浅谈简支系杆拱带拱顶推施工方法

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摘要：顶推施工方法是针对桥跨下部有不能拆迁或无法拆迁的建（构）筑物不可进行正位制作或拼装的工程施工，或桥下净空及桥面高度有较为严格要求的较大跨度桥梁的施工特点。顶推施工过程中，梁体重量通过滑块作用于支撑墩上，由墩身传至承台和基础上。箱梁上设置千斤顶反力座。待简支系杆拱拼装施工完毕以后，通过千斤顶拽拉与梁体相连的钢绞线，克服滑块与滑道板之间的摩擦来达到梁体向前顶进的效果。

关键词：简支系杆拱钢管拱拼装带拱顶推

中图分类号：U445 文献标识码：A

1工艺流程

临时结构施工箱梁施工系杆拱施工顶推施工调整拱肋安装精度拱肋混凝土浇筑吊杆张拉落梁施工

2操作要点

2.1临时结构施工

2.1.1临时墩布置

参照结构最大悬臂的控制要求及顶推重量要求根据现场实际情况布置临时墩。临时墩基础采用钻孔灌注桩，承台采用钢筋混凝土承台，墩柱可根据工程实际情况选择钢结构或混凝土结构，墩柱之间设横向、纵向连接及系梁，墩顶设置滑道，系梁上设置千斤顶反力座。

组合墩承台以原主墩承台一步台为基础扩大二步台，并在扩大承台上预埋钢管柱拼接法兰。临时墩基础采用独立式钢筋混凝土矩形承台。临时墩与永久墩之间采用直径300mm圆管、40工字钢连接形成受力整体。临时墩及组合墩钢管内灌满粗粒砂。

2.1.2滑道布置

滑道分为上滑道、下滑道和滑板。上滑道为梁体底板，在所有临时墩及组合墩上各布置两排下滑道，下滑道宽0.8m，长根据实际情况确定，一般为2.0～4.5m。

下滑道为箱式结构，由20mm、30mm厚钢板焊接而成。临时墩位置滑道与临时墩墩顶焊接固定；组合墩位置滑道与组合墩上盖梁焊接固定。

滑板采用橡胶聚四氟乙烯板，滑板下表面为四氟板，四氟板与下滑道上表面的不锈钢板密贴，滑板上表面为橡胶板，橡胶板与梁底密贴。

图2.1.2-1滑道布置图

为减小四氟滑板与下滑道间摩擦系数，在下滑道上铺设3mm厚不锈钢板，不锈钢板表面粗糙度为Ra12.5μm，单幅下滑道每断面设置两道，滑道纵向两头各长出滑道20cm，并做15%的坡度，便于喂入滑块。

因箱梁混凝土直接浇筑在滑块上，为保证滑道板之间不被灰尘、水及灰浆污染，滑块顶用0.5mm厚铁皮覆盖严密。滑道钢板纵向两侧15%斜面处填干硬沙（以利于拆模后能顺利掏出）并保证柔性支撑比刚性支撑侧高10-20mm，以保证梁底的平顺。

顶推过程中滑板下表面均匀涂抹一层硅油，以减少四氟板与不锈钢板间摩擦系数。

图2.2.1-2滑道构造图

2.1.3导梁布置

根据顶推过程中，箱梁的最大悬臂，确保梁体内力在允许范围内，在箱梁设置前端、后端钢箱导梁。导梁分三段加工，前段、尾段及预埋段，预埋段预埋入梁体为1.5m，导梁底面与箱梁底面混凝土齐平。根据设计要求计算在顶推最大悬臂时导梁及混凝土梁的挠度为，一般在导梁前端1m范围设置10%斜坡，以便导梁能够顺利滑动至滑道上面。

导梁安装前利用碗口式脚手架搭设施工平台，在平台上利用工字钢横向设置5道支撑，单个导梁构件吊装就位后进行临时固定，待导梁相邻部分构件吊装就位后人工利用导梁连接件将两构件横向连接，以防止导梁过高发生横向倾覆，横向连接成一个整体后在利用手动葫芦进行横向移动，以便完成导梁安装。

2.1.4横向限位装置安装

为防止梁在顶推过程中出现过大的偏斜，在临时墩及组合墩上安装导向装置，限制梁的横向移动。横向限位装置由限位后背、限位千斤顶及限位滑块组成。

图2.1.4-1限位器布置图

箱梁在顶推过程中，由技术人员时时观测梁体横向偏移，发现横向偏移量大于5cm时及时通知纠偏工作人员进行横向纠正。箱梁横向纠偏工作需在梁顶推过程中进行，如果偏移量过大则需要停止顶推进行纠偏，横向偏移量在5cm以内箱梁可以继续顶推。

2.2箱梁施工

2.2.1支架搭设

支架基础处理：承台基础分层夯填至原地面标高，支架范围内振动压路机压实，压实度不低于93%，承载力不小于200kPa，然后铺设20cm厚C15作为满堂支架基础。

梁体现浇满堂支架采用WDJ碗扣钢管支架，立杆间距为30×60cm、60×60cm及60×90cm，水平横杆步距为1.2m，在脚手架两端和中间每隔5m设置一道剪刀撑，且联系3～4根立杆，并与地面成45°～60°夹角，以保证架体的稳定性。支架每侧宽出梁体1.5m左右，作为作业平台，并设高1.2m，全密封防护网。

2.2.2模板施工

主梁模板采用竹胶板，配阴阳角钢模。竹胶板外侧采用5cm×10cm方木间隔10cm，梁肋外设10×10cm肋木，底模下采用15×12cm的承重方木，选用Φ16mm精轧粗螺纹钢筋加固。底模、侧模和内模都采用10mm厚的竹胶板；底模下面采用15×12cm的承重方木，和一层10×10cm肋木，先纵向再横向，采用顶托调节底模标高；腹板内外采用对拉螺杆进行加固；箱梁内采用满堂碗扣式支架支撑内模结构。模板一次加工成型，施工期间不倒用。拱脚施工采用定做钢模。

混凝土浇筑完毕达到100%时才允许拆除内模、顶模及翼板脱模。梁体混凝土强度及弹性模量达到100%以后开始张拉，各节段预应力束张拉完成后，开始进行其它模板拆除。

2.2.3钢筋工程

由于拱脚断面连续变化，拱脚纵向钢筋的平面位置及高度均；连续变化，每根箍筋的形状均不相同。为保证钢筋下料的准确，在加工钢筋前计算好每根钢筋的详细尺寸及长度，半成品、成品钢筋分类分型号堆码整齐并绑好标牌。

钢筋在统一地点加工成型，运输到位后，利用汽车吊机提吊至施工作业面，其安装顺序如下：

1、底模就位后，绑扎腹板箍筋，绑扎底板下层钢筋网。

2、安装底板管道定位网片。

3、绑扎底板上层钢筋网，锚垫板螺旋筋，安装波纹管，上下层钢筋网采用Π型钢筋垫起焊牢，防止人踩变形。

4、绑扎腹板钢筋，安装竖向预应力管道、预应力钢筋及锚具，用定位钢筋网固定牢固，再绑扎腹板下倒角斜筋。

5、绑扎顶板和翼缘板下层钢筋。

6、安装拱脚钢管的骨架支撑及拱脚段管，安装时控制好钢管的平面位置及倾斜角度。

7、安装顶板管道定位网片，顶板锚垫板及螺旋筋，穿顶板波纹管。

8、绑扎顶板上层钢筋，用Π形立筋焊在上下网片间，使上下网片保持规定的间距。

9、绑扎顶板桥面系预埋钢筋。

10、绑扎拱脚钢筋，先绑扎拱脚拐角部位的主筋及箍筋，以形成骨架在绑扎其他部分的主筋及箍筋，绑扎过程中要控制好每根钢筋的位置。

梁体钢筋最小净保护层除顶板顶层为30mm外，其余均为35mm，绑扎铁丝的尾段不应伸入保护层内。垫块采用与梁体同等强度的混凝土垫块，保证梁体的耐久性。

所有梁体预留孔处均增设相应的环状钢筋，桥面泄水孔处钢筋可适当移动，并增设斜置的井字型钢筋进行加强。采用垫块控制净保护层厚度时，垫块采用高性能混凝土垫块，按照每平方不少于4个，呈梅花形布置。

2.2.4混凝土施工

混凝土用泵车浇筑，浇筑时箱梁分三段浇筑，先中间段后两端分次浇筑。每段浇筑按底板、腹板、顶板、拱脚的顺序一次浇筑一段。由于拱脚处的钢筋非常密集，施工时采用小粒径自密实混凝土进行施工拱脚浇筑施工，并用附着振捣器和插入式振捣棒配合振捣。浇筑时特别注意将拱脚处的混凝土振捣密实。派专人负责箱梁的抹面、收浆、压光、拉毛。

2.2.5预应力施工

梁拱组合体系，主梁梁体采用二向预应力体系。由于钢筋、管道密集，如钢铰线管道与普通钢筋发生冲突时，进行局部调整，调整原则是先普通钢筋，后横向预应力钢筋，保持纵向预应力钢筋管道位置不动，横向预应力钢筋张拉槽处的梁体可切割，张拉完成后焊接恢复。梁体浇筑时加强振捣，防止产生空洞或漏振。

2.3系杆拱施工

2.3.1拱助制造拼装

1、钢管拱采用多段拼装的施工方法。管拱的钢结构由具有相应资质的工厂加工制造。所有管节均采用直缝焊接（坡口焊），焊缝等级为1级。卷管方向与钢板压延方向一致，管节与构件制作标准及精度按照国家规范要求，组装允许偏差按《铁路钢桥制造规范》（TB10212-2009）办理。

2、钢管制作工艺流程。拱助钢管轴线折线成弧，在钢管拱助加工制作前，制造厂家应根据施工图绘制钢结构件放样图及焊接工艺流程图。

2.3.2钢拱的安装平台

拱肋的拼装平台采用碗扣式脚手架搭建在拱下的混凝土箱梁上，在每段拱肋下面设四个临时支点，用于临时支撑钢管拱。每个临时支点上设骨架固定拱肋防止拱肋发生位移或旋转。调整好各个支点处的千斤顶的位置及高程，千斤顶位置与拱肋中心轴线重合，以备架设拱肋的定位使用。

2.3.3拱肋吊装

1、吊车支好，试吊后，方可投入使用。

2、拱肋吊起后，水平提升、平行移动，吊装到临时支点上方后两处吊点开始调整使拱肋就位。

3、由于拱肋底面是一个曲面，拱肋放在临时支点上会下滑，为了解决这个问题，在安装拱肋前在临时支点的位置焊接防滑挡块，并在拱脚前的拱肋接口处焊接导向钢板，在安装拱肋时可直接把要安装的拱肋插在导向钢板内。

4、拱肋安装好后下端立即固定，焊接定位钢板，以防拱肋下滑或倾覆。

5、拱肋就位后，从侧面及底面将拱肋支撑稳固后，吊车方可松钩。

6、顶端段两端拱肋用套管法兰进行临时连接，连接好后安装焊接一字撑和K字撑。

2.3.4临时锁定

由于需要顶推施工，在此过程中梁体受力状态多次发生变化，对拱有较大影响，因此用带法兰的钢套管进行拱肋连接。此法解决了拱肋横向位移问题，又没有限制拱的纵向位移。

2.4箱梁顶推

顶推的基本原理是梁重量通过滑块作用于支撑墩上，由墩身传至承台和桩基上。待简支系杆拱拼装施工完毕以后，通过千斤顶拽拉与梁体相连的钢绞线，克服滑块与滑道板之间的摩擦来达到梁体向前顶进的目的。在连续千斤顶的作用下达到箱梁平移就位。

2.5拱助内混凝土浇筑

1、顶推就位后调整拱肋位置，拆除拱顶临时连接，合拢拱顶断缝，完成拱肋拼装。

2、灌注拱肋混凝土，自下而上两端对称泵送顶升钢管混凝土，浇筑顺序为：上钢管-下钢管-腹腔。每次浇筑间隔不小于5天并保证上次浇筑的混凝土强度达到设计要求。

3、钢管拱助泵送混凝土的顺序必须按图进行，并严格控制混凝土的泵送管内压力，保证混凝土的连续泵送，中途不得停顿，并严防拱管涨裂，施工中采取措施保证混凝土的密度满足要求。拱脚处先期灌注的拱助混凝土，其施工接缝必须垂直与拱助轴线。

4、拱助灌注补偿收缩混凝土，应按补偿收缩类选用，其配置可按《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119-88）的规定采用外加剂来实现，施工前应进行配比试验，并提出书面报告，经监理、设计单位确认后才能投入使用。

2.6吊杆施工

2.6.1吊杆安装

吊杆安装在拱肋安装完毕后顶推施工前进行，吊杆进场后进行外观检查，无问题方可进行安装。将钢丝绳安装在吊杆的张拉端，用吊车吊起吊杆的张拉端从拱顶此吊杆的相应位置穿下。在穿入过程中要注意保护吊杆外面的PE护套。将固定端的纠偏螺母、传感器及螺母安装到设计位置。

2.6.2吊杆张拉

1、拱肋混凝土强度达到设计强度后进行吊杆张拉。

2、张拉前千斤顶必须进行校验，以保证张拉力的准确。

2、张拉并调整张拉力，在拱肋上方同时进行单端张拉对称的吊杆（即每次张拉四根），经过多次循环使张拉力达到设计值，拉力损失在规范允许范围内。

3、拆除全部临时墩，支架等检查并调整吊杆拉力。

4、吊杆拉力的测试方法采用钢弦式锚索拉力环。实验过程中在每根吊杆两端的锚环下各安装一个钢弦式锚索测力计。通过测试钢弦式锚索测力计的频率的变化，根据钢弦式锚索测力计的标定曲线，确定钢弦式锚索测力计所受的压力。

2.7落梁

吊杆施工完毕后，墩柱顶用千斤顶将梁与滑道脱空，然后将滑道拆除。利用钢支墩、钢枕和薄钢板配合8台800吨千斤顶在箱梁两端交替下落，每次下落10cm，直至落至设计标高，支座完全受力。测试并调整梁体线性达到设计和规范要求，锚固支座。

严格遵守千斤顶技术规则，起重不超过起重能力，每次起梁高度不超过活塞高度的四分之三。操作时统一指挥，统一行动。在落梁过程中要使梁的脱空距离保持在1.5cm内，严禁桥梁两端同时下落。通过控制油压力来确保4台千斤顶同时受力，且落梁速度一定要慢，并要均匀下落。随同千斤顶顶生、回缩和落梁垫块的拆除进行随时测量，确保简支拱就位高程。

3质量控制

1、各工序施工质量满足现行《铁路桥涵施工技术规范》标准及设计要求。

2、严格控制拱肋制作加工质量，吊装就位准确，各项偏差满足规范要求。

3、拱肋吊装过程中全过程对箱梁及支撑排架进行监控，确保变形在允许范围内。

4、拱肋体系转换过程中加强施工监控，及时分析，掌握拱形结构的变形状态。

4安全措施

1、在开工前对所有参与施工的人员进行安全教育，设专职安全员。

2、吊装前，对吊车、钢丝绳、卡具等构件进行严格的检查并进行必要的和防护处理。

3、在拱肋就位时，不能先摘钩，必须等拱肋稳固，加固好以后方可给信号摘钩。拱肋就位后，立即焊接横向支撑，临时锁定，顶推就位后及时施工合拢段，行成整体。确保拱肋的稳定。

4、在既有线附近施工时设专职驻站员、防护员对所跨铁路进行防护。

5环保措施

1、施工期间噪声满足《建筑施工场噪声限值》要求，对设备进行保养维修，降低设备本身的施工噪声，施工过程中各种设备轻拿轻放，避免噪声污染。

2、渣土、泥浆等及时苫盖或外运，避免污染施工现场及周边环境。

6应用实例

天津至秦皇岛客运专线津山外绕汤河特大桥工程中，34#－35#墩采用跨径为64m的简支系杆拱结构，主桥两侧各设一组钢管混凝土拱肋，矢高为12.8m，主梁为梁高2.2m的预应力钢筋混凝土箱梁，本桥采用先梁后拱，线外预制，带拱顶推就位的施工方法，于2010年11月15日完工，这种施工方法在保证拱肋的安装精度的同时，较好的解决了下方秦东下联的净空问题和小角度斜交施工干扰的问题，为相似工程施工积累了经验。

主要参考文献：

[1]《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002

[2]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10424—2010

[3]《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ203—2008

[4]铁道部铁办【2008】190号《铁路营业线施工安全管理办法》

[5]铁道部铁运【2010】51号《铁路营业线施工安全管理补充办法》