750m预应力曲线箱梁多点顶推工法.docx
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750m预应力曲线箱梁多点顶推工法
7×50m预应力曲线箱梁多点顶推工法
中铁一局桥梁处
执笔：
崔科宇
蒋国富
7×50m预应力曲线箱梁多点顶推工法
中铁一局桥梁处
一、前言
二、工法特点
三、适用范围
四、施工工艺
㈠工艺原理
㈡工艺流程
㈢关键技术
㈣施工要求
五、机具设备
六、劳动组织（顶推部分）
七、质量控制
八、安全措施
九、经济效益分析
十、工程实例
一、前言
近几年随着桥梁建设的发展，国外顶推技术日臻完善，顶推方法在曲线上、坡道上的桥梁都得到了广泛的应用，还成功的运用在斜拉桥上。
目前在我国，中等跨度预应力砼连续箱梁的顶推架设也已成为一个重要的发展方向，并且形成了自己的施工方法，但上述工法仅适用于直线桥梁；与直线梁相比，曲线梁顶推技术的难点和关键是制梁台座的布置、内外模型的设计及梁中线纠偏等。
1999年9月我处承建的甘肃省境内柳高速公路CL8合同段内的太平沟大桥，是国内总长最长、跨径最大的曲线连续顶推箱梁，全长358.8m，平曲线半径R=1380.965m，上部结构为7孔50m一联的双幅预应力砼连续箱梁。
这项技术于2001年12月通过专家技术鉴定，评定该项技术达致国内领先水平，可推广应用，并已申报工程总公司科技进步一等奖。
故将该项技术总结形成工法。
二、工法特点
1．由于顶推力远比梁自重小，所以顶推设备轻型简便，不需大型的吊车，架桥机等吊运机具。
2．不影响桥下通航或行车，对工期紧张、梁部需进入冬季施工的优点更为明显。
3．施工安全、干扰小，可节约劳力，减轻劳动强度。
4．现场制梁，工厂化施工，质量容易控制，施工不受场地、地形的影响。
5．连续顶推设备自动化程序高，循环周期短，施工进度快。
6．采用整体滑移式外模和内模预制梁段，施工简便，可降低劳动强度，确保外观质量。
三、适用范围
1．适用于跨度50m以内，平曲线半径R≥1000m的公路、铁路等高度预应力砼箱形曲线连续梁。
2．适用于跨水、跨谷、跨公路、跨即有线及城市立交桥。
当要求施工不影响桥下通航和交通时，本工法更显其优越性。
3.顶进速度适用于ν≤5m/h。
四、施工工艺
（一）工艺原理
在台后路基上或临时支墩、落地墩上建制梁场，场内设制梁台座，在所有的墩（含临时支墩）台顶部设张拉千斤顶及曲线线型控制和纠偏的装置。
在制梁场的预制台座顶部，桥的墩台及临时支墩顶部设滑道。
在制梁台座上，分段预制梁段，分段张拉，多点同步顶推梁体，同时调整梁的曲线线型，直至全联梁顶推到位，解除顶推过程中的临时设施连接，安装起梁设备。
工艺原理如图1。
（二）工艺流程
顶推工艺的具体流程详见下页的工艺流程图。
（三）关键技术
1．制梁场布置
在0#台与1#墩之间左右幅各设一临时支墩。
作为拼装导梁和箱梁顶推的过渡墩，在0#台后设预制台座，台座间采用系梁连接，各台座均放顶推滑道。
左右幅预制均以此方式设置。
左、右幅梁场中线应与各自相应的线路中线重合，制梁台座滑道顶标高应依据各墩滑道顶标高加线路纵坡设置。
如图2。
曲线箱梁顶推施工工艺流程图
观测、纠偏
落梁
起梁、拆除滑道、安装支座
全幅梁顶推就位
阶段顶推箱梁就位
千斤顶连续顶推
启动主控台
液压站调压
液压站与主控台联网
启动液压站、张拉钢绞线
液压站就位、安装顶推钢绞线
安装拉锚器
张拉预应力筋
拆除梁段模板
养护、等强
砼浇筑
浇筑
顶板钢筋绑扎
顶板波纹管、锚垫板、钢绞线安装
立内模
底板波纹管、锚垫板、钢绞线安装
底、腹板钢筋绑扎
放置台座滑道滑板
底模就位
安装台座滑道
预制场台座施工
梁场地基处理：
由于梁场地基处于深达40米湿陷性黄土地层上，在梁场基础上完成大吨位箱梁梁端的预制，地基处理是关键，应根据梁场的地质情况采取换填强夯、施喷桩等加固方案，对深达40m以上的湿陷性黄土地层还可采用钻孔桩基础加固，桩与桩之间采用系梁连接，系梁以外采用扩大浅基础。
预制台座定位：
对于曲线顶推桥梁来说，稍有偏差，就会对箱梁的就位、受力造成很大的影响，故预制台座的定位准确度很重要。
首先应对预制台座进行定测，然后在预制梁场布置一个三角网进行监控。
为保证预制台座施工精度每隔一跨对预制台座应重新定位一次。
2．外模、内模及底模设计与施工
a.外模设计
采用滑动式整体外模，即将外模置于两台台车上进行纵向移动，横移由台车的滑道完成。
支架横、纵向均为整体桁架结构，外模用可调丝杆上下调节。
保证外模标准节段每节段接长时模板应与已制梁体有至少0.1m的搭接长度。
加工时应按相应曲率放样、组拼焊接，平整度及质量应符合相应规范及技术要求。
外模连接处及与底模的连接处均设“U”型橡胶条以防止漏浆。
上下口每0.9米设一根拉条。
b.内模设计
根据箱梁内部尺寸及操作难度，首段采用支架配组合钢模。
其余梁段采用整体桁架式内模，整体桁架式内模由主桁架配以方木和组合模板组成，加厚区及特殊位置模板特制。
c.底模设计
采用分块活动底模，在相应滑道位置滑板与底板面板平齐，并保证接口严密平整。
支点采用可调丝杆以升降底模,底板两侧设“U”形橡胶条与侧模接触，以防漏浆，两侧固定侧模底口的拉杆均固定于底板上，防止内模上浮的丝杆穿过底板固定于底板加劲上。
内模、外模、底模横断面布置如图2。
3．滑道系统
滑道、滑板：
在满足顶推工艺的前提下为了降低最终落梁高度，可采用格构式铸钢滑道。
顶推前各墩台支座必须就位并将支座上、下钢板临时焊固，以保证在顶推过程中不产生相对位移。
箱梁到位后解除焊固，顶推滑道设置在两支座钢板上。
如图3。
箱梁顶推过程中，一个滑道上应放置聚四氟乙烯滑板的数量由计算确定，以保证有足够的承压面积。
滑板上抹一薄层黄油或铅粉可大大降低顶推力，且损耗极少。
后拉锚器：
拉锚器采用下端开口式，安装拖拉钢绞线时可先在地面将其后端工具锚、锚板装好，通过引绳将钢铰线两端提升到位并锚固。
如图4。
4．顶推设备
根据当次顶推的全部重量及设计滑道各支点顶推静摩擦因数计算出连续梁顶推所需要的顶推力，从而确定顶推千斤顶的数量，并按各墩允许推力确定各单顶的顶推力值及油表读数。
可选用ZLD自动连续千斤顶。
5．导向及纠偏系统
为了防止箱梁在顶推过程中发生较大的横向偏差，在各墩均设置拆装方便的纠偏装置，纠偏装置由顶塞、32T螺旋顶及纠偏座组成，以控制主梁平面位置。
导向措施必须在梁体顶推过程中实施，禁止梁在静止状态下横移。
纠偏装置如图3。
6．顶、落梁
（1）准备工作
设备检修：
最后一次顶推前一个月完成设备检修工作，并应配备足够的液压设备易损件。
设备安装：
设备检修完成后应尽快将其安装至设计位置。
为防止墩顶盖梁倾覆，落梁千斤顶应在支承垫石前后交错布置。
图6：
盖梁顶落梁千斤顶平面布置图
设备试运行：
检查各顶位置将梁整体顶起2cm千斤顶的最短行程，据此计算千斤顶顶面需垫起的高度并准备好钢板或平整的滑板，以将千斤顶的起落梁行程达到满足施工要求的最小高度，同时千斤顶行程不得小于15cm。
设备周转：
起落梁的液压设备可配备一套，左右幅周转倒用。
箱梁顶推就位后应尽快完成：
临时墩、纠偏器、顶推顶的拆除及滑道钢支撑的割除。
滑道横移准备：
考虑到起梁后滑道横向移动的应要，各墩台的双向支座上下板需作横向临时固结措施（可利用支座上下板侧面的生产吊装孔）。
并应提前准备好倒链或千斤顶、垫木等滑道横移工具。
（2）控制参数
支点反力：
根据箱梁的实体体积计算各跨自重，将自重在跨内简化为均布荷载，根据连续内力计算程序计算出各支点的支力。
顶升油压：
根据各支点的反力及千斤顶的油缸活塞面积计算各顶在箱梁顶升时所需的控制油压。
（3）控制原则
由于连续箱梁起落时可能引起附加支反力，所以应根据施工发生的实际采取相应的调节措施，以保证液压设备的工作安全系数。
①各墩台的千斤顶油压应分级分步骤逐次加升到设计值。
②当各顶均油压均升至计算值以后，检查各墩顶箱梁底面与滑道的接触情况。
③如果箱梁底面与滑道的接触同时分离或仅有部分墩台处箱梁底与滑道分离但箱梁继续升起一定的高度时各墩千斤顶油压没有超规的变化，应严格按照既定程序进行下一步起落梁操作。
⑤如果箱梁继续升起过程中某千斤顶油压出现超规的现象，应立即停止该顶的升起操作，仅对其余顶按步骤操作将箱梁升起，直至各顶油压均符合计算要求后，即可对所有顶进行下一步既定设计升落梁操作程序。
（4）操作程序
起梁：
起梁时，必须严格把握控制参数允许范围。
每一步骤完成以后应及时加高保险钢板，并填写记录表格，出现特殊情况立即报告总指挥。
起梁后应及时拆除支座顶的临时滑道。
支座上下板纵向对位：
考虑到温度对桥梁伸缩的影响，落梁的最后环节应安排在温度比较稳定的时间段内，在箱梁底面与支座上板之间必须根据现场实时温度计算确定对应支座上下板纵横向的位置。
横向计算位移很小，使支座上下板横向中心线对正既可使其竖向重合。
支座的上下板纵向中心线应根据实测温度按下式计算、列表并由总指挥按表统一选取相应偏移值对位。
其计算公式如下:
△L=α·△T·L0
式中：
△L—桥梁长度变化（mm）
α—平均线胀系数；混凝土取1.0×10-5；
△T--温度变化范围（℃）；根据兰州地区的实际情况取为-20℃-40℃；
L0—桥梁起始温度（10℃）下计算长度。
落梁：
落梁与起梁的操作要求相同，重点由油压控制转向行程控制。
落梁时每次高度误差在下次降落时进行调整，且每次误差或累积误差不得超过5mm。
7．施工控制
（1）变形测控
箱梁挠度：
导梁上墩台前，在导梁两片主梁下方各用一台50T螺旋千斤顶将导梁顶起，螺旋顶与导梁底面设置稳定可靠的滑动面（可采用四氟滑板）当导梁底高出滑板标高后即可继续顶推。
箱梁、钢导梁前端及箱梁梁跨中在顶推过程中均应进行挠度观测，如有与计算不符时应报知相关部门并查明原因。
墩身变形：
根据箱梁的实际位置，计算出各墩顶反力，再根据该墩的容许水平拉力，以规定各墩千斤顶供油压力允许范围。
（2）同步控制
每次顶推前均应对设备进行检查，使信号线、油路无障碍，油泵供油量相同，各墩、台油顶行程基本相等。
顶推前各墩根据油压控制范围调整油泵节流阀，保证箱梁所受拉力分布合理且不超过所有结构的容许受力。
（3）中线控制
箱梁顶推中线控制的重点应该在梁头和梁尾，以保证箱梁的整体线形，每次顶推结束以后应及时检查记录各墩顶箱梁底板中线的实际偏差，为下次顶推时中线的调整提供依据。
（4）施工记录
顶推施工全过程应进行详细记录。
记录应包括水平千斤顶启动和正常油压、每一行程及每一箱梁段施工周期、顶推时间、箱梁中心线与理论中心线之间偏差、导梁前后端竖向挠度、墩顶水平位移等。
（四）施工要求
1．顶推前应将千斤顶的出力分成几个级，以在控制台上随时调整顶力的等级，控制顶的出力大小。
2．由于多点顶推水平力分散在各墩、台上，需设置中心控制台，使各墩上的水平千斤顶的运动协调同步。
3．钢铰线均应预拉，以保证各顶的每根钢铰线受力均匀。
4．顶推过程中要及时喂送聚四氟乙烯滑板，不得有脱空现象。
5．每次顶推完毕，箱梁纵轴线必须在设计位置上，梁后端的横截面应处于制梁平台的横向正确位置上。
当其纵轴线偏离设计值1cm时，必须进行纠偏。
6．顶推前技术人员对箱梁位置进行准确放线并在墩顶面设置观测仪进行梁横向位置观测，发现偏差及时调整。
8．及时调节预制梁的纠偏装置，以保证顶推梁的后端与下节预制梁段前端对齐，避免两节箱梁砼错位。
9．顶推过程中应随时检查各墩顶的水平位移，若出现异常，应立即停止顶推。
待采取了相应措施之后方可继续顶推。
五、机具设备
主要设备配
序号
使用项目
名称
数量（台）
备注
1
混凝土施工
钢筋截断机CJ40-A
1
2
钢筋弯曲机GJB7-40
1
3
慢速卷扬机1.5T
2
4
交流电焊机
6
5
钻床
1
6
汽车吊16T
1
7
搅拌机JZ750
3
两台配自动上料、一台备用
8
发电机200Kw
1
9
砼泵车HB30
1
10
电动偏心插入式振动器ZP25
6
振动棒另多配备
11
附着式振动器ZF11
32
12
张拉
GYJA型挤压器
1
13
500T张拉千斤顶
4
14
250T张拉千斤顶
2
15
ZB4-500超高压电动油泵
6
16
60T张拉千斤顶
1
17
压浆
UB30型灰浆泵
1
18
HJ300B灰浆搅拌机
1
19
顶推
50T螺旋千斤顶
16
20
ZLD1500自动连续千斤顶
7
21
ZLD自动连续顶推系统总控制台
2
22
ZLDB自动连续顶推系统配用泵站
7
23
落梁
YSD500落梁千斤顶
4
24
YSD800落梁千斤顶
14
六、劳动组织（顶推部分）
连续顶推人员配备
序号
分工
人数
备注
1
工地负责人
1
2
施工总指挥
1
3
施工负责人
3
4
技术总顾问
1
5
技术负责人
1
6
安全负责人
1
7
质量检查员
1
8
跟班技术员
3
9
专职电工
2
10
喂接滑块
8-22
随梁长增加而增加，同时负责纠偏
11
主控制台
1
12
各站控制台
1~6
随梁长增加而增加
13
控制观制员
4
ZLD1500千斤顶安装、左右间周转
14
施工负责人
1
15
倒顶作业员
7
七、质量控制
1．质量标准
根据《公路桥涵施工规范》（JTJ041-2000）和《公路工程质量评定验收标准》（JTJ071-98）及其他有关规定，制定质量标准如下：
（1）箱梁几何尺寸必须精确，其误差不得大于±5mm，相邻梁段中线夹角不得大于1。
（2）预应力管道偏差梁长、梁高方向各不大于30mm、10mm。
（3）顶推梁段尾端的整体不垂直度不得大于3.5mm。
（4）预应力束张拉实行张拉力和伸长量双控，实际伸长量同理论值比较，误差不得超过+10%和-5%。
（5）张拉时预应力筋两端回缩量之和不大于8mm，滑丝断丝总数不超过该断面钢丝总数的1%，且一束内断丝或滑丝不超过1丝。
（6）阶段顶推结束时，箱梁首尾横向就位误差不得大于2mm，梁尾纵向就位误差不得大于±5mm。
（7）全联梁顶推到位时，箱梁中线偏差不得大于10mm。
（8）滑道顶面标高误差不得大于±2mm，同墩滑道顶面高差不得大于±1mm。
（9）制梁台座滑道和底模接缝处错台不得大于2mm。
（10）梁底标高误差不得大于±2mm，导梁拼装中线误差不大于5mm，纵、横向底面高程不大于±5mm。
2．质量控制措施
（1）建立可靠的质量保证体系，开展全面质量管理活动，各工序指派专人负责，技术人员跟班作业。
（2）顶推精度的控制
①箱梁中线的控制。
每段梁砼浇筑前用经纬仪检查顶面中线与底面中线的偏差，其横向误差不得大于5mm，顶推前在梁段顶面作3个中线点，Zxi，在各墩台标记梁底边线BX位置。
顶推过程中以梁底边线与其理论投影线BX的实际关系指导纠偏，不间断进行，使箱梁首尾中线偏差控制在4mm范围内。
最后就位时箱梁首尾中线偏差控制在2mm之内。
每次顶推结束时测量箱梁的顶面中线状态图，将箱梁的顶面、底面实际中线及设计中线相比较，分析箱梁中线的偏差情况，确定下一步施工箱梁中线的控制方案，使箱梁的实际中线绕设计中线左右摆动，避免出现大弧形，以免影响顶推施工的正常进行。
②箱梁截面位置的控制。
阶段顶推就位前，在箱梁侧面投影线上作明显的标记，并设专人观察，控制箱梁纵向准确就位。
根据每次实际行程调整梁段尾截面位置，每制四段梁测量一次梁长和跨度，以保证梁底支座预埋件位置正确。
（4）防开裂措施
①提高滑道的制作精度，严格控制滑道标高。
②提高模板制作精度、梁底平整度。
新制梁段顶离制梁台座后，设专人负责箱梁底板的修整、打平。
③严格控制梁段制作质量，确保砼的各项指标和施工质量。
八、安全措施
1．各墩顶均设栏杆、安全网。
2．顶推中注意观察导梁及滑道变位情况，发生异常及时加固。
3．起落梁时，要注意保险钢板的弹性变形、梁变形的“滞后”现象。
4．预应力筋张拉的安全措施。
九、经济效益分析
1.施工进度快。
以柳高速公路CL8合同段内的太平沟大桥为例，创造了一个月内完成10段梁，单段周期5天的好成绩。
2．采用梁底单点顶推代替腹板双点顶推、多墩顶推充分利用了各桥墩墩顶容许承受水平力的潜在能力，避免了设置大吨位顶推锚固设施，节省了牵引千斤顶、牵引钢绞线、拉锚器及相应预埋件共计24.5万元。
3．采用普通精加工钢箱结构配合普通机械千斤顶的面接触式纠偏装置代替橡胶滚轮与大直径可调丝杆结合的线接触式纠偏器，节省成本3.2万元。
4．以铸钢格构取代钢板加工式滑道，减小了滑道自重、降低了落梁高度，节省钢板及加工费用共计12.4万元。
5．箱梁内、外模型采用整体滑移式结构，节省材料、人工费用约7.5万元。
十、工程实例
柳高速公路CL8合同段内的太平沟大桥，主跨为2幅7×50m预应力砼连续箱梁，设计要求用顶推法施工。
该桥是我国目前用顶推法施工的公路桥梁中跨度最大、单幅顶推重量最大的曲线连续梁桥。
中铁一局集团有限公司桥梁工程处应用本工法，根据现场的实际情况，在工期紧、任务重的情况下，合理组织、精心施工，制定了单向多点连续顶推的施工方案。
该方案的采用，实现了顶推的全自动化，安全可靠，保证了质量。
顶推速度得到了明显提高，既保证了工期，又节约了资金，得到了业主和地方政府的肯定；先后受到甘肃省电视台、兰州市电视台、兰州晚报、西部商报等多家新闻单位的采访和报道，为处赢得了显著的经济效益和社会效益。
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