中铁二十三局集团第二工程有限公司 黑龙江齐齐哈尔 161000
摘 要：桥梁顶推施工工艺在国内已较为成熟，根据顶推设备的不同，一般分为步履式顶推和拖拉法顶推，这两种顶推工艺都有着各自的优点和缺点。实际施工方法的选择上，根据工程的施工环境、梁体结构形式及工程造价等特点，在保证安全、质量的前提下，选择更为经济、更为效率的施工工艺。本文结合省道齐齐哈尔至富拉尔基高速公路嫩通高速至嫩江大桥段分离式立交桥的工程实例，介绍本工程的顶推施工工艺选择及顶推施工过程中的心得。
关键词：混凝土箱梁；顶推；步履式；拖拉法
1工程概况
省道齐齐哈尔至富拉尔基高速公路嫩通高速至嫩江大桥段工程建设项目是落实黑龙江省推动重点产业园区建设的重点工程，本工程线路走向自东向西，沿线途经昂昂溪水师镇、齐齐哈尔华南新城、大民镇、齐齐哈尔机场等重要经济节点。线路在K8公里处与铁路立体交叉，采用桥梁型式分别跨越哈齐客专铁路、平齐繁忙干线电气化铁路、军事专用线铁路等共七条铁路线，与铁路斜交76度，桥梁全长 566.04m。桥梁全宽29.5m，分设两幅，全桥24跨，共七联，其中主桥跨铁路段第四联为140m预应力混凝土连续梁，其中80m跨铁段采用顶推法施工，单幅梁重约5000吨、宽14.25m，为单箱双室混凝土箱梁，主孔桥面全宽29.5m，桥面全宽24.5m，梁高3.6m，顶板厚28cm，底板厚28cm，腹板厚由90cm变化到60cm，梁顶梁底横向均为水平，顶推就位后，转梁形成桥面2%横坡后安装支座。主桥支座采用铁路常用跨度连续梁球型钢支座(LXQZ型)，梁底纵向竖曲线半径4500m。端横梁和中横梁均采用预应力混凝土结构，端横梁厚1.5m，中横梁厚2.0m；施工缝位置设置1.5m厚顶推横隔板。顶推距离为100m。
2顶推施工方法的选择
顶推施工工艺一般分为步履式顶推和拖拉法顶推，两种顶推方法的顶推行进速度基本相近，但在不同桥梁特点下的优缺点各不相同，本工程在顶推方法选择时进行了多次比选和论证，主要从顶推设备安装、偏位控制、受力情况及经济情况进行比选和论证，最终选择拖拉法作为本工程的施工工艺，具体选择理由如下：
2.1顶推设备的安装
根据本工程的结构形式，结合步履式顶推和拖拉法顶推设备的特点进行比选分析，步履式顶推施工设备的性能与安装工艺根据步履式顶推施工的原理，与拖拉式顶推相比，步履式顶推设备除了需具备水平顶进性能外，还需要设备的顶升能力，竖向顶、水平顶的同步性及纠偏能力，而拖拉法顶推则是采用多台连续千斤顶，布置在一个或多个反力墩上，通过多束预应力钢绞线传动至梁体尾端，配合同步控制系统，实现不间断顶推。
由于本桥梁预应力混凝土箱梁的质量大，单幅约重5000吨，在设置临时支点时，避免集中受力造成梁体损害，在混凝土箱梁预制时，单幅共设置了14个支撑点，顶推到位时最多有效支撑点为6个，梁体在顶推距离100米，顶推全过程中共需经过的有效支撑点数为18个。如选用步履式顶推，则需要至少在18个支点处布置步履式顶推设备，而且所采用的同步控制装置也要将这18台顶推设备覆盖。这样将造成设备倒运、更换和重新连接调试的冗繁工作，加大了设备安装的工作量。拖拉法顶推是采用的连续千斤顶作为整个顶推工艺的动力系统，设备安装在反力墩后，利用钢绞线作为传力装置，同时设置支撑滑道梁，通过在滑道梁与梁底间更换滑板，实现连续行进的顶推施工。两种顶推工艺在设备安装方面的选择上，拖拉法顶推更适合梁体结构较大、支撑点数量较多的施工项目，而步履式顶推则更适合所需支点少，顶推距离短，精度要求更高的施工项目，故在设备选择方面，结合本工程特点，更倾向于拖拉法顶推工艺。
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2.2偏位控制
无论是拖拉法顶推施工还是步履式顶推施工，横向偏位都不可避免，梁体横向偏位将对梁体与桥墩带来一系列安全问题。同时，梁体纠偏也消耗大量工时，影响施工进度。
本桥梁与铁路斜交，斜交角度76度，支撑点布置时，考虑到永久墩的设计情况，采用与铁路平行的布置方式，即在每一个垂直于铁路线路的截面上都不存在两个以上的支点，如采用步履式顶推方法，因其多套顶推设备同步工作，梁体行进方向基本上是按照设备顶推方向进行，再不考虑其他施工误差的情况下，保证顶推设备的同步工作，偏位更易于控制，而采用拖拉法顶推，由于其反力墩位于行进方向的前端，通过多束预应力钢绞线传力至梁尾，以梁尾“单点受拉”的情况下顶推前进，极易造成梁体偏位，因此，采用拖拉法顶推时必须在箱梁两侧设置限位装置，以保证梁体在限位装置的干预下，实现偏位的可控。
因此，从梁体偏位控制方面，步履式顶推施工工艺要优于拖拉法顶推施工工艺。
2.3受力情况
本工程顶推预应力混凝土箱梁的支撑点及顶推设备的布置都在箱梁腹板位置，本工程的预应力混凝土箱梁的腹板钢筋、预应力进行加强设计，无论是步履式顶推还是拖拉法顶推，在顶推全过程中，梁体都将不停的进行体系转换，这对梁体的质量控制成为了难点，经研究，步履式顶推施工时，需反复将箱梁顶起、落下。在此过程中，箱梁底部 将承担较大的来自千斤顶的顶升力与临时墩的支撑反力。而本工程顶推梁体为混凝土箱式薄壁结构的箱梁。顶推过程中，箱梁的支撑位置不断在竖向千斤顶与临时墩垫梁上转换，支撑点也随着顶推进程在不断变化。同样，拖拉法顶推工艺，在梁体顶推行进的全过程中，支点位置不断变化，较步履式顶推工艺的反复顶起、落下的情况稍有好转，但因施工中可能存在的如梁底不平顺、滑板损坏、单支点脱空等情况，同样会造成受力不均衡。因为从梁体受力情况分析，两种方法并无太大差别，而梁体受力情况的控制应从顶推设备的同步、预制梁梁底平顺度控制和细致的施工监控方面进行控制，以确保梁体质量不因顶推施工造成影响。
2.4经济情况
结合本工程的实际情况，对两种顶推方法的所需资金投入进行对比分析，步履式顶推施工所需投入步履式顶推设备18台，同步控制系统为保证18台设备的完全同步，而本桥梁顶推需跨越运营铁路，故需要至少两套的同步设备；拖拉法顶推工艺因本桥质量较大，共设置了两台350吨的连续千斤顶和两台250吨的连续千斤顶及配套的预应力钢绞线和一套同步控制设备，并在18个支撑墩上设置滑道梁及大量用于顶推时更换的滑板，同时为保证偏位的控制，在箱梁两侧共设置18个可实现纠偏功能的限位装置。
经分析，步履式顶推工艺所采用的设备相对完整，省去了滑道梁、限位装置等临时结构的设置，但因所需步履式顶推设备需要的数量很多，其每套设备的造价又相当高昂，而拖拉法顶推虽然投入了更多的临时结构设施，但整体的投入的经济性要优于步履式顶推。
结 语：
本文结合工程实际，对目前较为常用的两种顶推方法进行了比较，从设备安装、偏位控制、受力情况及经济情况进行了分析，针对这两种不同的顶推工艺和本工程的实际应用，最终选用拖拉法顶推作为本工程的施工工艺。步履式顶推施工工艺，较为适合顶推结构整体性一般、顶推距离较长、顶推精度要求更高的工程，如房屋搬家、分节顶推式桥梁、钢箱梁和小体积预应力混凝土箱梁等，而拖拉法顶推施工工艺较为适合顶推结构线性、顶推距离较短、配合临时设施能够有效控制顶推行进方向的工程，如混凝土箱梁的顶推施工、钢箱梁、钢混箱梁顶推施工等。随着桥梁建设技术的提高，设计、施工能力的不断改进。在未来，顶推配套设备将更加先进，顶推施工工艺也将日益完善。
参考文献：
[1]武永生. 预应力混凝土梁拖拉法顶推跨越京广铁路施工工艺[J].公路桥梁，2016.66期
论文作者:佟强
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/21
标签：步履论文; 拖拉论文; 设备论文; 预应力论文; 工程论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 《工程管理前沿》2019年第04期论文;