跨河桥连续钢箱梁顶推安装施工技术.pdf

202310Building Construction2080跨河桥连续钢箱梁顶推安装施工技术左海峰 陆顺康上海建工五建集团有限公司 上海 200062摘要：叶新公路大叶公路（新工路老黄桥港）道路改建工程位于郊野水系丰富地区，改建经过跨越河道且不停航施工作业，给跨河桥钢箱梁安装施工带来一定的挑战。以左幅钢箱梁安装为例，通过前期方案策划与比选，决定采用分段顶推施工技术。介绍了钢箱梁顶推具体流程以及施工过程中采取的一些技术措施。实践证明，顶推效果良好，顶推过程中各项指标均在可控范围内。关键词：不停航；钢箱梁安装；分段顶推；施工技术中图分类号：TU997 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)10-2080-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.10.040Construction Technology of Continuous Steel Box Girders Pushing Installation for River Crossing BridgesZUO Haifeng LU ShunkangShanghai Construction No.5(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200062,ChinaAbstract:The road reconstruction project of the Yexin Highway Daye Highway(Xingong Road Laohuangqiao Port)is located in an area with abundant water systems in the countryside.The reconstruction involves crossing river channels and non-stop construction operations,which poses certain challenges to the installation and construction of steel box beams for river crossing bridges.Taking the installation of the left steel box girder as an example,through early stage program planning and comparison,it is decided to adopt segmental pushing construction technology.The specific process of steel box girder launching and some technical measures taken during the construction process are introduced.The practice proves that the pushing effect is good,and all indicators during the pushing process are within a controllable range.The relevant construction experience can provide reference for similar projects.Keywords:non-stop navigation;installation of steel box girder;segmental pushing;construction technique工程起点茹塘大桥茹塘村河桥西二号河桥西三号河桥工程终点图1 二标平面位置示意本标段道路全长2.0 km，道路规划红线宽度45 m，道路等级为一级公路，设计速度80 km/h。标段范围内含跨茹塘港级航道桥1座，桥长422 m。其中，茹塘大桥引桥采用先简支后连续的30 m跨预应力预制混凝土钢箱梁，主桥采用变截面连续钢箱梁桥，跨径布置为（426842）m，双幅设置，主桥轴线与茹塘河斜交35。单幅钢箱梁为单箱双室断面，顶宽18.45 m，底宽13.86 m。挑臂长2.325 m，标准横断面顶板厚14 mm，底部厚12 mm，腹板厚12 mm。2 现场作业条件分析1）现场吊装场地位于茹塘港上方，茹塘港通航等级为级航道，施工时过往船只需正常通行。近年来，随着城市化建设的快速发展，中心城区建设逐步向周边郊区辐射发展。大批郊野地区道路为满足城镇化的快速发展需不断改建翻新。然而改建道路标段中往往需经过高速、塘港、河道等特殊区域，特殊区域中，往往以跨河道大跨度钢箱梁新建桥梁居多。面对此类桥梁的施工，钢箱梁安装施工作业将成为一项重要内容。目前，跨河道大跨度钢箱梁安装作业采用的方法与措施主要有：汽车吊吊装、履带吊吊装、浮吊吊装、分段顶推等。本案例中的钢箱梁安装技术是在河道不停航情况下所采用的有效合理的作业方法。1 工程概况叶新大叶公路（新工路老黄桥港）道路改建工程二标位于上海市松江区郊野，周边水系丰富，西起新工路，向东依次经过G60沪昆高速、茹塘港、建设河，东至老黄桥港，路线全长约7.2 km，如图1所示。作者简介：左海峰（1982），男，本科，高级工程师。通信地址：上海市普陀区大渡河路858号（200062）。电子邮箱：收稿日期：2023-07-02市政工程MUNICIPAL ENGINEERING建筑施工第45卷第10期2081针对措施：为确保交通安全和尽量少影响正常交通通行，实施交通管制，非必要不封航施工，交通管制具体情况在吊装前提前与海事等部门协商确定。2）茹塘大桥跨越茹塘港级航道，现有一座茹塘大桥已通车，新建茹塘大桥分左右两幅，左幅桥在现有大桥上方，现有大桥需拆除。针对措施：为保证施工期间正常通行，先施工右幅，通车后再将左幅下方现有大桥拆除，再施工左幅，施工时对现状茹塘港河道影响极小，不受既有道路交通的影响。3）钢箱梁吊装场地需采用履带吊配合吊装，吊装场地均布置于规划河道范围，吊装作业基础的承载能力不足。针对措施：吊装前应对履带吊停放场地基础情况开展调查，对不满足基础平整度及承载力的情况，清表后采用塘渣回填，压实平整后浇筑20 cm厚C40混凝土，基础配筋HRB40014 mm100 mm100 mm（双层双向）。地基基础处理后，用路基箱板（6 000 mm2 300 mm235 mm）加垫板，扩大受力面积，防止地基沉陷，进而产生吊装危险。处理后进行地基承载力静载试验检测，要求地基承载力不得小于200 kPa。3 方案比选茹塘大桥右幅钢箱梁采用1台350 t浮吊并已架设完成，本次以左幅钢箱梁安装为例，经过前期勘察与策划，最终确定以下2种施工方案进行比选。第1种方案：钢箱梁厂内分段加工成形，由汽车运输至现场，现场拼装成整体后，用350 t浮吊或500 t汽车吊吊装施工，分段梁拼装时，采用530 mm10 mm的Q235B钢管桩40a#工字钢横梁作为临时承重架及操作平台。第2种方案：在现有道路上设置拼装平台，钢箱梁厂内分段加工成形，由汽车运至现场。单节段拼装成整体后，采用分块滑移的方式架设，地面分块拼装时，采用1台320 t履带吊配合吊装。滑移施工时，在钢箱梁腹板处下方设置顶推支架和顶推轨道，用于钢箱梁顶推过程中的拼装和支撑1-4。结合项目实际特点，从安全、成本、工期、节能与环保等方面综合考虑，选择第2种方案实施作业。4 关键技术和设备选用采用超大型构件液压同步顶推施工技术。选用YS-PJ-50型液压顶推器、YS-PP-15型与YS-HP-3型液压泵源系统、YS-DS-250型液压顶升器、YS-CS-01型计算机同步控制及传感检测系统组合使用。5 钢箱梁地面拼装工艺技术要点5.1 总体流程准备工作拼装临时支墩架设吊装拼装焊接焊缝检测顶推5.2 吊装前的准备工作施工机具、材料到位、布置电源与现场照明、测量放线、确定吊车站位、设置围挡、布置交通警示牌、现场监管人员与交通协管员到位。5.3 拼装胎架设置每个梁段均设置2处临时胎架，胎架采用型钢马墩结构形式，马墩均采用20#工字钢。5.4 吊耳布置吊耳采用Q355B材质的钢板，布置尽量选择在横隔板或直腹板上，钢箱梁上设置4个吊点，吊耳与钢箱梁焊缝质量等级为级，超声波无损100%检测。5.5 钢丝绳及卸扣选用钢箱梁最大质量为99.83 t，选用直径为85 mm，强度极限为1 870 N/mm2的钢丝绳（6371），单根长13 m，共4根，选用D型4只55 t卸扣。5.6 拼装场地条件拼装场地选择在现有地面道路上，设置30 m长的拼装场地。引桥地面道路清表后采用塘渣回填（厚度不少于1.0 m），压实平整后浇筑20 cm厚C40混凝土，基础配筋HRB40014 mm100 mm100 mm（双层双向），分层碾压，即每300 mm碾压一次，要求地基承载力不得小于100 kPa。吊装场地与拼装场地采用相同方法处理，处理后进行地基承载力静载试验检测，要求地基承载力不得小于200 kPa。5.7 拼装吊装钢箱梁吊装采用1台320 t履带吊配合吊装，工作半径汇总如表1所示。表1 工作半径汇总分段梁编号起吊工作半径/m就位工作半径/m起重量/t备注ZC19.76113.86199.83最重ZC210.54816.00088.99最大ZC311.17311.04888.99综合上述吊装分析，履带吊最大起重工况为吊装ZC1节段，最大工作半径为13.861 m（按14 m验算）。最大工作半径工况为吊装ZC2节段，工作半径为16.0 m，选用1台320 t履带吊吊装可行。5.8 试吊要点试吊重物采用首段钢箱梁，质量为31.89 t。试吊流程：空载试验静载试吊动负荷试验。5.9 吊装拼装流程第1节段作业车辆就位、钢箱梁起吊临时固定、调平其他分块吊装吊装方法同第1分块吊装起重指挥检左海峰、陆顺康:跨河桥连续钢箱梁顶推安装施工技术202310Building Construction2082查验收6 钢箱梁顶推施工技术要点6.1 施工总体思路钢箱梁顶推采用分段分次顶推的方式，钢箱梁分成9个顶推分段。钢箱梁顶推分段在拼装前需安装滑靴，钢箱梁顶推分块拼装完成后，单个分段依次顶推至设计位置，调整纠偏与前一个分段钢箱梁对接。按照以上顺序施工，直到所有顶推分段完成拼装和顶推，拆除所有顶推临时措施，钢箱梁安装完成。6.2 安装流程浇筑桥墩，设置拼装平台，安装顶推支架，设置贝雷梁与顶推轨道在拼装平台上拼装节段、安装滑靴安装节段钢箱梁处的顶推设备、调试设备，顶推至设计位置，拼装平台上拼装下节段、安装滑靴拆除前节段处的临时措施，安装本节段钢箱梁处的顶推设备、调试设备，推至设计位置，拼装平台上拼装下节段、安装滑靴重复前2个步骤，直至完成钢箱梁的顶推调整和设备拆除，与前一节段钢箱梁对接，将最后一分段顶推到设计位置落梁并拆除临时措施顶推完成（图2、图3）。茹塘港42 0009 90022 23920 40020 10020 40021 23910 1006.98 m(6.60 m)14 15013 35068 00042 00030 00030 000PR05PR06PR07PR08PR09PR108.29 m(8.16 m)8.23 m(7.95 m)7.12 m(7.09 m)ZA节段ZB节段ZC节段ZD节段ZE节段ZF节段ZG节段ZH节段ZJ节段图2 钢箱梁顶推完成示意图3 钢箱梁顶推过程实景6.3 临时措施临时措施分上部临时措施和下部临时措施。上部临时措施在顶推过程中随着钢箱梁一起移动。为保证通航要求，留有通航孔，在顶推支架上设置贝雷梁，贝雷梁采用5片（4225）、9片（8225）的形式，贝雷梁跨距9 m和21 m的支架位置，需要在支点位置设置10#槽钢加强杆。下部临时措施主要用于顶推过程中钢箱梁的拼装和 支承。下部临时措施共分为4种：岸上临时措施、通航孔处临时措施、其他河中临时措施、钢箱梁拼装处临时措施。岸上临时措施从上往下依次是顶推轨道（双拼36b#工字钢）、分配梁一（HW250 mm250 mm9 mm14 mm）、贝雷桁架、分配梁二（双拼40c#工字钢）、分配梁三（双拼40b#工字钢）、支承架（426 mm8 mm钢管）、混凝土基础（基础地基清表后采用塘渣回填并分层夯实，要求地基承载力不小于10 t/m2）。通航孔处临时措施从上往下依次是顶推轨道（双拼36b#工字钢）、分配梁一（HW250 mm250 mm9 mm14 mm）、贝雷桁架、分配梁二（双拼40c#工字钢）、分配梁三（双拼40b#工字钢）、支承架（530 mm10 mm的钢管桩）。其他河中临时措施从上往下依次是顶推轨道（双拼36b#工字钢）、分配梁一（HW250 mm250 mm9 mm14 mm）、贝雷桁架、分配梁二（双拼40c#工字钢）、支承架（530 mm10 mm钢管桩）。钢箱梁拼装处临时措施从上往下分别是顶推轨道（双拼36b#工字钢），以及80 cm宽、50 cm厚钢筋混凝土条形基础。6.4 顶推轨道顶推轨道设置在轨道梁上，轨道梁设置在顶推支架和拼装平台上，共设置2条顶推轨道，平面布置如图4所示。35 kV高压线顶推方向拼装平台老路路面贝雷梁（5片）顶推轨道及轨道梁贝雷梁（5片）N支架轨道一轨道二贝雷梁（9片）通航孔 通航孔茹塘港PR07PR08PR09PR10PR06图4 顶推轨道平面布置示意6.5 顶推点布置钢箱梁共分成9个节段。单个节段上设置2个顶推点，顶推点设置在腹板与横隔板节点处，顶推点与钢箱梁中心线的距离为6.9 m。单个顶推点设置2个顶推器，一共设置18个顶推点，如图5所示。PR069 900ZA节段86.48 tZB节段160.99 tZC节段279.03 tZD节段123.86 tZE节段162.34 tZF节段123.86 tZG节段279.03 tZH节段160.99 tZJ节段86.48 t22 23920 40013 35020 10020 40021 23910 10014 1503 23915 00014 40211 1574 5009 0009 00014 40018 000PR08PR09图5 顶推点布置示意（以节段ZA为例）6.6 顶推临时措施顶推临时措施主要由顶推支架、轨道梁、顶推轨道、滑靴组成，轨道梁设置在顶推支架上，顶推轨道设置在轨道梁上。左海峰、陆顺康:跨河桥连续钢箱梁顶推安装施工技术建筑施工第45卷第10期20836.7 临时措施安装本工程使用30 m长钢管桩，根据现场条件，将钢管桩分段搭设，采用45 t浮吊将第1节段钢桩提起打桩，将第2节段吊起，接桩后继续打设。桩顶横梁安装时，在河岸边拼装成整体后，采用浮吊直接吊装就位。桩基沉桩后，采用浮箱或者小船作为操作平台进行钢管桩间剪刀撑焊接。贝雷梁安装时，在河岸边拼装成整体后，采用浮吊直接吊装就位。在附近桥台上设置沉降观测点，用来观测整个支架的沉降状况及稳定性。临时支撑上部结构安装完后应对其焊接牢固，使其与钢管桩形成整体，焊接完成后再进行焊缝检测。6.8 临时措施拆除落梁前需将滑靴与钢箱梁割开，待钢箱梁落梁就位后，采用25 t汽车吊在钢箱梁桥面上进行吊装。割除滑移轨道与分配梁一卡块之间的焊缝，并将滑移轨道根据对接时的长度分段后拆除，割除贝雷梁与分配梁一之间的码板焊缝，并将贝雷梁根据钢管桩的间距分段后拆除。用周转运输船上切割设备在钢管桩紧贴水面20 cm位置用气割将圆管切除，用倒链将割除后的圆管运至周转运输船上岸。6.9 液压顶推系统配置与分析计算选用液压顶推器YS-PJ-50型号，按照滑移工况计算单次顶推重、滑移总摩擦力与总的顶推力。计算可知，顶推器选用满足顶推作业与抗滑稳定性的需求。6.10钢箱梁整体卸载及落梁先进行中跨临时支墩的卸载，后进行两边跨临时支墩的同步卸载。施工流程：每个节段轨道梁上放上砂箱采用气割将滑靴与钢箱梁割开同时拧开砂箱上的螺栓与放砂缓慢落架直至钢箱梁落不再下降。落梁共设置10个顶升点，落梁施工前，需在各顶升点处设置落梁临时措施，落梁临时措施有圆管和垫板。落梁采用同步落梁施工思路，所有顶升点先同步落梁，再逐步落梁，落至设计标高，施工完成。6.11测量技术施工测量是钢箱梁架设过程中的关键技术，架设钢箱梁前应在各桥墩的墩顶及临时支墩中线上布设控制点，与原道路的控制点形成一个控制网，作为钢箱梁架设过程线形控制及以后桥梁拱线形监控的观测点。采用全站仪坐标定位，利用测量船在水中定位钢管桩的中心位置标记 定位。本桥钢箱梁节段出厂前进行了整体拼装制作，预拼过程中用全站仪对钢箱梁的三维坐标点精确测量，使之与计算坐标一致。根据设计图提供的钢箱梁节段方程，计算出钢箱梁节段理论里程点标高，结合设计图提供的荷载预拱度和监控单位提供的安装预拱度，得出安装时钢箱梁节段前点的安装坐标，该安装坐标表达的是钢箱梁节段拱合拢前节段各点的理论坐标。在钢箱梁节段安装时，应考虑施工及预拱等的影响所带来的标高变化，对坐标进行适当调整。7 建模模拟安全验算分析根据设计图建立计算模型安全验算，如图6所示。ZYXZYX图6 上部临时措施滑靴安全验算通过建模计算可知，顶推耳板节点与滑靴自身最大应力、最大变形，滑道大梁最大组合应力与最大剪应力，柱顶横向分配梁最大组合应力与最大剪应力，贝雷梁顶部的分配梁最大组合应力与最大剪应力，贝雷梁最大组合应力与最大剪应力，钢管柱最大组合应力与稳定应力，连接系最大组合应力，节点的强度和刚度，支承结构的强度、刚度及其稳定性等指标均满足设计文件和标准规范要求5-6。8 结语采用分段顶推施工技术，确保在不停航施工条件下以及有限的施工时间内，完成了钢箱梁安装施工。整个施工相比使用浮吊安装的方法节省约50万元成本，工期也提前了30%左右。实践证明，本方法具有安全可靠、操作性强、成本低、工期短、风险小等特点，同时兼顾节能环保，对周边环境影响小，相关的施工经验可为类似工程提供参考。1 李瑞显,朱增奇.安庆长江大桥钢箱梁安装施工技术J.铁道建筑,2006(12):37-39.2 刘伯军,樊兆强.钢箱梁滑移安装施工技术J.天津建设科技,2012,22(3):60,69.3 赵慧军.大跨径钢箱梁顶推安装施工技术J.安装,2022(11):29-31.4 石凯凯.跨线钢箱梁顶推施工技术研究J.科技创新与应用,2023,13(2):193-196.5 王美荣.跨河钢箱梁顶推施工技术J.公路交通科技(应用技术版),2020,16(11):210-213.6 肖云伟.钢箱梁顶推施工在大寨立交中的应用J.云南水力发电,2023,39(2):44-49.左海峰、陆顺康:跨河桥连续钢箱梁顶推安装施工技术