一前言
隨著我國橋梁建設(shè)的發(fā)展，中等跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的頂推架設(shè)法已成為橋梁建設(shè)的一個重要發(fā)展方向。我局承擔的寶中鐵路中衛(wèi)黃河特大橋，主跨兩聯(lián)7×48m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁采用多點頂推法施工，在鐵道部第一勘測設(shè)計院、鐵道建筑研究設(shè)計院的配合下，對傳統(tǒng)的頂推方法加以改進和提高，形成了分段制梁，分段張拉；多點頂推，集中控制；隔墩布頂，同步運行；分墩起落，高差限定；實測梁重，全聯(lián)調(diào)整的多點頂推架設(shè)工藝。
這項技術(shù)于1993年10月通過專家技術(shù)鑒定，評定該項技術(shù)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，可推廣應(yīng)用，同年，獲中國鐵道建筑總公司科技進步一等獎。我們將這項技術(shù)總結(jié)形成工法。
二、工法特點
1.不需要大型的機械設(shè)備和大噸位的反力設(shè)施，施工過程中不影響橋下通航和交通。
2.現(xiàn)場制梁，工廠化施工，質(zhì)量容易控制，施工不受場地、地形和水流的影響。
3.頂推設(shè)備自動化程度高，循環(huán)周期短，施工進度快，梁體在頂推過程中運行平穩(wěn)、安全可靠。
4.操作簡便，便于掌握，一般工人經(jīng)過短時間培訓即可達到熟練程度。
5.采取了有效的防開裂措施，能保證梁體在頂推過程中不出現(xiàn)開裂。
三、適應(yīng)范圍
1.適應(yīng)于公路、鐵路中等跨度的等高度預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁。
2.適應(yīng)于有水橋、跨谷橋、跨線橋及城市立交橋。當要求施工不影響橋下通航和交通時，本工法更能顯出其優(yōu)越性。
3.適應(yīng)于工期緊張、用現(xiàn)有架梁設(shè)備很難完成的橋梁架設(shè)。
四、工藝原理
利用設(shè)置在部分墩頂上的水平千斤頂及其自動牽引裝置牽引頂推傳力索，通過主控臺的集中控制，將制梁臺座上制好的梁段，在滑道上一節(jié)一節(jié)地不斷向前頂進，直至全聯(lián)梁頂推到位(如圖1)，再起梁，拆除滑道，安裝支座，落梁，調(diào)整支座反力，完成整聯(lián)梁的架設(shè)。
箱梁在頂推過程中的受力情況如圖2所示。
梁體向前移動的條件是
∑Hi>∑fiNi
式中：Hi——各頂推千斤頂?shù)捻斖屏Γ?/P>
Ni——各支點的支反力；
fi——各支點頂推靜摩擦因數(shù)。
五、關(guān)鍵技術(shù)
(一)頂推滑道
制梁臺座上采用連續(xù)梁式整體固定滑道，它是通過在滑道梁上連續(xù)鋪設(shè)滑道板形成的。滑道板由鋼板制成，表面貼1mm厚不銹鋼板。
各墩頂滑道采用單滑道板形式，置于鞍形滑道墊層上(圖3)。這種形式的滑道能很好地承受 各向作用力，而且標高容易控制，拆除也非常方便。?
滑塊采用國產(chǎn)聚四氟乙烯滑塊，為減小頂推摩擦因數(shù)，在滑塊表面涂鉛粉。
設(shè)計滑道板時，滑道板的有效長度應(yīng)能保證滑塊在頂推過程中所承受的最大壓力不超過8MPa，以免造成滑塊變形過大和損傷。
(二)頂推設(shè)備的配置
?頂推設(shè)備包括：水平千斤頂及其配套的牽引裝置、千斤頂支墩、集中控制裝置等。
1.頂推千斤頂數(shù)量的確定和布置
根據(jù)頂推重量及設(shè)計滑道各支點頂推靜摩擦因數(shù)可計算出連續(xù)梁頂推所需要的頂推力，從而確定頂推千斤頂?shù)臄?shù)量，并按隔墩布置的原則將各千斤頂布置在各主橋墩上(可以簡稱布頂 墩)，每個布頂墩上、下游各設(shè)一臺，安裝在該墩墩頂?shù)捻斖魄Ы镯斨Ф丈?見圖4)。本工法采用YPD-600型水平千斤頂及與其配套的自動夾索式頂推牽引裝置。
2.千斤頂支墩
頂推千斤頂支墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每個布頂墩上、下游各設(shè)一個。為拆除方便，在頂推千斤頂支墩下部與橋墩帽連接處，設(shè)厚10cm硫磺砂膠混凝土，內(nèi)埋電阻絲。拆除時，將電阻絲 通電，電阻絲發(fā)熱熔化硫磺砂膠混凝土，千斤頂支墩即與橋墩帽分離。
3.多點頂推的集中控制與同步運行?
每個布頂墩上設(shè)一臺可分級調(diào)壓的HNW-1型液壓站，控制該墩頂上的上、下游兩臺水平千斤 頂。橋頭設(shè)一臺ZK-J5S-H型主控臺，與所有液壓站聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一控制各液壓站。各水平千斤頂通過液壓站在主控臺的控制下，同時啟動，同時停止，達到同步，實現(xiàn)多點頂推的集中控 制和同步運行。?
(三)制梁臺座和頂推臨時支墩?
1.制梁臺座
本工法采用重力式實體制梁臺座。臺座上設(shè)滑道梁和活動底模架。在滑道梁上設(shè)整體固定滑道；在底模架上設(shè)底模板和外側(cè)模板。底模板和外側(cè)模板均為鋼模板(見圖5)。
2.臨時支墩
為滿足安裝鋼導(dǎo)梁和連續(xù)梁前期頂推抗傾覆的要求，在制梁臺座前和連續(xù)梁第一跨內(nèi)各設(shè)一個臨時支墩；為便于后期頂推拆除鋼導(dǎo)梁和張拉后期預(yù)應(yīng)力束，在連續(xù)梁終點墩旁(靠頂推前進方向)及其前方各設(shè)一個臨時支墩，并在這兩個臨時支墩間搭設(shè)工作平臺。
為提高臨時支墩的穩(wěn)定性，防止臨時支墩在箱梁頂推過程中產(chǎn)生較大的水平位移，將臨時支墩與相鄰的主橋墩和制梁臺座進行撐拉連接，使水平方向加固。
(四)頂推的導(dǎo)向與糾偏
為防止箱梁在頂推過程中出現(xiàn)過大的偏斜，在箱梁首尾附近在橋墩上安裝導(dǎo)向裝置，限制箱梁的橫向移動。
本工法采用楔塊法為主、千斤頂橫頂法為輔的糾偏方法。楔塊法糾偏裝置與導(dǎo)向裝置基本相同，安裝在各墩頂?shù)捻斖魄Ы镯斨Ф栈驅(qū)蛑Ф丈?見圖6)。導(dǎo)向和糾偏工作均在箱梁滑行過程中進行。
(五)箱梁起落和支反力調(diào)整
起落梁采取分墩起落、高差限位、實測梁重、全聯(lián)調(diào)整的方法。起頂設(shè)備采用YSD2000-30型和YD5000-160型兩種千斤頂。為降低造價，確保安全并考慮運輸和安裝方便，采用鋼管混凝 土塊作安全支撐。?
拆除頂推滑道、換上正式支座后，利用設(shè)在各布頂墩上的起落千斤頂將箱梁頂起(各墩起 頂高度相同)，則箱梁的全部重量由千斤頂支承。根據(jù)各千斤頂?shù)挠蛪褐担嬎愠龈髑Ы镯?的起頂力，即可得到各墩的實測支反力Ri′，然后計算出梁的重量G′= ∑Ri′， 再根據(jù)計算梁重G、設(shè)計支反力Ri、實測梁重G′，計算出各支點的理想支反力(即在實測梁重情況下各支點應(yīng)該承受的支反力)Ri″，Ri″=RiG′/G。?
通過實測支反力Ri′與理想支反力Ri″比較，找出支反力偏小的支點，然后采取在 這些支點的支座下面加墊鋼板的方法，調(diào)整支座標高，從而調(diào)整其支反力。?
由于調(diào)整部分支座的標高后，所有支點的反力值都將產(chǎn)生變化，所以，經(jīng)過一次調(diào)整不一定能達到目的，需要重復(fù)進行多次的實測和調(diào)整，直到各支點反力均達到或接近理想支反力。?
六、機械設(shè)備
本工法所用的主要機械設(shè)備見表1。
如圖7所示，傳力拉索采用5～7Ф5鋼絞線。隨著千斤頂活塞桿的頂出和回程，頂推鎖定錨具和回程鎖定錨具對傳力拉索交替鎖定和松脫，錨具的退錨、再錨均由設(shè)備自動實現(xiàn)，自動化程序高。回程時，拉索仍處于緊張狀態(tài)，千斤頂行程損失小。使用這套裝置，施工進度快，梁體運行平穩(wěn)，安全可靠。
七、頂推前準備
1.平整場地，設(shè)置制梁場地和制梁臺座，鋪設(shè)龍門吊走行線，組裝龍門吊。
2.設(shè)置觀測塔和頂推臨時支墩。
3.在墩頂設(shè)置頂推千斤頂支墩、導(dǎo)向支墩和滑道墊層，鋪設(shè)墩頂滑道，安裝頂推千斤頂和自動頂推裝置。
4.組裝鋼導(dǎo)梁并吊裝就位固定。
5.梁段制作。梁段鋼筋按底腹板U形骨架和頂板鋼筋網(wǎng)片兩部分，分別在特設(shè)的鋼筋綁扎臺座上綁扎成形；內(nèi)模在制梁臺座下預(yù)先拼好，使用時，鋼筋及內(nèi)模均通過龍門吊吊裝就位；梁段混凝土按照先底板、再腹板、后頂板的順序分層灌注。底、腹板混凝土均通過特制的小串筒入模，其中底板小串筒采取在頂板開天窗的辦法，伸入箱內(nèi)。
八、頂推工藝
（一）工藝流程
(二)操作要點?
1.安裝導(dǎo)向糾偏裝置、拉錨器和頂推傳力拉索，使5根鋼絞線松緊一致；
2.檢查滑道標高，檢查新制梁段與模板及制梁臺座的連接是否已全部解除；
3.工作人員各就各位，準備好頂推所用的滑塊和糾偏調(diào)整墊板及千斤頂。各液壓站司機起動液壓站，檢查設(shè)備運行情況，對液壓站按設(shè)計要求進行五級調(diào)壓，然后，通知主控臺該機準備就緒；
4.按下主控臺工作按鈕，各液壓站同時起動；
5.按下主控臺頂推按鈕，各液壓站按五級調(diào)壓的最低一級向各千斤頂供油。按從小到大的順序依次按下主控臺控制各液壓站等級的按鈕，各液壓站向各千斤頂?shù)墓┯蛪毫χ鸺壴龃螅詈筮_到設(shè)計值。此時，各千斤頂推力也達到設(shè)計值，梁體開始向前移動；
6.在梁體前進的同時，各墩頂喂接滑塊人員不斷地將滑塊從滑道后端喂入，并將隨梁體前移從滑道前端滑出的滑塊接住備用；?
7.各液壓站司機要隨時注意千斤頂?shù)倪\行情況，當千斤頂行程到位時，按下液壓站的急停按鈕，則所有的液壓站停止工作，箱梁停止前進；?
8.各液壓站司機單獨操作各千斤頂回程；?
9.重復(fù)上述4～8項工作，進行下一個行程的頂推；?
10.在頂推的過程中，不斷觀測梁體的中線，如偏差大于2cm，應(yīng)進行糾偏；?
11.作好頂推記錄和應(yīng)力監(jiān)測，每頂推4m測試一次梁段內(nèi)力，發(fā)現(xiàn)異常，及時處理；
12.階段頂推結(jié)束后，將箱梁縱、橫向準確對位，準備灌注下一節(jié)梁段；
13.全聯(lián)梁頂推就位時，逐節(jié)拆除鋼導(dǎo)梁，然后，將箱梁縱、橫向準確就位；
14.張拉后期預(yù)應(yīng)力束，拆除頂推臨時束，起頂箱梁，拆除頂推滑道，安裝正式支座，然后落梁，調(diào)整支反力，復(fù)核梁底標高，鎖定支座。整聯(lián)梁頂推完畢。
九、質(zhì)量控制?
(一)質(zhì)量標準?
根據(jù)《鐵路橋涵施工規(guī)范》(TBJ203-85)和《鐵路特大橋工程質(zhì)量評定驗收標準》(TBJ416-87)及其它有關(guān)規(guī)定，制定質(zhì)量標準如下：?
1.箱梁幾何尺寸必須精確，其誤差不得大于±5mm，相鄰梁段錯位不大于2mm，相鄰梁段中線夾角不大于1；
2.預(yù)應(yīng)力孔道偏差不大于2mm；
3.頂推梁段尾端的整體不垂直度不大于4mm；
4.預(yù)應(yīng)力束張拉實行張拉力和伸長值雙控，實際伸長值同理論伸長值比較，誤差不得超過+10%和-5%；
5.張拉時，預(yù)應(yīng)力筋兩端回縮量之和不得大于8mm，滑絲斷絲總數(shù)不得超過梁段鋼絲總數(shù)的5‰，且一束內(nèi)斷絲不得超過1絲；
6.階段頂推結(jié)束時，箱梁首尾橫向就位誤差不得大于2mm，梁尾縱向就位誤差不得大于±5mm；
7.全聯(lián)梁頂推到位時，箱梁中線偏差不得大于15mm；
8.滑道頂面標高誤差不大于±1mm，同墩滑道頂面高差不得大于1mm；
9.制梁臺座滑道和底模接縫處錯臺不得大于1mm；?
10.梁底標高誤差不大于±2mm，同段梁梁底不平整度不大于2mm。
(二)質(zhì)量控制措施
1.建立可靠的質(zhì)量保證體系，開展全面質(zhì)量管理活動，各工序指派專人負責，技術(shù)人員跟班作業(yè)。
2.搞好“三檢”工作，嚴格按照質(zhì)量標準施工，不達標準，堅決返工。
3.頂推精度的控制
(1)箱梁中線的控制。在每段梁的頂板上作3個中線標記點，頂推時，觀測塔上架設(shè)經(jīng)緯儀對梁體中線進行觀測，當出現(xiàn)較大偏斜時，進行糾偏。階段頂推箱梁差2m就要就位時，開始不間斷地觀測和精確地糾偏，使箱梁首尾中線偏差控制在4mm范圍內(nèi)。最后就位時箱梁首尾中線偏差控制在2mm之內(nèi)。
每次頂推結(jié)束時，畫出箱梁的中線狀態(tài)圖，將箱梁的實際中線與箱梁的設(shè)計中線相比較，分析箱梁中線的偏差情況，確定下一步施工箱梁中線的控制方案，使箱梁的實際中線繞設(shè)計中線左右擺動，避免出現(xiàn)大弧形，以免影響頂推施工的正常進行。
(2)箱梁截面位置的控制。階段頂推就位前，在箱梁的頂板及模板上作明顯標記，并設(shè)專人觀察，控制箱梁縱向準確就位。每制三段梁，測量一次梁長和跨度，必要時進行調(diào)整，以保證箱梁截面位置正確和梁底支座預(yù)埋件位置正確。
4.防開裂措施
為防止梁體在頂推過程中發(fā)生開裂，采取了如下措施。
(1)提高滑道的制作精度，嚴格控制滑道標高，每次頂推施工前，均檢查各墩頂滑道標高。在臨時支墩滑道下面設(shè)YSD2000-30型千斤頂，以便隨時調(diào)整滑道標高。
(2)在箱梁前段設(shè)置重量輕、剛度大的板式鋼導(dǎo)梁，用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋加強鋼導(dǎo)梁與箱梁的連接，改善箱梁前部的受力狀態(tài)。在部分梁段(拉應(yīng)力控制截面)也加設(shè)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。
(3)高標準嚴格控制梁段制作質(zhì)量，確保混凝土的各項指標(特別是強度和彈性模量)和施工質(zhì)量。
(4)提高模板制作精度，提高梁底平整度。新制梁段頂離制梁臺座后，設(shè)專人負責箱梁底板的修整、打平。
十、注意事項及安全措施
1.在灌注梁段混凝土的過程中，要注意防止波紋管漏漿、上浮等現(xiàn)象發(fā)生，以保證預(yù)應(yīng)力管道質(zhì)量。?
2.要控制好底、腹板混凝土灌注的間隔時間，以防底板蓋板上浮、爆模或前后灌注的混凝土接觸面有明顯的痕跡。?
3.頂推過程中，要注意觀測導(dǎo)梁和臨時支墩的變形、變位情況，發(fā)現(xiàn)異常及時加固。
4.起落梁時，要注意箱梁變形的“滯后”現(xiàn)象，絕不可操之過急。
5.在制梁臺座前30m的范圍內(nèi)設(shè)安全網(wǎng)，在各墩頂設(shè)欄桿。
6.配齊安全防護用品，高空作業(yè)人員要系好安全帶，夜晚燈光暗淡處不得進行高空作業(yè)。
7.施工現(xiàn)場設(shè)專人站崗，嚴禁非施工人員入內(nèi)。
8.工地24小時設(shè)安全員，負責檢查、督促工人按安全規(guī)則施工，嚴禁違章作業(yè)。
十一、勞動組織
本工法的勞動力組織見表2。
?十二、效益分析
1.施工進度快。以寶中線黃河特大橋為例，平均每段梁循環(huán)周期為9.9天，并創(chuàng)造了連續(xù)12段梁平均循環(huán)周期為7天及單段循環(huán)周期為6天的好成績。僅用8個月零11天的時間就完成了2聯(lián)7×48m連續(xù)箱梁的頂推架設(shè)。
另外，用頂推法架梁，在合理安排下部主體工程施工后，頂推施工可與墩臺施工同時進行，從而縮短整個大橋的施工工期。
2.本工法充分利用各橋墩墩頂容許承受水平力的潛在能力，避免了設(shè)置大噸位頂推錨固設(shè)施，且操作簡單，安全可靠。?
3.頂推法架梁，將現(xiàn)場制梁架設(shè)的復(fù)雜工作，分段化為各個施工工序的有規(guī)律的周期循環(huán)作業(yè)，既不需要大型的機械設(shè)備，也最大限度地縮短了架梁時間。?
4.采取了適當?shù)姆篱_裂措施，能有效地防止梁體在頂推過程中發(fā)生開裂現(xiàn)象。?
5.外界干擾小，橋下通航或通車不影響連續(xù)梁頂推施工。?
6.節(jié)省勞力，機具設(shè)備能重復(fù)使用，可節(jié)省費用，降低造價。?
十三、工程實例?
寶中鐵路中衛(wèi)黃河特大橋，主跨為2聯(lián)7×48m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，設(shè)計要求用頂推法施工。該橋是我國目前用頂推法施工的鐵路橋梁中跨度最大、孔聯(lián)最長、單聯(lián)頂推重量最大的連續(xù)梁橋。?
鐵道部第十三工程局一處，應(yīng)用本工法，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，制定了雙向?qū)敗⒅虚g合攏的施工方案，將每聯(lián)梁分成22個節(jié)段，現(xiàn)場制梁、多點頂推。在工期緊、任務(wù)重的情況下，合理組織、精心施工，經(jīng)過8個月零11天的艱苦奮戰(zhàn)，保質(zhì)保量地完成了兩聯(lián)箱梁的頂推架設(shè)，工期比預(yù)計提前47天，保證了寶中鐵路北段提前鋪軌，受到甲方和地方政府的好評，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
該橋的順利建成，創(chuàng)造了我國鐵路橋梁頂推架設(shè)的新紀錄，填補了我國鐵路橋梁建設(shè)史上的一項空白，同時也表明，本工法在技術(shù)上已達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
