施工提供參考。
