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顶推梁施工方法

一、 概况-----顶推施工发展简况
1962年德国教授包尔和弗.雷昂特博士首先提出用顶推方法施工桥梁, 其设想对奥地利阿格尔桥上（Ager）进行研究, 该桥为4跨连续梁, （73m+2×85+36m）。1964年在委内瑞拉卡洛西河桥（caroni）采取预制箱型梁节段, 用预应力联成一体六跨连续梁, 其桥式式为48m+4×96m+48m, 节段长9.2m, 1979年西德特里希登溪谷桥利用顶推技术, 从一个预制厂进行两座相隔不远桥梁联体顶推施工, 即先将两座桥梁梁体结构临时联结为一体, 进行顶推作业, 当靠近预制场一座桥梁抵达桥位后, 解除临时联结, 再继续顶推下一座桥梁。
德国顶推法施工技术利用很好, 在跨越美因河费特霍海姆铁路桥, 顶推长度达成1280m, 重量为425000KN, 跨度由40~61.7m不等并含有一跨152m混凝土拱, 其拱上梁体也是以顶推法施工, 当拱顶推时, 立柱用钢索加固, 并在跨度5/7处挂重KN, 使拱圈受力均衡。另外, 伴随顶推技术日臻完善, 在曲线梁桥, 坡道上桥都得到了广泛应用, 而且成功地在斜拉桥上得到利用。
中国顶推法施工桥梁起步稍晚, 1977年11月建成西延线上狄家河桥是中国第一座用顶推法施工桥梁, 其桥式为4×40m预应力混凝土连续梁, 在预制场生产块件, 现场拼装, 块件长4m。1978年在广东万江大桥上采取了顶推三孔一联共二条撑架式箱型连续梁, 其桥式为40+54+40M, 1980年湖南沩江大桥则采取了并联单点顶推, 其桥式为4×38+2×38。1990年钱塘江大桥成功地完成3联9×32m箱梁单点顶推工作。
多年来, 伴随改革开放大好形势, 铁路和交通运输业在飞速发展, 湖南、 广东、 福建等地相继施工了部分各具特色桥梁, 而江西南昌大桥西引桥顶推梁施工, 则是现在中国节段分划最长（24m）; 单位长度重量最大（达60T/M）; 顶推距离最长（12孔×48m）; 桥面宽度最大（22.7m）; 单箱单室双层桥面桥梁。

中国几座用顶推法施工桥梁技术指标
序号
桥 名
桥 式
顶推长度（m）
节段长度（m）
节段混凝土量M3
单位重量T/M
1
狄家河大桥
4×40
160
4
16
~10T
2
广东九江桥s
40+13×50
690
15
65
12.5
3
江门外海桥E
10×40
400
10
45
12.0
4
江门外海桥W
9×40
360
10
45
12.0
5
钱塘江大桥
9×32
288
12
51
12.5
6
南昌大桥
12×48
576
24
~500
60.0

国外几座用顶推法施工桥梁技术指标

桥 名
顶推桥式
顶推长度（m）
节段长度（m）
节段混凝土M3
单位重量T/M
1
Rarensbosch（荷）
42+6×56+42
420
*15
150
25.0
2
Handsberg（德）
3×88
264
18
108
~15.0
3
Caroni（委）
48+4×96+48
480
9.2
84.4
17.5
4
Chafnpny（法）
35+70+35
140
7.1
22.4
8.0
荷兰Rarensbosch, 通常节段15M, 最长段长19M。
从以上资料比较能够看出: 南昌大桥在顶推梁施工技术上是快速发展一例, 部分关键技术指标, 在中国是处于领先水平, 在世界同类方法施工桥梁中, 也是属于优异水平。
二、 顶推施工方法
伴随桥梁建设事业飞速发展, 桥梁结构不停推出新型式如斜拉桥、 悬索桥。造桥技术也在不停推出新方法, 顶推施工技术就是其中一例。
当桥梁跨越深谷, 不可间断地运输线（铁路、 公路、 河道）; 难以拆迁建筑物（地下设施、 古迹等）; 对施工噪音干扰及公害有严格限制地域, 其它有特殊要求而其它施工方法不可能满足其要求时, 采取顶推施工方法从空中完成跨越作业, 无疑是一个比较理想方法。所以, 六十年代早期在欧、 美部分国家就相继采取此法, 中国在七十年代后期才开始利用这一施工技术, 八十年代才逐步开始推广利用。
顶推法施工除以上关键优点外, 还有:
1、 施工作业场地比较集中、 固定, 所以就有可能有较稳定劳动力组合, 较正确作业程序时间, 便于组织成工厂化生产模式。
2、 所需施工场地部署, 是最经济。
3、 生产集中、 工点集中, 便于管理。对质量有很好控制。
4、 所需机具设备是最少最省, 也能够充足发挥机械使用效率。
5、 在长大桥梁施工中（L＞300m）, 可能是最经济, 最快速。
同任何事物一样, 顶推施工方法又不可能避免地存在部分缺点或不足:
1、 因为是逐段顶推施工, 梁体在不一样应力状态下, 要承受反复应力改变, 为满足这一要求, 梁体内势必需增加钢筋或预应力钢束, 由此而带来用钢量增加。
2、 为适应顶推作业需要, 梁底面应该是平顺, 从现在梁形而言, 只能是等高截面箱梁（单箱或多箱）、 T型梁, 槽型梁。从而引发圬工量增加（截面加大、 自重增加）若采取其它梁形顶推, 其技术难度加大。
3、 若在不一样跨度多跨连续梁上采取此法, 不仅设计工作繁赘, 且在施工中也增加难度。换而言之, 顶推法施工桥梁最好是等跨连续梁（除两边跨）。
4、 制梁场地及设备要求高, 制梁台座基础应该无下沉无变形, 底模刚度要求等, 且应平整。滑道设置要求也高。
5、 对于变坡度, 变曲线半径桥梁上难以施工。也就是说在单一坡度或单二分之一径桥梁上, 用顶推法施工虽有一定难度, 但仍有可能完成施工作业。但在多坡度或多个曲线半径改变桥梁上, 若仍用顶推法施工, 其困难将会大大增加。经济上也是不适宜。
三、 南昌大桥顶推施工
南昌大桥西引桥中有12孔48为连续梁为顶推法施工, 其施工技术另有文章介绍, 现依据完成21个号段, 对以下多个问题处理比较满意:
一、 箱梁制造
1、 台座: 因为本桥箱梁截面大, 节段分划长, 重量大, 最大节段重达1500余吨, 所以, 台座利用了40台41台承台基础, 并增加了四根钻孔桩（共18根φ1.2m）, 台座面积达23.5×25.88m, 基础无下沉变形。上部钢结构支撑经过面板、 纵梁、 横梁、 纵梁等数次分配, 传至基础, 受力均匀。底模面板在滑道部分厚度为20mm钢板, 其它部分为8mm钢板。底层钢结构纵梁, 支承在36台200吨分组串联千斤顶上, 油泵集中控制, 方便于底模整体升降、 脱模及调整。
脱模后梁体支承在12台250吨顶面设有滑道板千斤顶上, 方便于顶推作业。
内模及顶模支承在钢支墩或专门设置车架上, 外模则直接支撑在整体式钢平台上, 用可调撑杆收紧或松开模板。拆模时, 仅拆除内模、 车架、 顶模、 外模随平台升降脱模, 悬臂处钢盒则在每段顶推完成后, 在另外工作平台上拆除。
2、 箱梁混凝土灌注
24m一段箱梁, 一次灌注混凝土达500m3。且每段必遇一个隔墙（墩顶隔墙或跨中隔墙）, 灌注时将隔墙混凝土带后一个节段, 用微膨胀混凝土与梁体同期灌注, 比如灌注第20号节段混凝土时, 灌注第13号节段隔墙。
箱梁混凝土采取一次灌注。其工艺为竖向分段, 水平分层, 由中向外, 由后向前灌注。严格控制配合比, 不一样季节采取不一样配合比和附加剂, 确保混凝土在3一4天达成设计强度90%, 以满足拆模及张拉要求。
3、 制孔
对波纹管制孔, 预以了高度重视, 为确保波管孔道位置除用定位网固定外, 对直线孔道, 曲线孔道则分别采取钢管, 钢绞线, 硬塑管压重方法。混凝土灌注时派专员负责转动, 混凝土灌注完成即时拔出压重物件, 检孔, 发觉问题即时处理。经过上述方法办理后, 有效地克服波纹管上浮或漏浆堵孔现象。
二、 滑道
墩顶滑道必需坚固, 刚性要好, 无下沉及变形, 墩顶滑道用经过刨削35号铸钢垫块, 上盖30mm厚钢垫块并包覆3mm厚不锈钢板, 铺设时用精密水平仪抄平, 误差1mm以内。抄平调整完成, 铸钢垫块下用外能压水泥砂浆。
四氟橡胶板厚10~11mm, 中层夹2mm钢板。其厚度尺寸为3+2+2+3（四氟板+氯丁橡胶+钢板+氯丁橡胶）。尽管对滑道水平度与梁底水平度要求很高, 但在顶推过程中难免碰到正负公差同向组合, 而造成墩顶滑道受力不均, 所以, 四氟橡胶板承压强度选择了较高等级型号, 以避免破损。
四氟橡胶板上留有注油槽, 槽中注入硅脂, 能够大大降低顶推力, 且损耗极少。经上述处理四氟橡胶板在顶推时初始静磨擦系数可控制0.05以内, 恢复后磨擦系数在0.03~0.04左右, 这和相关资料介绍情况吻合, 见图示。
三、 牵引制导技术
多点顶推其本质就是多点同时牵引。南昌大桥多点分布为隔墩设顶, 即每隔一个墩设一个顶推墩, 每墩设6台YC一75一1000水平千斤顶。计算按每顶55吨顶力部署, 磨擦系数按0.065考虑, 牵引索原用32TVD粗筋, 用连接套接长, 因倒粗筋麻烦, 且不能很好利用顶程, 费时费力。后改用4φ12.8钢绞线, 顶前、 顶后配自动工具锚、 方便回顶锁住钢绞线, 使顶推速度大大提升。梁上每24m设顶推锚孔六个, 锚柱插入孔内后安装好钢绞线及锚头, 与墩顶设置六个施力顶架对应安装。
顶推中怎样做到多台顶同时？制导技术关键在哪里？我们标准是“多点、 逐层、 限值助顶、 单点加载主顶”。单点主顶墩设在39号墩（尤其加固墩）, 其它各墩均为助顶墩, 即助顶墩依据以往各段顶推情况计算出磨擦系数, 估算一个此次顶推初始磨擦系数, 设定一个顶力值, 该值应基础靠近滑动时顶力值, 但略小于滑动时顶力值。并使各墩千斤顶基础稳定在这个顶力数值上。而主顶墩在各墩加载完成后再行加载, 此墩顶力值, 可较其它各墩顶力值稍大, 此值加上后, 梁体就应该移动。也就是说, 箱梁移动关键表面在39墩加载时形成主顶。其它各墩仅管在稳表注油, 加载一直受到控制, 不让这些墩顶力之和组成箱梁移动力量。
当梁体移动后, 初始静磨擦逐步转化为稳定后静磨擦, 表现在磨擦系数降低即由0.05→0.04左右或更小。而其它各墩仍然保持原顶力, 39墩则可能较初始顶力要小部分。保持箱梁不停移动, 只需39墩不停加载即可。当顶程靠近1m时, 千斤面回油, 钢绞线利用自动工具锁定。顶头锚片松开, 回油后再打紧顶头锚片, 继续供油, 开始新1m行程。
箱梁顶推时, 在观察站上随时汇报梁体位移情况, 并即时调整, 在墩侧向导向架上不停增减四氟板, 以调整梁体横向位移。尽管梁体有数万吨重, 但调整起来并不困难。
经验表明: 顶推中制导标准是正确, 原理明确, 简单易行, 便于操作, 箱梁移动平稳每小时综合速度1.5~2m, 其位移能够得到±1mm正确控制。
除上述各点外, 对大批量内锚使用, K锚使用, 很好地处理了预应力块件分段和长大钢丝束利用问题, 钢导梁制安, 临时墩设置都很好地处理了起步节段受力和扭转问题。
四、 几点体会
一、 顶推施工方法是一个新造桥技术, 在选择本法施工时, 一定要充足注意到顶推法施工优点, 发挥其专长, 不然将是不经济, 在可用其它方法修建桥梁, 不宜优先选择顶推法施工。
二、 顶推法施工技术是从钢梁架设泄引拖拉发展而来。近些年来, 钢梁安装采取此法降低了, 而预应力混凝土梁采取顶推施工却多起来了。伴随顶推技术发展, 若钢梁再将此法利用起来, 可比以往拖拉做得更灵活方便, 还能够避免混凝土梁部分不足。更充足发挥钢梁特征。
三、 顶推施工方法对于长大桥梁和有特殊要求地方施工很好, 若现场连续制造, 其节段长度宜在12M~24M。节段太短, 工期长, 造价不一定是经济。
四、 在线路侧面设置预制场, 按3~4m一个节段制造, 然后组拼, 在钢丝束部署、 制造工期等方面, 会更合理部分。
五、 对于起步节段, 现在通常采取拼装钢导梁措施来处理最大悬臂时弯矩, 但也可用安装吊索架方法来降低悬臂端弯矩。
六、 通常来讲, 多点顶推优于单点顶推, 因为多点将施力点水平力均匀地分布到各墩（点）, 墩台通常不需作特殊处理。
七、 当梁体顶推到位后, 需顶梁换支座, 以完成所需结构支承形式, 若能将正式支座在顶推前安装就位, 并作为顶推时滑道一部分, 则后期工作将大大简化。并可节省大量临时滑道。
八、 磨擦系数与滑道质量有亲密关系, 滑道越平顺磨擦系数越小（与梁底面滑道处平整度也一样）。
且梁体在墩位上停留时间越长, 起动时磨擦力越大。
九、 伴随科学技术不停发展, 往复千斤顶研制成功, 履带式滑道及电脑应用, 顶推施工技术将会更广泛地使用。
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