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摘要：我国的铁路与公路工程施工中，经常会遇到线路交叉问题，不可避免的相互影响。尤其是上跨既有铁路的大跨度预应力混凝土连续箱梁桥。为了避免对既有铁路的行车干扰，其主梁的施工方法多种多样，常用的施工方法有顶推法和转体法。本文以京化二期土木至胶泥湾高速公路丰沙铁路桥工程为背景，对采用顶推法施工的预应力混凝土箱梁在顶推过程中，由于多种因素可导致箱梁横向位移偏差超限，通过对顶推法的施工步骤以及横向偏差出现的原因分析，结合以往的桥梁顶推施工经验，改进了导向限位纠偏装置和纠偏方法，从而取得了良好的纠偏效果，为今后类似工程施工提供了一定的借鉴资料。
关键词：箱梁；顶推；横向偏差；纠偏
1、工程概述
京化二期土木至胶泥湾高速公路丰沙铁路桥工程，本桥跨越丰沙铁路线上下行，与铁路斜交角度为65.7度。桥梁平面位于右偏R=2500m圆曲线上，立面位于0.9％上坡段及R=16000m的凸型竖曲线上。该桥分左右两幅布置。左右幅桥全桥长均为125m，桥梁孔跨布置形式（左右幅桥同）为：（35+45+35）m现浇预应力混凝土连续箱梁。
本桥左右幅主梁采用单箱单室斜腹板箱型截面，为减小施工对既有丰沙铁路上下行的影响，设计采用顶推法施工工艺，顶推段箱梁长度为65m，顶推距离为85m，顶推重量达2660t。在顶推梁段跨越丰沙铁路上下行后两端再分别浇注25m后浇段箱梁。
2、顶推工程中存在的难点
通过对65m顶推梁段的线性计算分析后得出：顶推梁段平面矢距为21cm，竖向矢距为3.3cm，顶推梁段线型近似可以看做为直线线型，如果按照以往的曲线顶推施工工艺进行施工，会使得简单问题复杂化，因此决定采用曲线梁直线顶推施工工艺。
然而根据纠偏装置设计图纸分析（如下图所示），可以得出此处使用的是限位纠偏装置（通过纠偏装置与梁体之间预留1-2cm距离，将梁体进行限位，最终使得梁体沿既定轨道方向前进）。
综上所述混凝土箱梁在顶推过程中，箱梁梁底最外侧距离滑道外侧较近，如果横向偏差过大，会产生以下不利后果：
a、导致箱梁梁底与滑道接触部位受力过大，出现混凝土局部受力不均造成混凝箱梁角部碎裂，同时梁体处于铁路高压线上方造成修补困难；
b、钢导梁偏离滑道距离过大，会造成接梁困难，横向纠偏难度增大，甚至出现无法纠回的严重后果；
c、箱梁结构重心偏移过大，箱梁失稳侧翻造成严重安全问题。
虽然与以往的顶推施工工艺有一定的差异，但是通过借鉴以往的施工经验，考虑到施工的安全性需要采取合理的技术措施，将箱梁顶推过程中的横向偏差控制在5cm范围内（一旦横向偏差超过5cm，首先立即停止顶推，分析原因，然后进行横向纠偏，始终使横向偏差处于可控范围）。
3、顶推过程中的受力分析
顶推过程中的受力分析（如图所示）
假设在某一时刻两侧滑道的最大静摩擦力分别为f1和f2（f2＜f1），两侧的顶推力分别为F1和F2，结构重心距两滑道的距离为L1和L2。
假设1在顶推过程中F1=F2，如果f1与f2不相等，结构就会发生偏转，产生横向偏差。
假设2在顶推过程中f1=f2，如果F1与F2不相等，结构也会发生偏转，产生横向偏差。
由于顶推施工中F1、F2、f1、f2始终在不断变化，从而导致偏转力矩不断变化，最终使得在顶推过程中箱梁总是呈蛇形向前移动。
4、顶推施工步骤
4.1顶推前的准备工作
4.1.1箱梁排架拆除
在试顶前拆除底模和侧模排架及模板，在排架拆除过程中在各支撑墩安放千斤顶处、滑块处和顶推观测点处保留工作平台。排架拆除方法：先纵向后横向，由两侧向中间依次对称拆除。
4.1.2各支撑墩之间的纵向连接
4.1.3横向限位装置的安装
在每个桥墩、台和临时墩的两侧均布置纠偏装置，纠偏装置由千斤顶和导向钢构件组成。在顶推过程中需纠偏时，用千斤顶的伸缩量使梁横移回复原位，贴近箱梁处设置四氟滑板垫衬，以减小箱体与限位装置之间的摩擦力。
4.1.4清理滑道
排架拆除过程中安排专人进行滑道清理，掏出四周的干硬灰及底模夹在滑板与梁底之间的木板。并用风箱吹净，以保证滑块与滑板之间的清洁。
4.1.5安装前导梁
本桥前导梁长为30m，共分三节，中段长19.5m，前段长10m，预埋节长3.1m，导梁采用钢板焊接分块制作，然后平联组合。
本桥左右幅箱梁使用一套导梁，左幅顶推完成后对钢导梁进行分解，分解首先解开横联构件法兰盘，然后再将主梁整体卸下安装至右幅梁体上，以避免主梁接缝因二次焊接造成损伤。右幅钢导梁安装时所有高强螺栓全部更新，对连接板进行满焊，安装完成后对其进行结构尺寸检测，满足规范要求。
顶推前在钢导梁上设置接地线，确保顶推期间钢导梁不与接触网联电。
4.1.6最不利工况模拟
根据受力分析，确定箱梁顶推施工最不利受力情况，利用顶升前端钢导梁方法产生与最不利状态相同的受力状态。
根据对钢导梁前端顶升的观测，确定最不利状态下钢导梁和箱梁的情况，以此推断箱梁顶推施工是否安全。
4.1.7动力系统调试
4.1.8牵引索安装
钢绞线下料长度应考虑每次主梁的牵引长度及临时支架的长度，同时考虑千斤顶工作长度、固定端工作长度和张拉端预留长度及钢绞线跨线垂度等。
穿索前打开千斤顶中前后夹持器的夹片，钢绞线逐根从顶的尾部向顶部穿入，钢绞线的另一端对称的穿入拉锚器的锥孔。钢绞线束在拉锚器及千斤顶端面外露长度不小于50cm。左右捻向的钢绞线间隔排布，为便于穿索，可用引线杆导向。每台千斤顶穿完钢绞线后，松开千斤顶前后夹持器压紧夹持器及拉锚器的夹片。
4.1.9牵引索预紧
先用人工手拉钢绞线弧度基本一致，再用顶推千斤顶进行整体预紧（只要达到各顶压力一致即可）。用千斤顶将钢绞线逐根以1-5KN的力预紧，预紧应采取对称进行的方式，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力均匀。
4.1.10试顶
试顶时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，即应做好以下重要数据的测试工作；每分钟前进速度，应将顶推速度控制在设计要求内；控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次前进距离的数据，以供顶推初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试顶过程中，应检查桥体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试顶，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试顶。
记录梁体启动时顶力的大小，从而了解四氟板与不锈钢板之间的摩擦系数。
4.2正式顶推
4.2.1顶推纠偏控制
由于本桥采用曲线梁直线顶推，顶推过程中横向偏移较大，所以设横向偏移观测组，每前进0.5m报一次偏移量，以保证纠偏组随时进行纠偏。纠偏时松开偏离侧千斤顶，偏向侧千斤顶施加顶力，进行动态纠偏，使横向偏差处于5cm范围内。一但超出警戒值，首先立即停止顶推，分析原因，进行纠偏使轴线复位，然后再进行顶推施工。
4.2.2顶推施工监测
结合本工程的特点，对顶推过程中梁体的监测内容如下：
a、顶推梁体截面应力监测
采用成熟的应变、相对位移及支反力测试技术对箱梁梁体截面进行顶推应力监测，监测点主要布置在钢导梁预埋段根部位置以及梁体顶推期间悬臂最大位置。对箱梁加固段做重点监测。
b、顶推施力墩位移监测
顶推期间利用经纬仪对1、2号墩进行横向位移监测，并利用应变技术对其进行应力观测，防止其受力过大发生破坏。
4.2.3顶推就位控制
顶推中线的控制采用横向纠偏装置来进行左右调整。顶推里程的控制采用点动的方式，并配合经纬仪进行控制。就位后允许其中线偏差不大于10mm。
5、顶推纠偏的关键技术措施
5.1改进纠偏方法
按照以往的施工经验，常用的纠偏方法属于限位纠偏：即通过纠偏装置与梁体之间预留1-2cm距离，将梁体进行限位，最终使得梁体沿既定方向前进，梁体轴线始终有1-2cm横向偏差。
通过分析本工程的特点，该顶推梁段属于曲线梁直线顶推施工工艺，而且纠偏装置与梁体之间最大距离可达21cm（不考虑其他因素的影响条件下）。伴随着混凝土箱梁顶推里程的不断增加，混凝土箱梁的曲率在纠偏装置处是不断变化的，因此在顶推过程中使用限位纠偏方法不能满足施工要求。
为了解决这一难点，需要通过技术手段对梁体顶推过程中横向偏差进行有效控制，在梁体顶进过程中测量组全程进行轴线偏位观测，及时与纠偏组保持联系，进行不间断动态纠偏（同一墩顶两侧纠偏千斤顶相互配合，“你顶我松，你松我顶、步步紧逼“），始终保证梁体轴线偏位在2-3cm范围内波动。当轴线偏位超过5cm时立刻停止顶进，首先分析造成横向偏差过大的原因，然后进行横向纠偏，最终使得轴线复位。重复上述步骤，直至顶推就位。在接近就位里程200mm位置进行点动方式进行顶推，当箱梁顶推达到就位里程后，再进行最终的横向纠偏，确保轴线偏位满足规范要求。
5.2改进纠偏装置
通过参观学习，查阅相关设计资料，对比以往顶推箱梁的纠偏装置（如下图所示）。从中可以看出，纠偏装置由防偏支架、纠偏滚轮及水平丝杠组成。当需要调整横向偏差时，通过调节丝杠来达到纠偏的目的。
按照每小时8-10m的顶推速度，通过调节丝杠进行横向纠偏，会发现该装置有以下缺点：
a、体积笨重、操作复杂，纠偏时间长；
b、纠偏力达不到要求；
c、在曲线直顶过程中实用性较差，容易造成箱梁梁体破坏，影响箱梁外观质量。
针对以上缺点，为了纠偏力及纠偏效果满足要求，本工程使用50t小型自动油压千斤顶加滑块组成新的纠偏装置。（如下图所示）
6、结语
顶推法是预应力混凝土连续梁桥常用的施工方法，适用于中等跨径、等截面的直线或曲线桥梁，具有快速便捷的优点。在箱梁顶推过程中，关键的施工问题就是顶推作业。，对于复杂的桥梁顶推，顶推过程中的横向偏差控制尤为重要。通过技术上的改进措施很好的优化了纠偏方法和纠偏装置，为复杂条件下的桥梁顶推提供了可以借鉴的经验。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041—2000），人名交通出版社，2000
[2] 桂业昆，邱式中. 桥梁施工专项技术手则[M].北京：人民交通出版社，2005
[3]陈恒山，吴静，陈湘林.顶推法施工在桥梁工程中的应用[J].中外公路，2006
作者简介：保瑞华（1983-08），男，汉族，籍贯：宁夏回族自治区银川市永宁县，当前职务：项目经理，当前职称：工程师，学历：大学本科
论文作者:保瑞华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/2
标签：横向论文; 过程中论文; 千斤顶论文; 偏差论文; 装置论文; 滑道论文; 轴线论文; 《防护工程》2017年第22期论文;