1.工程概況
該公路橋梁跨越高速公路地段設(shè)計(jì)為四跨一聯(lián)單箱單室的鋼箱梁，其中C橋跨徑布置為(20+32+34+25)m，鋼箱梁與線路呈135°交角，鋼梁頂板寬度10.5m，底板寬度5.5m，底板水平，箱梁中心線處梁高1.8m，頂板設(shè)有6%橫坡。鋼箱梁地段平曲線半徑R=240m，豎曲線半徑R=1850m，左側(cè)縱坡3.078%，右側(cè)縱坡-4.000%，豎曲線頂點(diǎn)位于本聯(lián)箱梁中間。橋梁各孔跨分別設(shè)置2、9、11mm及6mm的拱度，拱度線形為圓曲線。鋼箱梁中心線與線路中線相距1.75m。鋼箱梁在工廠加工時(shí)分11段，其中第一段長(zhǎng)10.472m，最后一段長(zhǎng)10.265m，其余段均為9.22m。
2.頂推方案
為保證該高速公路雙向8車道的交通暢通，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，在高速公路北側(cè)橋位處搭設(shè)臨時(shí)墩，分段拼裝鋼箱梁并從北向南實(shí)施頂推。其中鋼箱梁最前端一段作為嵌補(bǔ)梁段，待其余鋼箱梁項(xiàng)推至設(shè)計(jì)位置落梁后再采用汽車吊安裝嵌補(bǔ)梁段。具體實(shí)施步驟為：第一次在支墩上拼裝前導(dǎo)梁及4段鋼梁，頂推20m；第二次依次拼裝2段鋼梁，頂推30m；第三次依次拼裝3段鋼梁，頂推30m；第四次安裝尾端1個(gè)梁段，頂推15m后拆除前導(dǎo)梁，將其安裝在最后端鋼梁的尾部，繼續(xù)頂推直至設(shè)計(jì)位置止，拆除導(dǎo)梁并落梁，最后汽車吊法安裝嵌補(bǔ)梁段。
為減輕前端鋼梁自重，頂推時(shí)前方邊跨鋼箱梁的翼緣板及防撞護(hù)欄暫不安裝，待鋼梁就位后再安裝。
3.施工工藝及方法
3.1頂推施工臨時(shí)設(shè)施
3.1.1臨時(shí)墩設(shè)計(jì)與施工
臨時(shí)墩除滿足鋼箱粱拼裝平臺(tái)外，還要兼作對(duì)鋼箱梁實(shí)施空間曲線頂推之用。因此，在設(shè)計(jì)臨時(shí)墩時(shí)，既要考慮其能承受頂推時(shí)的最大豎向荷載和最大水平力，又要考慮滿足鋼箱梁在頂推過(guò)程中沿同半徑平面圓曲線和同曲率凸形豎曲線軌跡前進(jìn)要求。同時(shí)，還要考慮頂梁千斤頂安放位置、橫向限位裝置，以及施焊及喂送滑板人員的工作平臺(tái)等因素。
(1)臨時(shí)墩結(jié)構(gòu)
本橋臨時(shí)墩均設(shè)計(jì)為φ500x8鋼管柱，用Q235鋼板卷制。1組臨時(shí)墩共由4根鋼管柱組成，柱間用16槽鋼作剪刀撐連接，柱頂設(shè)置用于固定下滑道的鋼支座。考慮到拼裝鋼箱梁過(guò)程中需要設(shè)置頂升千斤頂，同時(shí)提高臨時(shí)墩抗推能力，在每組支墩頂部縱向設(shè)置2根140縱梁。位于橋墩處的臨時(shí)墩，其墩頂用塑鋼與橋梁支座墊石進(jìn)行連接。
(2)臨時(shí)墩基礎(chǔ)
臨時(shí)墩基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，根據(jù)地基實(shí)際承載力(120kPn)及最大豎向荷載(一般墩為850kN，中央分隔帶處為1760kN)，確定一般臨時(shí)墩2個(gè)分離式基礎(chǔ)尺寸為4m×2m×1.2m?；A(chǔ)混凝土按照C25控制。在基礎(chǔ)混凝土施工時(shí)預(yù)埋M25地腳螺栓，鋼管柱與基礎(chǔ)栓接。中央分隔帶處臨時(shí)墩基礎(chǔ)充分利用匝道橋承臺(tái)。臨時(shí)墩確定后，根據(jù)頂推工況對(duì)其進(jìn)行承載力和抗傾覆驗(yàn)算。
(3)臨時(shí)墩布置
臨時(shí)墩沿線路中線徑向布置，除各組臨時(shí)墩平面滿足與鋼箱梁相同半徑(R=240m)的圓曲線線形外，滑道面高程還必須滿足豎向圜曲線 (R=1850m)線形要求。根據(jù)鋼箱梁在頂推中處于最大懸臂34m時(shí)滿足抗傾覆系數(shù)1.5，以及鋼箱梁分段長(zhǎng)度(9.22m)，確定拼裝地段臨時(shí)墩縱向中心間距10m，每組臨時(shí)墩鋼管柱橫向間距5.15m，縱向間距2m。G匝道橋需要布設(shè)11組。鋼箱梁的頂推高程與設(shè)計(jì)落梁高程相同。臨時(shí)墩與滑道
(4)支架搭設(shè)
按照臨時(shí)墩布置圖用全站儀測(cè)放各個(gè)臨時(shí)墩位置，并對(duì)地基進(jìn)行處理，隨后常規(guī)法澆筑基礎(chǔ)C25混凝土；待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后安裝鋼管柱，采用16槽鋼設(shè)置好縱橫向水平支撐和剪刀撐。臨時(shí)支墩安裝時(shí)精度：垂直度≤1%，頂面高程0～-l0mm。
3.1.2 滑動(dòng)和導(dǎo)向裝置
滑動(dòng)裝置主要由下滑道、上滑板組成。
(1)滑道位置
頂推滑道設(shè)置在腹板下方的底板附近，并對(duì)腹板下部設(shè)三角形加勁肋，同時(shí)在頂推滑道中心位置沿縱通長(zhǎng)設(shè)80cm高肋板進(jìn)行加強(qiáng)，以防止鋼箱梁的變形。
(2)下滑道
下滑道由滑道梁，下滑板組成。滑道梁為2根2b槽鋼，下滑道有效長(zhǎng)度2.0m，寬度30cm。
考慮到鋼箱梁在頂推過(guò)程中上滑塊可能會(huì)出現(xiàn)擠壓卡住現(xiàn)象，需要起頂鋼箱梁。故在每側(cè)滑道梁的兩旁卻設(shè)有吊籃，吊籃內(nèi)可安放，50t液壓千斤頂以備用?；懒杭暗趸@結(jié)構(gòu)如圖2所示。
下滑板由5塊500×500×20鋼板組成，每塊鋼面外包1mm厚不銹鋼板。
(3)上滑塊
上滑塊為一面貼聚四氟乙烯、內(nèi)部設(shè)兩層鋼板的橡膠板，其規(guī)格為400×200×20。下滑板和上滑板共同組成頂推摩擦副，在頂推千斤頂?shù)淖饔孟拢瑢?shí)施鋼箱梁的頂推前進(jìn)。
(4)導(dǎo)向裝置
為方便鋼箱梁節(jié)段拼裝時(shí)的橫向定位和頂推的導(dǎo)向，在臨時(shí)墩下滑道板外側(cè)設(shè)置了導(dǎo)向裝置(橫向限位器)。導(dǎo)向裝置主要由鋼軸、螺母、墊片及導(dǎo)向輪組成。通過(guò)鋼軸及螺母將導(dǎo)向輪固定在下滑道鋼板面上。其結(jié)構(gòu)見圖3。
(5)下滑道安裝
下滑道加工好后，用吊車整體就位在鋼管柱頂部的支座上，檢查滑道頂面高程，必要時(shí)用鋼板進(jìn)行調(diào)整，符合要求后再將滑道梁與支座焊接。
3.1.3導(dǎo)梁
導(dǎo)梁長(zhǎng)度一般為頂推跨徑的0.6-0.7倍，本橋鋼導(dǎo)梁長(zhǎng)度內(nèi)側(cè)20m、外側(cè)22m，其截面為工字形鋼板梁。導(dǎo)梁頂板、底板厚度20mm，腹板厚度16-12mm。導(dǎo)梁高度及線形與鋼箱梁相同，并與鋼箱梁腹板栓接?？紤]到導(dǎo)梁上墩時(shí)要設(shè)置千斤頂頂升，導(dǎo)梁前端做成棄門。
3.2梁段頂推
3.2.1 頂推方式
為減小橋墩承受的水平力，考慮到平曲線及豎曲線頂推，本橋選擇多點(diǎn)拉桿式連續(xù)頂推，即2臺(tái)千斤頂分別固定于G匝道19號(hào)墩、20號(hào)墩。
3.2.2 牽引裝置
根據(jù)頂推最大水平力，選擇2臺(tái)ZLD一100自動(dòng)連續(xù)千斤頂提供水平動(dòng)力。拉桿采用3根φ15.24鋼絞線和自動(dòng)工具錨。拉錨器采用Q235鋼板組焊而成，設(shè)置在鋼箱梁底板橫向中心線處的橫隔板部位。拉錨器與鋼箱梁底板拴接。鋼箱梁加工時(shí)，事先在底板上打好固定拉錨器的栓孔。
3.2.3分段拼裝及頂推
第一步：安裝G2-G5共4個(gè)梁段和導(dǎo)梁。用1臺(tái)250t，汽車吊分別將c2-c5梁段吊裝在支架上，調(diào)整鋼箱梁高程、線形，焊縫焊接，檢測(cè)。安裝前導(dǎo)梁并對(duì)梁段補(bǔ)涂裝。
第二步：頂推鋼箱梁c2-c5梁段前移20m。操作頂推泵站，由2臺(tái)千斤頂緩緩給鋼箱梁施力，鋼箱梁隨之向前滑動(dòng)。在頂推過(guò)程中隨時(shí)觀察滑板情況，一旦出現(xiàn)滑板脫空時(shí)，暫停頂推，及時(shí)在滑板與梁底間加墊鋼板。當(dāng)最前端滑板滑出后，及時(shí)從尾部喂新送滑板。
第三步：拼裝G6、G7梁段。用同樣的方法吊裝G6、G7分段，調(diào)整鋼箱梁高程、線形，焊接好接頭焊縫，隨后安裝G6、C7梁段的翼緣板和鋼護(hù)欄，并進(jìn)行涂裝。
第四步：第二次頂推鋼箱梁前進(jìn)30m。繼續(xù)頂推鋼箱梁，當(dāng)導(dǎo)梁伸進(jìn)中央分隔帶臨時(shí)墩下滑道約40cm時(shí)，暫停頂推，用豎向千斤頂將導(dǎo)梁前端頂起一定高度f(wàn)千斤頂下端墊上聚四氟乙烯滑板1，接著繼續(xù)便推0.5 lm暫停，在導(dǎo)梁下端安裝滑板，拆除導(dǎo)梁上墩用的千斤頂，繼續(xù)頂推，直至梁段前移30m止。
第五步：吊裝G8-G10分段，并頂推30m。具體方法同前。
第六步：吊裝G11梁段，頂推前進(jìn)20m。用汽車吊吊裝G11梁段，繼續(xù)向前頂推15m，并逐節(jié)拆除導(dǎo)梁。最后安裝尾梁，繼續(xù)頂推前進(jìn)5m，使鋼箱梁達(dá)到設(shè)計(jì)位置，拆除尾梁。
第七步：落梁，安裝支座。調(diào)整梁端線、梁邊線精度滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求后，用千斤頂起梁，準(zhǔn)確量測(cè)支座位置及上座板螺栓孔位置后安裝支座，支座位置、高程經(jīng)復(fù)核無(wú)誤，勻速緩慢的落梁于永久支座上。
第八步：安裝最前端G1段鋼梁。測(cè)量G1長(zhǎng)度，必要時(shí)切割余量，符合設(shè)計(jì)要求后吊裝最后C1分段，并焊接。安裝G1等梁段翼緣板和鋼護(hù)欄，噴涂最后面漆。
3.3施工監(jiān)控
為確保頂推過(guò)程中鋼箱梁、橋墩及臨時(shí)墩的安全，頂推全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。
3.3.1橫向位移監(jiān)控
在導(dǎo)道梁頂面，鋼箱梁頂板中線位置每隔10-20m固定一個(gè)小棱鏡，分別在頂推前、頂推中、頂推就位后采用全站儀觀測(cè)小棱鏡，根據(jù)測(cè)設(shè)的小棱鏡位置推斷鋼箱梁及導(dǎo)梁的橫向位移偏差。用同樣的方法，對(duì)臨時(shí)墩頂部位移進(jìn)行監(jiān)控。
3.3.2 導(dǎo)梁撓度監(jiān)控
采用水準(zhǔn)儀法對(duì)導(dǎo)梁撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)點(diǎn)設(shè)在導(dǎo)梁端斷面上，橫向共2個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別在頂推前、推中、抵達(dá)臨時(shí)墩頂前、抵達(dá)墩頂后進(jìn)行實(shí)測(cè)，并與設(shè)計(jì)提供的撓度值對(duì)比。
3.3.3鋼箱梁、橋墩、臨時(shí)墩應(yīng)力監(jiān)測(cè)
在墩底部、鋼箱梁度板底部等部位安裝應(yīng)力計(jì)，實(shí)測(cè)應(yīng)力，并與設(shè)計(jì)規(guī)定值對(duì)比。
3.3.4 落梁時(shí)永久支座反力的監(jiān)測(cè)
在永久支座處設(shè)置應(yīng)力計(jì)，落梁時(shí)對(duì)各永久支座的支反力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整支座高程。
4.質(zhì)量控制及安全措施
(1)臨時(shí)墩滑道安裝時(shí)，相鄰墩高程差控制在±2mm以內(nèi)，同墩兩滑道高程差控制在土±1mm以內(nèi)。
(2)梁頂升最大高度及反力不得超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值。
(3)鋼梁施工質(zhì)量控制以相關(guān)的設(shè)計(jì)文件及技術(shù)規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
(4)頂推速度控制在10-15cm/min。
(5)頂推作業(yè)時(shí)對(duì)鋼箱梁、臨時(shí)墩、導(dǎo)梁、橋墩實(shí)施監(jiān)控，確保結(jié)構(gòu)安全。
(6)位于既有道路地段的鋼箱梁在實(shí)施頂推前完成護(hù)欄及鋼結(jié)構(gòu)表面防護(hù)等施工，以防后續(xù)施工時(shí)對(duì)行車帶來(lái)安全隱患。
(7)在支墩兩側(cè)用鋼管搭設(shè)人行通道，并設(shè)置護(hù)欄，安裝防落網(wǎng)，確保鋼梁焊接和頂推時(shí)作業(yè)人員高空安全。
(8)中央分隔帶中墩四周設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，防止物品墜入行車道。
(9)在作業(yè)地段設(shè)置施工警示牌。
5.結(jié)束語(yǔ)
該公路橋梁的鋼箱梁采用空間曲線頂推技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越高速公路施工，該法與支架拼裝法相比盡管在施工投入方面相差不大，但其最大的優(yōu)勢(shì)在于不需要進(jìn)行交通管制，可以減少交通防護(hù)設(shè)施費(fèi)，確保既有道路交通暢通。
