1.工程概況
該公路橋梁跨越高速公路地段設(shè)計為四跨一聯(lián)單箱單室的鋼箱梁，其中C橋跨徑布置為(20+32+34+25)m，鋼箱梁與線路呈135°交角，鋼梁頂板寬度10.5m，底板寬度5.5m，底板水平，箱梁中心線處梁高1.8m，頂板設(shè)有6%橫坡。鋼箱梁地段平曲線半徑R=240m，豎曲線半徑R=1850m，左側(cè)縱坡3.078%，右側(cè)縱坡-4.000%，豎曲線頂點位于本聯(lián)箱梁中間。橋梁各孔跨分別設(shè)置2、9、11mm及6mm的拱度，拱度線形為圓曲線。鋼箱梁中心線與線路中線相距1.75m。鋼箱梁在工廠加工時分11段，其中第一段長10.472m，最后一段長10.265m，其余段均為9.22m。
2.頂推方案
為保證該高速公路雙向8車道的交通暢通，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，在高速公路北側(cè)橋位處搭設(shè)臨時墩，分段拼裝鋼箱梁并從北向南實施頂推。其中鋼箱梁最前端一段作為嵌補梁段，待其余鋼箱梁項推至設(shè)計位置落梁后再采用汽車吊安裝嵌補梁段。具體實施步驟為：第一次在支墩上拼裝前導(dǎo)梁及4段鋼梁，頂推20m；第二次依次拼裝2段鋼梁，頂推30m；第三次依次拼裝3段鋼梁，頂推30m；第四次安裝尾端1個梁段，頂推15m后拆除前導(dǎo)梁，將其安裝在最后端鋼梁的尾部，繼續(xù)頂推直至設(shè)計位置止，拆除導(dǎo)梁并落梁，最后汽車吊法安裝嵌補梁段。
為減輕前端鋼梁自重，頂推時前方邊跨鋼箱梁的翼緣板及防撞護欄暫不安裝，待鋼梁就位后再安裝。
3.施工工藝及方法
3.1頂推施工臨時設(shè)施
3.1.1臨時墩設(shè)計與施工
臨時墩除滿足鋼箱粱拼裝平臺外，還要兼作對鋼箱梁實施空間曲線頂推之用。因此，在設(shè)計臨時墩時，既要考慮其能承受頂推時的最大豎向荷載和最大水平力，又要考慮滿足鋼箱梁在頂推過程中沿同半徑平面圓曲線和同曲率凸形豎曲線軌跡前進要求。同時，還要考慮頂梁千斤頂安放位置、橫向限位裝置，以及施焊及喂送滑板人員的工作平臺等因素。
(1)臨時墩結(jié)構(gòu)
本橋臨時墩均設(shè)計為φ500x8鋼管柱，用Q235鋼板卷制。1組臨時墩共由4根鋼管柱組成，柱間用16槽鋼作剪刀撐連接，柱頂設(shè)置用于固定下滑道的鋼支座?？紤]到拼裝鋼箱梁過程中需要設(shè)置頂升千斤頂，同時提高臨時墩抗推能力，在每組支墩頂部縱向設(shè)置2根140縱梁。位于橋墩處的臨時墩，其墩頂用塑鋼與橋梁支座墊石進行連接。
(2)臨時墩基礎(chǔ)
臨時墩基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擴大基礎(chǔ)，根據(jù)地基實際承載力(120kPn)及最大豎向荷載(一般墩為850kN，中央分隔帶處為1760kN)，確定一般臨時墩2個分離式基礎(chǔ)尺寸為4m×2m×1.2m?；A(chǔ)混凝土按照C25控制。在基礎(chǔ)混凝土施工時預(yù)埋M25地腳螺栓，鋼管柱與基礎(chǔ)栓接。中央分隔帶處臨時墩基礎(chǔ)充分利用匝道橋承臺。臨時墩確定后，根據(jù)頂推工況對其進行承載力和抗傾覆驗算。
(3)臨時墩布置
臨時墩沿線路中線徑向布置，除各組臨時墩平面滿足與鋼箱梁相同半徑(R=240m)的圓曲線線形外，滑道面高程還必須滿足豎向圜曲線 (R=1850m)線形要求。根據(jù)鋼箱梁在頂推中處于最大懸臂34m時滿足抗傾覆系數(shù)1.5，以及鋼箱梁分段長度(9.22m)，確定拼裝地段臨時墩縱向中心間距10m，每組臨時墩鋼管柱橫向間距5.15m，縱向間距2m。G匝道橋需要布設(shè)11組。鋼箱梁的頂推高程與設(shè)計落梁高程相同。臨時墩與滑道
(4)支架搭設(shè)
按照臨時墩布置圖用全站儀測放各個臨時墩位置，并對地基進行處理，隨后常規(guī)法澆筑基礎(chǔ)C25混凝土；待混凝土達到一定強度后安裝鋼管柱，采用16槽鋼設(shè)置好縱橫向水平支撐和剪刀撐。臨時支墩安裝時精度：垂直度≤1%，頂面高程0～-l0mm。
3.1.2 滑動和導(dǎo)向裝置
滑動裝置主要由下滑道、上滑板組成。
(1)滑道位置
頂推滑道設(shè)置在腹板下方的底板附近，并對腹板下部設(shè)三角形加勁肋，同時在頂推滑道中心位置沿縱通長設(shè)80cm高肋板進行加強，以防止鋼箱梁的變形。
(2)下滑道
下滑道由滑道梁，下滑板組成。滑道梁為2根2b槽鋼，下滑道有效長度2.0m，寬度30cm。
考慮到鋼箱梁在頂推過程中上滑塊可能會出現(xiàn)擠壓卡住現(xiàn)象，需要起頂鋼箱梁。故在每側(cè)滑道梁的兩旁卻設(shè)有吊籃，吊籃內(nèi)可安放，50t液壓千斤頂以備用。滑道梁及吊籃結(jié)構(gòu)如圖2所示。
下滑板由5塊500×500×20鋼板組成，每塊鋼面外包1mm厚不銹鋼板。
(3)上滑塊
上滑塊為一面貼聚四氟乙烯、內(nèi)部設(shè)兩層鋼板的橡膠板，其規(guī)格為400×200×20。下滑板和上滑板共同組成頂推摩擦副，在頂推千斤頂?shù)淖饔孟?，實施鋼箱梁的頂推前進。
(4)導(dǎo)向裝置
為方便鋼箱梁節(jié)段拼裝時的橫向定位和頂推的導(dǎo)向，在臨時墩下滑道板外側(cè)設(shè)置了導(dǎo)向裝置(橫向限位器)。導(dǎo)向裝置主要由鋼軸、螺母、墊片及導(dǎo)向輪組成。通過鋼軸及螺母將導(dǎo)向輪固定在下滑道鋼板面上。其結(jié)構(gòu)見圖3。
(5)下滑道安裝
下滑道加工好后，用吊車整體就位在鋼管柱頂部的支座上，檢查滑道頂面高程，必要時用鋼板進行調(diào)整，符合要求后再將滑道梁與支座焊接。
3.1.3導(dǎo)梁
導(dǎo)梁長度一般為頂推跨徑的0.6-0.7倍，本橋鋼導(dǎo)梁長度內(nèi)側(cè)20m、外側(cè)22m，其截面為工字形鋼板梁。導(dǎo)梁頂板、底板厚度20mm，腹板厚度16-12mm。導(dǎo)梁高度及線形與鋼箱梁相同，并與鋼箱梁腹板栓接?？紤]到導(dǎo)梁上墩時要設(shè)置千斤頂頂升，導(dǎo)梁前端做成棄門。
3.2梁段頂推
3.2.1 頂推方式
為減小橋墩承受的水平力，考慮到平曲線及豎曲線頂推，本橋選擇多點拉桿式連續(xù)頂推，即2臺千斤頂分別固定于G匝道19號墩、20號墩。
3.2.2 牽引裝置
根據(jù)頂推最大水平力，選擇2臺ZLD一100自動連續(xù)千斤頂提供水平動力。拉桿采用3根φ15.24鋼絞線和自動工具錨。拉錨器采用Q235鋼板組焊而成，設(shè)置在鋼箱梁底板橫向中心線處的橫隔板部位。拉錨器與鋼箱梁底板拴接。鋼箱梁加工時，事先在底板上打好固定拉錨器的栓孔。
3.2.3分段拼裝及頂推
第一步：安裝G2-G5共4個梁段和導(dǎo)梁。用1臺250t，汽車吊分別將c2-c5梁段吊裝在支架上，調(diào)整鋼箱梁高程、線形，焊縫焊接，檢測。安裝前導(dǎo)梁并對梁段補涂裝。
第二步：頂推鋼箱梁c2-c5梁段前移20m。操作頂推泵站，由2臺千斤頂緩緩給鋼箱梁施力，鋼箱梁隨之向前滑動。在頂推過程中隨時觀察滑板情況，一旦出現(xiàn)滑板脫空時，暫停頂推，及時在滑板與梁底間加墊鋼板。當最前端滑板滑出后，及時從尾部喂新送滑板。
第三步：拼裝G6、G7梁段。用同樣的方法吊裝G6、G7分段，調(diào)整鋼箱梁高程、線形，焊接好接頭焊縫，隨后安裝G6、C7梁段的翼緣板和鋼護欄，并進行涂裝。
第四步：第二次頂推鋼箱梁前進30m。繼續(xù)頂推鋼箱梁，當導(dǎo)梁伸進中央分隔帶臨時墩下滑道約40cm時，暫停頂推，用豎向千斤頂將導(dǎo)梁前端頂起一定高度f千斤頂下端墊上聚四氟乙烯滑板1，接著繼續(xù)便推0.5 lm暫停，在導(dǎo)梁下端安裝滑板，拆除導(dǎo)梁上墩用的千斤頂，繼續(xù)頂推，直至梁段前移30m止。
第五步：吊裝G8-G10分段，并頂推30m。具體方法同前。
第六步：吊裝G11梁段，頂推前進20m。用汽車吊吊裝G11梁段，繼續(xù)向前頂推15m，并逐節(jié)拆除導(dǎo)梁。最后安裝尾梁，繼續(xù)頂推前進5m，使鋼箱梁達到設(shè)計位置，拆除尾梁。
第七步：落梁，安裝支座。調(diào)整梁端線、梁邊線精度滿足設(shè)計及施工規(guī)范要求后，用千斤頂起梁，準確量測支座位置及上座板螺栓孔位置后安裝支座，支座位置、高程經(jīng)復(fù)核無誤，勻速緩慢的落梁于永久支座上。
第八步：安裝最前端G1段鋼梁。測量G1長度，必要時切割余量，符合設(shè)計要求后吊裝最后C1分段，并焊接。安裝G1等梁段翼緣板和鋼護欄，噴涂最后面漆。
3.3施工監(jiān)控
為確保頂推過程中鋼箱梁、橋墩及臨時墩的安全，頂推全過程進行監(jiān)控。
3.3.1橫向位移監(jiān)控
在導(dǎo)道梁頂面，鋼箱梁頂板中線位置每隔10-20m固定一個小棱鏡，分別在頂推前、頂推中、頂推就位后采用全站儀觀測小棱鏡，根據(jù)測設(shè)的小棱鏡位置推斷鋼箱梁及導(dǎo)梁的橫向位移偏差。用同樣的方法，對臨時墩頂部位移進行監(jiān)控。
3.3.2 導(dǎo)梁撓度監(jiān)控
采用水準儀法對導(dǎo)梁撓度進行監(jiān)測。測點設(shè)在導(dǎo)梁端斷面上，橫向共2個測點，分別在頂推前、推中、抵達臨時墩頂前、抵達墩頂后進行實測，并與設(shè)計提供的撓度值對比。
3.3.3鋼箱梁、橋墩、臨時墩應(yīng)力監(jiān)測
在墩底部、鋼箱梁度板底部等部位安裝應(yīng)力計，實測應(yīng)力，并與設(shè)計規(guī)定值對比。
3.3.4 落梁時永久支座反力的監(jiān)測
在永久支座處設(shè)置應(yīng)力計，落梁時對各永久支座的支反力進行監(jiān)測，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整支座高程。
4.質(zhì)量控制及安全措施
(1)臨時墩滑道安裝時，相鄰墩高程差控制在±2mm以內(nèi)，同墩兩滑道高程差控制在土±1mm以內(nèi)。
(2)梁頂升最大高度及反力不得超過設(shè)計規(guī)定值。
(3)鋼梁施工質(zhì)量控制以相關(guān)的設(shè)計文件及技術(shù)規(guī)范、驗收標準為準。
(4)頂推速度控制在10-15cm/min。
(5)頂推作業(yè)時對鋼箱梁、臨時墩、導(dǎo)梁、橋墩實施監(jiān)控，確保結(jié)構(gòu)安全。
(6)位于既有道路地段的鋼箱梁在實施頂推前完成護欄及鋼結(jié)構(gòu)表面防護等施工，以防后續(xù)施工時對行車帶來安全隱患。
(7)在支墩兩側(cè)用鋼管搭設(shè)人行通道，并設(shè)置護欄，安裝防落網(wǎng)，確保鋼梁焊接和頂推時作業(yè)人員高空安全。
(8)中央分隔帶中墩四周設(shè)置防護網(wǎng)，防止物品墜入行車道。
(9)在作業(yè)地段設(shè)置施工警示牌。
5.結(jié)束語
該公路橋梁的鋼箱梁采用空間曲線頂推技術(shù)實現(xiàn)了跨越高速公路施工，該法與支架拼裝法相比盡管在施工投入方面相差不大，但其最大的優(yōu)勢在于不需要進行交通管制，可以減少交通防護設(shè)施費，確保既有道路交通暢通。
