劉夕曦，巴 力

（1.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安710064；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，北京 100083）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，大批新建或擴(kuò)建的鋼結(jié)構(gòu)橋梁不斷涌現(xiàn)?？缤獾跹b以及步履式頂推法憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在鋼箱梁施工中得到廣泛的應(yīng)用［1-3］。依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，只有制定合理的施工措施，才能保證施工過(guò)程中鋼箱梁的受力和變形在允許的誤差范圍內(nèi)，從而保證橋梁建設(shè)的順利進(jìn)行［4-6］。本文以石家莊南二環(huán)西延高架橋中跨西三環(huán)輔路及主路的鋼箱梁為研究對(duì)象，結(jié)合鋼箱梁跨外吊裝以及步履式頂推法的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)制定了該項(xiàng)目的施工方案，為同類型鋼箱梁施工方案的制定提供了有價(jià)值的借鑒和參考。

1 工程介紹

南二環(huán)西延高架橋跨西三環(huán)路工程的起點(diǎn)位于石家莊西南二環(huán)立交橋西高架段（樁號(hào)為4+540.116），終點(diǎn)位于跨石太鐵路貨遷線高架橋引橋東橋臺(tái)（樁號(hào)為3+062.863），全長(zhǎng)1 477.253 m?？缥魅h(huán)輔路及快速路的鋼箱梁是按兩幅橋設(shè)計(jì)的。每幅橋均為正橋，采用的是一聯(lián)三跨等截面連續(xù)鋼箱梁，東西向錯(cuò)開(kāi)布置。橋梁的中心線與西石環(huán)路中心線斜交，交角為67° 6′ 2′′（圖1）。每幅橋?qū)挒?2.875 m，質(zhì)量約為996 t，向外排水坡度為1.5%（圖2）。

鋼箱梁上部采用33.72(38.72)+ 5 5 + 38.72(33.72)m等截面連續(xù)梁（圖3），左、右分幅，左右幅間距為0.05 m（圖4），鋼箱梁寬為13 m，除了端點(diǎn)支座處局部截面高度為2.0 m以外，其他部位的鋼箱梁截面高度均為2.4 m。

圖1 高架橋空間示意圖

圖2 橫斷面示意圖

圖3 立面布置示意圖

圖4 平面布置示意圖

2 工程難點(diǎn)分析

2.1 施工場(chǎng)地環(huán)境條件復(fù)雜

由于本橋梁為東西向布置（圖3），施工便道位于橋梁的北側(cè)。東側(cè)輔路邊至14#橋墩間的地基土為非均質(zhì)土層，且存在多處地下管線和井坑，基坑施工前需要進(jìn)行管線探挖和井坑防護(hù)；位于輔路與三環(huán)路之間綠化帶中的承臺(tái)采用鋼板樁圍堰施工，基坑被雨水浸泡后，地基承載力較弱；石環(huán)路中央綠化帶施工區(qū)兩側(cè)防撞墻需要拆移；鋼箱梁9#、10#墩位于灌渠堤岸邊，承臺(tái)開(kāi)挖后堆積的土體松散，沒(méi)有經(jīng)過(guò)夯實(shí)和碾壓，不能承受臨時(shí)墩傳遞的荷載。

2.2 橋下交通通行壓力大

本橋梁位于8#墩至13#墩，自西向東跨越西石環(huán)路的主路和輔路，橋下的凈高度僅為5.6～6.1 m。雙向6車(chē)道的西三環(huán)路是石家莊主城區(qū)外供大型車(chē)輛通行的主干道，施工期間不允許阻斷和在路面上方進(jìn)行作業(yè)，也不允許過(guò)寬占用行車(chē)道路。雙向4車(chē)道的輔路為進(jìn)市區(qū)的必經(jīng)之路，施工期間也不允許阻斷和在路面上方進(jìn)行作業(yè)。無(wú)論是主路，還是輔路，都必須保證在施工期間保持通暢。

2.3 鋼箱梁施工場(chǎng)地有限

鋼箱梁位于8#墩至13#墩（圖3），鋼箱梁兩端鄰跨均為簡(jiǎn)支混凝土T梁。8#墩位于西側(cè)泄洪渠河道內(nèi)，9#至13#墩位于跨三環(huán)快速路和三環(huán)輔路的區(qū)域內(nèi)，這些區(qū)域均不能作為鋼箱梁拼裝場(chǎng)地。因此，鋼箱梁的拼裝區(qū)域只能設(shè)在13#和14#墩之間，13#墩的蓋梁以及跨間T梁的施工須在鋼箱梁施工完畢后依次進(jìn)行。

3 方案的制定

根據(jù)該工程的施工難點(diǎn)，我們制定了相應(yīng)的施工方案。對(duì)13#墩和14#墩之間的鋼箱梁采取跨外吊裝的方法，這樣可以減少鋼梁在分段運(yùn)輸、吊裝和焊接過(guò)程中對(duì)三環(huán)輔路上正常通行的影響，能保證鋼箱梁焊接、拼裝過(guò)程中的施工安全。具體的做法是：在13#墩和14#墩間的拼裝平臺(tái)上完成鋼箱梁的拼裝和焊接，左、右兩幅橋各自安裝鋼導(dǎo)梁。采用步履式頂推法將鋼箱梁頂推前移至后方平臺(tái)空間以滿足下段梁的安裝要求，再依次進(jìn)行后續(xù)梁段的吊裝、焊接和頂推施工，直至完成全跨鋼箱梁的拼裝、焊接和頂推就位。全橋鋼梁頂推施工完成后，進(jìn)行13#墩蓋梁施工并吊裝13#墩頂鋼箱梁段。分級(jí)進(jìn)行頂推支架卸載，完成鋼箱梁最終落梁，實(shí)現(xiàn)由臨時(shí)支架承載向橋墩承載的受力體系轉(zhuǎn)換。拆除支架及圍擋，破除支架基礎(chǔ)，恢復(fù)原地貌。

在制定施工方案時(shí)，要充分考慮運(yùn)輸過(guò)程對(duì)構(gòu)件尺寸的限制和起重設(shè)備對(duì)起升重量的要求。因此，將左幅鋼箱梁分為10個(gè)梁段，最重一段為118 t，將右幅鋼箱梁分為9個(gè)梁段，最重的一段為139 t。拼裝和頂推用臨時(shí)墩的平面和立面布置按照?qǐng)D5、圖6和圖7進(jìn)行。

圖5 支架的平面布置

圖6 左幅支架的縱向布置

圖7 右幅支架的縱向布置

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1.1 支架系統(tǒng)的布置

該工程的施工區(qū)自東向西依次為跨外拼裝區(qū)和頂推區(qū)，可以按照?qǐng)D5布置支架系統(tǒng)。在左幅設(shè)置10排支架，其中7排為頂推支架，3排為拼裝支架（圖6）；在右幅設(shè)置10排支架，其中7排為頂推支架，3排為拼裝支架（圖7）。從圖5、圖6和圖7可以看出，ZJ1-ZJ3位于拼裝區(qū)，ZJ4-ZJ10位于頂推區(qū)。

4.1.2 拼裝支架、頂推支架的結(jié)構(gòu)

臨時(shí)支架分為拼裝支架和頂推支架。拼裝支架（圖8）從下往上依次為基礎(chǔ)、標(biāo)高調(diào)整節(jié)、支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、分配梁和硬支撐，頂推支架（圖9）從下往上依次為基礎(chǔ)、標(biāo)高調(diào)整節(jié)、支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、分配梁和頂推裝置。

圖8 拼裝支架

圖9 頂推支架

4.2 桁架式鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)梁的設(shè)計(jì)

由于鋼箱梁自身剛度比較大，當(dāng)最大懸臂為24.8 m時(shí)，懸臂端的向下最大撓度為55 mm，臨時(shí)墩處負(fù)彎矩引起的最大應(yīng)力為78 MPa（＜270 MPa），在頂推施工過(guò)程中鋼箱梁要安全可靠通過(guò)臨時(shí)墩，因此無(wú)導(dǎo)梁頂推是比較理想的施工方法。但無(wú)導(dǎo)梁頂推要求前支點(diǎn)后方的橋長(zhǎng)為懸臂長(zhǎng)的2倍以上，而ZJ3和ZJ4的距離為14.8 m，因此只有尾部長(zhǎng)度在29.6 m以上才能實(shí)現(xiàn)無(wú)導(dǎo)梁頂推。由于拼裝區(qū)長(zhǎng)度的限制，前支點(diǎn)后方的拼裝平臺(tái)長(zhǎng)度只有17 m，無(wú)法滿足抗傾覆要求，需要設(shè)置配套導(dǎo)梁。

導(dǎo)梁的作用是大幅降低鋼箱梁在頂推過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)彎矩，有效縮短支點(diǎn)后方抗傾覆配重梁的長(zhǎng)度。為解決上述問(wèn)題，盡量節(jié)省用鋼量，我們?cè)O(shè)計(jì)了桁架式鋼導(dǎo)梁（圖10），并對(duì)根部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了加固（圖11）。這種導(dǎo)梁的運(yùn)用能取得良好的效果，能安全可靠地完成鋼箱梁的頂推施工。

圖10 導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)

圖11 導(dǎo)梁與鋼箱梁的連接

4.3 步履式頂推系統(tǒng)設(shè)計(jì)

步履式頂推系統(tǒng)［7-8］由步履式頂推設(shè)備、液壓泵站、主控機(jī)房及連接管線組成，通過(guò)操作計(jì)算機(jī)控制液壓泵站來(lái)實(shí)現(xiàn)步履式頂推工作。步履式頂推裝置如圖12所示。

圖12 步履式頂推裝置

步履式頂推裝置包括上部滑動(dòng)部分和下部固定部分。下部固定部分的支撐架上裝有4個(gè)頂升油缸、4個(gè)（左、右各2個(gè)）水平調(diào)節(jié)油缸，上部滑動(dòng)部分裝有2個(gè)（前、后各1個(gè)）縱移油缸。各油缸通過(guò)管線與泵站、主控機(jī)房連成整體，并通過(guò)計(jì)算機(jī)控制液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)組合或順序動(dòng)作，進(jìn)而完成頂推過(guò)程。每一次頂推循環(huán)均包括以下過(guò)程：頂升油缸頂起鋼梁→縱移油缸頂進(jìn)1個(gè)行程→頂升油缸回落至與鋼梁間隔50 mm以上→縱移油缸退至起點(diǎn)→開(kāi)始下一個(gè)作業(yè)循環(huán)。

4.4 鋼箱梁的線形控制

在拼裝、頂推和就位階段對(duì)鋼箱梁的標(biāo)高和軸線進(jìn)行嚴(yán)格的控制是保證鋼箱梁成橋線形符合設(shè)計(jì)要求的必要條件。

4.4.1 拼裝階段線形控制

現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)，通過(guò)控制鋼箱梁頂板控制點(diǎn)標(biāo)高和軸向水平線形實(shí)現(xiàn)鋼箱梁的線形控制。

4.4.2 分段頂推過(guò)程及頂推完成后的調(diào)整

頂推過(guò)程中，由于鋼箱梁豎向線形的變化，在各頂推支撐點(diǎn)需要及時(shí)調(diào)整墊板的厚度以確保鋼箱梁和頂推裝置緊密貼合，各梁段頂推完成后，要及時(shí)調(diào)整全段鋼梁的豎向線形，以滿足后續(xù)梁段拼裝時(shí)對(duì)鋼箱梁豎向線形的要求。

頂推過(guò)程中，鋼箱梁水平軸線的允許偏移值應(yīng)控制在20 mm以內(nèi)。超過(guò)該值時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)油缸糾偏，只有線形調(diào)整到位后才能繼續(xù)頂進(jìn)。每完成一個(gè)鋼箱梁頂推段，都要將頂推到位的全段鋼箱梁進(jìn)行橫橋向調(diào)整，以滿足鋼箱梁軸線的水平線形要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)條件是復(fù)雜多變的，只有充分考慮客觀條件的限制，才能提出經(jīng)濟(jì)、合理的施工方案。本文針對(duì)施工場(chǎng)地有限、道路通行壓力大等現(xiàn)場(chǎng)施工條件實(shí)際，結(jié)合鋼箱梁跨外吊裝及步履式頂推法的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)、制定了項(xiàng)目施工方案，可為同類型鋼箱梁施工方案的制定提供有價(jià)值的借鑒和參考。