一前言
隨著我國橋梁建設的發(fā)展，中等跨度預應力混凝土連續(xù)箱梁的頂推架設法已成為橋梁建設的一個重要發(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預應力混凝土連續(xù)箱梁采用多點頂推法施工，在鐵道部第一勘測設計院、鐵道建筑研究設計院的配合下，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)調整的多點頂推架設工藝。
這項技術于1993年10月通過專家技術鑒定，評定該項技術達到國內(nèi)領先水平，可推廣應用，同年，獲中國鐵道建筑總公司科技進步一等獎。我們將這項技術總結形成工法。
二、工法特點
1.不需要大型的機械設備和大噸位的反力設施，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，質量容易控制，施工不受場地、地形和水流的影響。
3.頂推設備自動化程度高，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、適應范圍
1.適應于公路、鐵路中等跨度的等高度預應力混凝土箱形連續(xù)梁。
2.適應于有水橋、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.適應于工期緊張、用現(xiàn)有架梁設備很難完成的橋梁架設。
四、工藝原理
利用設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，調整支座反力，完成整聯(lián)梁的架設。
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、關鍵技術
(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)鋪設滑道板形成的?；腊逵射摪逯瞥?，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。
設計滑道板時，滑道板的有效長度應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)頂推設備的配置
?頂推設備包括：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構，每個布頂墩上、下游各設一個。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?
每個布頂墩上設一臺可分級調壓的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。臺座上設滑道梁和活動底模架。在滑道梁上設整體固定滑道；在底模架上設底模板和外側模板。底模板和外側模板均為鋼模板(見圖5)。
2.臨時支墩
為滿足安裝鋼導梁和連續(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)各設一個臨時支墩；為便于后期頂推拆除鋼導梁和張拉后期預應力束，在連續(xù)梁終點墩旁(靠頂推前進方向)及其前方各設一個臨時支墩，并在這兩個臨時支墩間搭設工作平臺。
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向裝置基本相同，安裝在各墩頂?shù)捻斖魄Ы镯斨Ф栈驅蛑Ф丈?見圖6)。導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整
起落梁采取分墩起落、高差限位、實測梁重、全聯(lián)調整的方法。起頂設備采用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?，計算出各千斤?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，調整支座標高，從而調整其支反力。?
由于調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)過一次調整不一定能達到目的，需要重復進行多次的實測和調整，直到各支點反力均達到或接近理想支反力。?
六、機械設備
本工法所用的主要機械設備見表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，設置制梁場地和制梁臺座，鋪設龍門吊走行線，組裝龍門吊。
2.設置觀測塔和頂推臨時支墩。
3.在墩頂設置頂推千斤頂支墩、導向支墩和滑道墊層，鋪設墩頂滑道，安裝頂推千斤頂和自動頂推裝置。
4.組裝鋼導梁并吊裝就位固定。
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，分別在特設的鋼筋綁扎臺座上綁扎成形；內(nèi)模在制梁臺座下預先拼好，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整墊板及千斤頂。各液壓站司機起動液壓站，檢查設備運行情況，對液壓站按設計要求進行五級調壓，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_到設計值。此時，各千斤頂推力也達到設計值，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，應進行糾偏；?
11.作好頂推記錄和應力監(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)拆除鋼導梁，然后，將箱梁縱、橫向準確就位；
14.張拉后期預應力束，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，調整支反力，復核梁底標高，鎖定支座。整聯(lián)梁頂推完畢。
九、質量控制?
(一)質量標準?
根據(jù)《鐵路橋涵施工規(guī)范》(TBJ203-85)和《鐵路特大橋工程質量評定驗收標準》(TBJ416-87)及其它有關規(guī)定，制定質量標準如下：?
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.預應力孔道偏差不大于2mm；
3.頂推梁段尾端的整體不垂直度不大于4mm；
4.預應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，預應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)質量控制措施
1.建立可靠的質量保證體系，開展全面質量管理活動，各工序指派專人負責，技術人員跟班作業(yè)。
2.搞好“三檢”工作，嚴格按照質量標準施工，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，必要時進行調整，以保證箱梁截面位置正確和梁底支座預埋件位置正確。
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YSD2000-30型千斤頂，以便隨時調整滑道標高。
(2)在箱梁前段設置重量輕、剛度大的板式鋼導梁，用無粘結預應力筋加強鋼導梁與箱梁的連接，改善箱梁前部的受力狀態(tài)。在部分梁段(拉應力控制截面)也加設無粘結預應力筋。
(3)高標準嚴格控制梁段制作質量，確?；炷恋母黜椫笜?特別是強度和彈性模量)和施工質量。
(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，以保證預應力管道質量。?
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?；蚯昂蠊嘧⒌幕炷两佑|面有明顯的痕跡。?
3.頂推過程中，要注意觀測導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)設安全網(wǎng)，在各墩頂設欄桿。
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)場設專人站崗，嚴禁非施工人員入內(nèi)。
8.工地24小時設安全員，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。
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，避免了設置大噸位頂推錨固設施，且操作簡單，安全可靠。?
3.頂推法架梁，將現(xiàn)場制梁架設的復雜工作，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，機具設備能重復使用，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預應力混凝土連續(xù)箱梁，設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，應用本工法，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，制定了雙向對頂、中間合攏的施工方案，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)，保質保量地完成了兩聯(lián)箱梁的頂推架設，工期比預計提前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的新紀錄，填補了我國鐵路橋梁建設史上的一項空白，同時也表明，本工法在技術上已達到國內(nèi)領先水平。
