摘要：西延路与西影路十字地处西安市中心城区，车流、人流量大，交通极为繁忙。从该十字路口横跨的西延与西影路立交主线桥梁采用变截面钢箱梁结构，跨径水平距离48m，平面为曲线走向，十字路口地面呈两边高，路口低的地势，且十字路口四个方向均不正交，曲江大道与西影路锐角端接近60°，施工过程对交通影响大。为最大限度降低施工期间对交通的影响，该处钢箱梁安装施工采用整垮步履式顶推安装工艺。顶推过程通过采用实时监测、及时调整高程及水平偏差、对周边交通进行疏导等措施，保证了施工质量和安全，最终完成了该跨520t钢箱梁整体步履式顶推安装施工。
关键词：复杂路口；钢箱梁；步履式顶推；安装
1.工程背景
工程主线全部采用高架桥，由南向北跨越西影路、乐游路、后村西路、青龙路，桥梁全长1074.78m，双向六车道，单幅设置，正常段桥宽为25.5米。该桥下部结构采用群桩基础+承台+墩柱+盖梁的形式，上部结构采用新型部分敞口式连续钢箱梁。其中第二联（3#墩～6#墩）跨越西影路十字路口，采用的是变截面连续钢箱梁，该联钢箱梁正好处于平曲线段，曲线半径为300m。
西影路十字北接南二环，南连曲江收费站，路口过往行人众多，车流量大，属于曲江交警部门重点关注的路口之一，无法采用封闭路口搭设临时支架吊装拼接施工方案或有导梁顶推施工，经反复研究讨论，最终确定采用带移动支架步履式顶推施工。曲线段钢箱梁采用移动支架步履式顶推施工在国内尚无先例，各级领导都十分重视，项目部先后两次组织专家对施工方案进行评审，局领导和各部门负责人多次深入施工现场进行调研，对方案提出了改进的建议和意见。
2.工程难点
（1）施工现场交通繁忙：西影路十字北接南二环，南连曲江收费站，是西安市东南方向的交通要道；曲江收费站是通往重庆、安康最主要的路口，车流量大；该路口过往行人众多，车流量大，易造成拥堵；同时，该处也是省委、市委出行的重要路口，属于曲江交警部门重点关注的路口之一。
（2）道路地形和线形比较复杂：西影路十字呈两边高，路口低的地势，且十字路口四个方向均不正交，曲江大道与西影路锐角端接近60°，由此导致钢箱梁的线性也出现小角度平曲线，使钢箱梁线性控制难度加大。
（3）地下构筑物种类繁多、分布无规律：十字路口下方地下空间复杂，有西安市地铁三号线、数十条管道、管沟，且盘综错节；其中，地铁三号线沿西影路从东到西穿过此路口，北池头站也位于该路口；地下管线有雨水、污水、自来水、天然气、热力、电力、通信等，且方位和埋深规律性差，给正常施工带来诸多不可预见因素。
3.整跨钢箱梁步履式顶推施工技术
3.1方案简述
第二联跨西影路（4#-5#墩梁段）钢箱梁跨径60m，顶推段长48.8m，在相邻墩柱（3#-4#）之间搭设临时支架并布设胎架，吊装钢箱梁进行焊接，焊缝检测合格并补漆后进行顶推施工。顶推时利用临时支架作为后端智能步履式顶推系统的移动轨道，前端安装移动式支架，支架底部设置智能步履式顶推系统，铺设移动轨道，通过智能步履式顶推设备将钢箱梁顶推到设计位置，利用固定支架油顶微调箱体到设计标高，完成作业。
3.2顶推设备
采用8台250t的步履式自动化顶推设备。步履式自动化顶推设备由机械系统、液压系统、电控系统三部分组成，该设备将滑移面由滑道梁上改到顶推设备内部，大大减少了顶推前进的摩擦力，避免了桥墩或临时支架在施工过程中承受过大的水平载荷，实现真正的自平衡顶推。
（1）机械设备
主要包括上部滑移座构、顶升支撑油缸、纵向顶推油缸、横向调整油缸、底座，通过计算机控制和液压驱动来实现组合和顺序动作，以满足施工要求。
步履式千斤顶基本参数：尺寸：1625mm（长）×580mm（宽）×525mm（高）
重量：740kg
竖向千斤顶顶升吨位：250吨、双作用、位移传感器（测量位移）；纵向千斤顶顶推吨位：50吨、双作用、位移传感器（测量位移）；
纠偏千斤顶顶推吨位：50吨、双作用、位移传感器（测量位移）。
（2）液压系统
①支撑顶升液压系统参数
系统压力：700bar
流量：2.2L/min
支撑顶升油缸：250T，行程200mm，共1台
顶升速度：约 15mm/min；
②纵向推进液压系统参数
系统压力：700bar
流量：10.0L/min
纵向推进油缸：50T，行程500mm，共1个
顶推最大速度：0-310mm/min
③纠偏平移液压系统参数
系统压力：700bar
流量：1.1L/min
平移油缸：50T，行程150mm，共1个
顶推最大速度：35mm/min
④液压泵站系统参数
电机总功率：16.5KW
油箱容积：350L
3.3顶推支架体系
（1）移动支架
移动升降支架及油缸设置：移动支架采用9根Ф325×10组成，横纵梁采用H400×400×13×21的H钢，底部铺δ=30mm的柱脚板，底部安装自动式调整装置，中间连接件为Ф219×10、Ф150×5钢管。钢管不允许出现接口，对局部出现接口的部位四周倍板加强，支架焊缝高度不小6mm。平台支架部分角钢与板连接时，均采用双面焊接。钢管与H钢连接处焊缝质量均按照相关规范要求控制。
（2）平台支架
平台支架设置：平台支架位置根据梁段接口距离进行布置，接口中间处继续布置临时支架，支架间距不大于3米。每组临时支架之间进行连接，支架顶部设置纵向顶推平台。
每组支架采用6根Ф325×10钢管组成，横纵梁采用H400×400×13×21的H钢，底部铺δ=20mm的柱脚板，中间连接件为∠100×10角钢。钢管对接部分，四周采用筋板焊接。支架部分焊缝高度不小于6mm。平台支架部分角钢与板连接时，均采用双面焊接。钢管与H钢连接处焊缝均按照相关规范要求进行控制。
纵梁为顶推设备的行走轨道，安装过程中采用水准仪控制其顶部平整，确保顶推设备顺利通过。每组纵梁由3根H400×400×13×21的H钢组成，底部进行焊接连接，中间进行加劲板支撑，保证强度。
（3）固定支架
固定支架设置：固定支架采用9根Ф325×10钢管组成，横纵梁采用H400×400×13×21的H钢组成，底部铺δ=30mm的柱脚板，中间连接件为∠100×10角钢及H250×250×9×14的H钢。钢管不允许出现接口，局部出现接口四周倍板加强，支架部分焊缝高度不小6mm。平台支架部分角钢与板连接时，均采用双面焊接。钢管与H钢连接处焊缝均需达到要求。
3.4顶推行走路线地基处理及移动支架水平控制
（1）顶推行走路线地基处理
跨西影路十字路口顶推距离约35米，位于西影路十字路口地段，根据路段实际测量数据，顶推行走路段，西影路路段为中间段略高，两侧低，最大横坡高差227mm，最大纵坡高差248mm。为保证移动式支架在行走过程中的水平位移，根据现场实际路面高程，选取最高低点的差值，坑洼处铺设细砂进行找平，顶部铺3m×10m×0.016m的钢板。设备顶部铺设2m×2m×0.05m的钢板，每套支架6块，共计12块。细砂铺设及钢板铺设均紧随顶推施工过程提前进行。
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（2）移动支架水平控制
①在移动支架钢管四周底部安装8台200吨油顶，在行走过程中，当出现路面不平时，四角油顶同时顶升与计算机控制连接自动找平，地势最低处油顶行程伸出最大，保证支架的水平行程。
②移动支架前端四角支架处安装激光水平仪来保证支架的水平。
③根据路面行走路线实测情况，顶推装置及四周油顶西侧行程无法满足，为保证油顶行程，在油顶顶部加设垫梁来消除油顶行程问题。按最高点东侧路面为基准，东侧两条行走路线无需加设垫梁。西侧两条行走路线设备装置顶部分别加设125mm、150mm高度的垫梁。
四角双作用油顶设备高度为395mm，加设垫梁方法同上。
④依据路面实测数据，为保证顶推连续性，设备行程范围采取相关措施保证平整度，四角油顶待顶推装置竖向顶升时，需脱离地面，避免摩擦，保证行走的稳定性。
4.施工过程控制措施
4.1顶推纠偏措施
（1）标记行走路线：顶推段在3#～4#墩柱之间组拼焊接，平台支架搭设按顶推段行走路线设置，根据设计跨西影路十字口段箱体在R=300米的圆曲线上，顶推段行走路线难以保证。为使箱梁顺利顶推就位，顶推段行走路线按直线设置，在跨西影路十字路口地面提前用油漆或反光贴等将行走路线标记出来。
（2）监控点复测、微调：顶推时在5#墩柱架设2台全站仪，控制前进方向，在顶推段前端设置2处红色标记为监控点，与地面共同监测。当钢箱梁将至临时支墩后，通过预设观测点复测钢箱梁空间位置，根据全站仪观测数据在临时支架顶部通过油顶进行微调。
（3）全站仪坐标监测：在箱梁顶推之前，箱梁顶板前端处分别在两侧设置监控点，利用全站仪进行坐标监测，每顶推1m测量一次。钢箱梁在顶推行进中每行进1m横截面方向偏移不应大于1cm，当发现超出此范围时，观测员及时将测量结果汇报总指挥，通过油顶进行横截面方向纠偏后进行推移，如继续有偏移的趋势时，检查箱梁底部顶推装置是否偏离原方向，进行再次调整，直到箱梁按规定线路进行。
4.2顶推施工过程中的控制措施及注意事项
（1）顶推架设原则
①在拼装支架上拼装钢箱梁时，除保证支架有足够的承载力和预留压缩下沉量外，应特别注意钢箱梁的拼装拱度曲线。
②在钢箱梁安装过程中，由于温度变化和支点起落千斤顶，活动支座会沿桥轴方向有较大移动。梁体落于正式活动支座时，其位移量可能超过其设计最大容许偏移量，施工中应避免梁体与支座间有压力时移动梁体，梁体纵横移动时，要使其脱离支座后移动，调整至正确位置后落于支座上。
③临时支墩及墩顶布置，严格按施工设计图纸办理，架设前要进行全面检查。其上均设置水平、中线观测点，随时观测架梁过程中沉陷和变位情况，以便及时调整。临时支墩的标高应考虑钢结构弹性压缩和非弹性压缩的预留量。
（2）纵向顶推作业
①根据工况的支点反力计算摩擦力并与油压表相验证。
②位移观测：位移观测主要是梁体的中线偏移和墩顶的水平、竖向位移，在顶推过程用千斤顶及时调整。墩顶位移观测非常重要，根据设计允许偏位作为最大偏位值，换算坐标，从施力开始到梁体开始移动连续观测，一旦位移超过设计计算允许值则立即停止施力，重新调整各千斤顶顶推力。
③施加顶推力：各顶推力的大小是根据摩阻力的大小调节，并通过油表来反应，选用精度较高的油表。千斤顶、油表使用之前进行标定。
④顶推系统使用前按照操作流程进行调试与试验。
⑤顶推过程中及时对顶推的梁段中线进行测量，将其控制在允许范围以内；如出现偏差，立即调整。
⑥顶推过程中若发现顶推力骤升，应及时停止并检查原因，特别是检查滑板。
⑦顶推时，派专人检查移动支架及箱梁，如果发现移动支架构件有变形、松动、支架与钢箱梁联结处有变形或箱梁局部变形等情况发生时，应立即停止顶推，进行分析处理。
⑧注意顶推过程中顶升力、平移力、下降力的变化。
⑨顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到达设计位置，须在温度稳定的夜间顶推到最终位置，并根据温度仔细计算测定梁长。
⑩最后一次顶推时采用小行程点动，以便纠偏及纵移到位。
（3）同步顶推保证措施
在顶推过程中无法保证摩擦力达到一致，主要通过千斤顶的同步来保证顶推力的一致来减小结构偏转的不利情况的发生。
当顶升千斤活塞伸出将箱梁顶起后，顶推千斤活塞伸出将梁顶推前移，此过程需进行位移同步控制、压力均衡控制、横向调节控制。主控台除了控制所有顶推千斤顶的统一动作之外，还必须保证所有顶推千斤顶每行程的同步。
（4）竖向顶升控制
当竖向顶升千斤顶活塞伸出起顶钢梁时，此过程主控台除了控制顶升千斤顶的统一动作之外，还要通过安装在千斤顶上的位移传感器检测顶升的高度，保证两侧顶升千斤顶的同步。控制策略为以其中一侧为基准，两侧位移差控制在设定范围内，若跟随侧顶升高度较大，则减小该侧比例阀的流量，反之，则增大该侧比例阀的流量。此过程同步精度可控制在4mm之内。竖向顶升千斤顶回缩时，控制策略与顶升时相同。
由于每个千斤顶上安装1个压力传感器用于监控每个顶的荷载。通过现场控制器或主控台上的面板可设定每个受力点的最高压力及同一支架上各受力点之间的最大压差，计算机通过监测各受力点的载荷变化情况，准确地协调整个系统的载荷分配。如果某个受力点的载荷达到设定的最高压力或同一支架上各受力点之间的最大压差大于设定值时，系统会自动停机，并报警示意。
（5）平衡度的控制
每个支架的垫块上安装有1个用于检测箱梁在X轴、Y轴方向的倾斜角度的倾角传感器，通过设定每个倾角传感器在X轴、Y轴方向的的最大倾斜角度，即可控制箱梁的平衡度。若哪个倾角传感器在X轴、Y轴方向的倾斜角度超出设定值，系统即停机报警。平衡度的检测及控制贯穿在整个顶推过程中。
5.施工效果保证措施
5.1梁体控制截面变形及应力监测
为确保整垮梁体在顶推过程中受力均衡、且梁体变形在规范和设计允许范围内，在顶推施工过程中委托第三方监测机构对梁体控制截面变形及应力进行现场监测，并与模拟现场情况的理论计算值进行比较。
（1）变形监测：在48.8m长梁段整体顶推35m到位前、后，对跨中选取的三处观测点位进行了实测，根据实测值与理论值对比分析梁体变形情况。
（2）应力监测：通过监测，在48.8m长梁段整体顶推35m到位后，对梁体跨中截面布设的4处观测点进行了实时观测，结果显示应力实测值与理论计算值较为接近，差异在规范和设计允许范围内。顶推到位后与顶推前梁体相比横向受力发生了较大变化，梁体横向受力不均。针对此现状，参建各方专题会议讨论后确定通过后期在顶推段跨中采取顶升措施，最终将梁体内应力进行释放，消除了梁体内应力不均的现象。
5.2落梁后梁体线型、平面位置、高程测量情况
落梁后对顶推段梁体线型、平面位置、高程进行了测量，测量结果显示，线型、平面轴线和高程偏差均在设计规要求的10mm范围内。
6.创新点及应用前景
6.1创新点
首次将复杂路口变截面连续钢箱梁曲线段多个步履式移动支架与梁体步履式无导梁同步顶推施工工艺用于现场施工：在交通流量非常大的西安市西延路与西影路交叉十字路口利用夜间车辆人流较少时段临时封闭东西向交通，采用多个步履式移动支架与梁体步履式无导梁顶推施工工艺完成了西延路与西影路立交工程主线桥第二联第二跨变截面连续曲线段钢箱梁的安装施工。首次将复杂路口变截面连续钢箱梁曲线段多个步履式移动支架与梁体步履式无导梁同步顶推施工工艺用于现场施工，并取得了圆满成功。为后续同类工程施工积累了宝贵的施工经验，填补了国内外在交通流量大的城市路口对大跨度、大体积、大重量曲线段钢箱梁采用步履式顶推安装施工领域的空白。
创新点：1.复杂路口变截面连续钢梁曲线段顶推施工；2.步履式无导梁顶推施工；
3.多个步履式移动支架与梁体步履式同步顶推
7.结语
通过采用步履式无导梁顶推安装曲线段大跨径变截面钢箱梁施工工艺，与采用传统满堂支架进行大跨径钢箱梁安装工艺比较，对横跨城市交叉十字路口的交通影响由最少20天降低至9小时，大大提高了施工进度，降低了工程安全隐患，节约了施工成本，也为后续同类工程积累了可借鉴的施工经验。
参考文献：
[1]陈恒山.顶推法施工在桥梁工程中的应用[J].中外公路，2006，26（3）：178-180.
[2]张欣禹.悬索桥扁平钢箱梁顶推施工受力分析[J].世界桥梁，2012，40（1）；37-41.
论文作者:查斯哲1,姜楠2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/8
标签：支架论文; 步履论文; 路口论文; 位移论文; 千斤顶论文; 曲江论文; 截面论文; 《基层建设》2018年第28期论文;