步履式顶推在浦仪公路的应用

步履式顶推在浦仪公路的应用

董祥生

江苏省交通工程集团有限公司江苏省镇江市212000

关键词：顶推措施安全

本项目钢箱梁上跨宁洛高速，为保证高速正常通行，中分带不设临时支墩。

根据对现场实地考察及设计要求，宁洛高速无法封闭施工，高速两侧场地充足，本工程钢箱梁均为三跨连续组合，中跨（第二跨）钢箱梁跨越宁洛高速，跨径45~52m，边跨（第一和第三跨）钢箱梁位于高速外侧，跨径28~38m，可通过履带吊或汽车吊将第二和第三跨钢箱梁在高速一侧拼装成整体，架设导梁，而后通过顶推设备顶推至设计位置，最后搭设支架原位拼装第一跨钢箱梁。

主线钢箱梁纵向为直线，可采取用时较少的拖拉滑移方式进行顶推；匝道钢箱梁弧度较大，无法采用拖拉滑移方式进行顶推，故采用步履式顶推施工。所有钢箱梁均从宁洛高速东南侧向西北侧实施顶推施工。

1顶推施工工艺选择

顶推法施工目前在国内应用比较普遍，其施工工艺主要有3种，分别是：拖拉式多点连续顶推、楔进式多点连续顶推、步履式多点连续顶推，各施工工艺优缺点如下表所示：

顶推施工工艺比较

内容拖拉式楔进式步履式

施工成本较低高较高

施工进度一般较快较快

特点1.工艺成熟；2.不满足结构受力局限性要求；3.对墩身产生水平力；4.顶推横向限位装置设置困难，效果较难保证。1.能较好的控制墩位的水平力；2.竖向调整便捷，能有效控制支点反力；3.液压及电器控制同步性要求高；4.对楔块、滑道的制作精度要求高。1.能较好的控制墩位的水平力；2.竖向调整便捷，能有效控制支点反力；

3.液压及电器控制同步性要求高。

步履式多点连续顶推施工工艺设备构造简单、受力明确、施工方便、节省成本，故采用本顶推方式进行施工。

步履式多点连续顶推施工工艺利用顶和推两个步骤交替进行，先顶升油缸作用将钢箱梁托起，再推进油缸作用将其向前推送，然后顶推油缸收回将钢箱梁作用于临时支座上，最后推进油缸收回，完成一个工作循环。

2顶推路线

步履式顶推由低处向高处进行

顶推前安装完成高速两侧主墩墩顶永久支座，顶推过程中保证钢箱梁底部高出永久支座顶面50mm。顶推到位后再进行落梁。

3顶推设备构造

步履式顶推设备为三向（竖向、纵向、横向均可滑移）顶推设备，主要包括滑动面结构、上部滑移结构、下部支撑结构、支撑油缸、横向调整油缸、顶推油缸，通过计算机控制和液压驱动来实现组合和顺序动作，以满足施工要求。顶推设备总装图见图。

（2）顶推设备控制系统

控制系统主要由总控系统，分控系统、通讯网络、和传感系统组成。

顶推设备控制系统：

控制系统采用西门子S7-300系列PLC主控，结合Step7控制软件对顶推设备进行有效控制程序设计。西门子S7-200系列PLC分控组建ProfiBus-DP远程工控现场总线。西门子模拟/数字输入/输出接口模块对液压系统元件进行信号采集与反馈控制。西门子Step7控制软件与组态软件，完成各顶推系统同步顶推动作的PID控制。

控制系统特点：

1、采用总线技术，可以安全、可靠和方便实现主从站之间的数据通讯；

2、大屏幕控制，可以清晰显示每一个工作站的压力和位移状态；

3、系统带有站点自扫描系统，当通讯中断式会自动指示；

4、系统具有传感器信号自检功能，当传感器故障时会自动指示故障点；

5、当系统出现超压或者误差超差时，系统会自动提示；

6、顶升精度可达1mm；

7、网络扩展点数可达99点。

8、控制系统采用模块化设计，可移植，易更换。

4顶推施工原理

步履式顶推设备进行顶推，工作原理是竖向油缸顶起箱梁，水平油缸完成向前顶推，竖向油缸回油落梁后搁置于临时支撑上，水平油缸回油完成一个行程的顶推工作，顶推过程中是一个自平衡的顶推动作过程。具体步骤如下：

一个顶推循环示意图

完成上述循环后，如此反复完成箱梁的顶推。

5顶推施工主要控制措施

（1）顶推施工平台检查

对顶推施工的各施工平台进行检查，确保其各设计参数达到设计标准，对未达到设计标准的地方需及时调整和处理。特别需要注意如下几点：

1）施工平台顶部的标高达到设计标准，其会影响支撑和平台处垫高；

2）施工平台的地基及处理；

3）施工平台结构尺寸及焊缝需达到设计标准；

4）承重支座与油缸支座底部，需同下部结构现场临时焊接牢固；

钢箱梁顶推施工中千斤顶提升所垫垫块需与支架焊接成为一个整体。

（2）设备安装及调试

仔细对顶推设备进行安装和调试，以确保设备能达到正常使用要求。

本顶推设备具有安装简单，控制及使用时精度要求高的特点。安装调试需注意如下几点：

1）确保顶推设备已正常安装到位，确保其前方有足够的工作行程空间；

2）安装后，顶推设备纵向中心尽量与箱梁腹板对应，以便设备和箱梁局部受力良好；

3）顶推设备上部与箱梁接触位置建议垫橡胶垫，以便设备受力均匀和增大摩擦力；

4）顶推设备安装到位后，对设备进行调试与检查并至少使设备运行一个工作行程，确保设备各项功能工作正常；

5）确保顶推设备能同步协调运动；

6）对支架调高油缸进行调试，以保障其工作正常；

7）对800t反力油缸进行调试，以保障其工作正常。

（3）人员配置及配套工具

本顶推施工过程中必须配置如下人员，以使工作能安全顺利的进行：

1）现场需有至少一名总负责人员，负责协调工作和下达命令；

2）每台顶推设备至少需配操作人员及安全监测人员各一名，以协调各顶推点的操作和检查，特别注意设备的受力位置和垫块高度；

3）施工中导梁头部及箱梁尾部需有专门人员，以核查其位置，及免导梁头部的干涉和箱梁后部顶推过多；

4）每个顶推位置需要人员及时调整各垫块高度。

5）本顶推施工过程中所需主要配套工具如下：

①调整承重支座及支架高度用垫块和垫板；

②至少4个承载10吨手动千斤顶，以便拼装平台上支架调节垫高时将垫高上方结构顶起；

③调整及搬运垫块用手拉葫芦若干；

④现场需配置对讲机若干并保证电力充足，以使操作协调。

（4）现场测量及调整

顶推施工过程中需对钢箱梁的位置进行实时监控，当误差较大时要及时调整，监控主要需要达到如下要求：

1）箱梁横向偏差不超过30mm；

2）顶推时，箱梁纵向坡度按理论坡度线0.6%进行控制；

3）单步顶推完成后推进机构回缩，箱梁落于承重支座时，箱梁底部与20#和21#墩顶支座间隙按50mm考虑（支座中心位置）；

4）测量需准确，调整需及时，以免造成较大累积误差后难以调整。

（5）设备同步性控制

注意顶推施工过程中控制设备的同步性，以免造成各顶推点受力不均使钢箱梁偏离设计位置，需从以下几个方面注意：

1）工作时，横向两台顶推设备之间油压尽量一致，通过控制系统PID控制程序自动调节，或手动调节；

2）各顶推设备每次工作时的行程需一致，通过控制系统PID控制程序自动调节，或手动调节；

3）顶推时应使箱梁纵向和横向方位与设计保持一致，以便观察和及时调整，顶推前进行防卫标定工作，顶推时如发生偏移，则停止顶推，启动标定程序，待方位误差调整在允许范围内后，重新进行顶推；

4）反力油缸处应保横向两油缸受力一致，保证油缸与钢箱梁良好接触，避免产生巨大压差，导致受力不均。

（6）施工过程检查

施工过程中需对设备及关键位置进行检查，主要注意如下：

1）对各顶推设备的使用和受力状态进行检查，均符合要求时，才能进行下一步操作；

2）确定每个施工步骤要求达到的目标和状态，专人检查，合格后进行下一步施工；

3）顶推设备、反力油缸及承重支座受力时，需检查其受力中心是否对应箱梁腹板或横隔板，以保证箱梁局部受力良好，以免对箱梁造成破坏；

4）施工中需根据纵桥向桥面0.6%的坡度不变，实时测量调整每个支撑位置垫高及顶推设备的顶升高度；

5）支架调节垫高处，垫块高度需一致，保证顶推设备水平，以免产生额外的分力和分运动；

6）制定各关键位置标准化、规范化的检查项目和内容，记录检查情况。

结束语：施工用地少，工厂化预制，保证构件质量，改善施工条件，同时避免高空作业，节约劳力，施工安全。机具设备简便，不需要大型吊装设备和大量的施工脚手架。顶推过程中不中断交通或通航。