《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》是北京城建道橋建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是楊國良、寇志強、劉喜旺、陸文娟、王茂傑。適用於城市架空廣場建設、舊城區基礎設施改造中的鋼箱梁安裝工程，以及跨越交通繁忙路段、河流等複雜工況下的鋼箱梁安裝工程。
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》主要的工法特點是安全、高效；拆裝方便、轉運便捷；解決了寬幅橋樑橋面系施工控制問題。
2011年9月，《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法
- 工法編號：GJEJGF266-2010
- 完成單位：北京城建道橋建設集團有限公司
- 主要完成人：楊國良、寇志強、劉喜旺、陸文娟、王茂傑
- 套用實例：永定門南中軸廣場工程
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
頂推施工技術已廣泛套用於鋼筋混凝土連續梁橋、拱橋以及斜拉橋等多種橋樑結構形式，其跨越公路、鐵路、河道等較複雜工況的施工技術優勢較為突出。截至2009年，在城市橋樑建設中，頂推施工技術的套用也日漸增多，尤其在城市架空廣場建均及舊城區基礎設施改造中具有較大的技術開發空間。
依託於北京市永定門南中軸廣場工程，北景城建道橋建設集團有限公司深入探索和研究了頂推施工工藝在城市橋樑和廣場建設方面的套用技術，通過採用頂推滑道設計、簡易快拆式鋼桁架導梁設計、臨時支撐結構輔助拉接技術、軌道式運梁及運梁裝置技術和鋼箱梁多箱分體頂推協同性控制技術，解決了頂推鋼箱梁底部節段間因栓接凸起增大頂推難度、橋樑小曲率半徑豎曲線線形控制、狹小空間鋼箱梁單體頂推工藝及控制、柔性支墩穩定性、寬幅橋樑多箱分體頂推施工協同性控制及寬幅橋面系等施工技術難題，單體工程中連續9次實施鋼箱梁頂推，單次121.35米，跨越城市主幹道及河道。
工法特點
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》的工法特點是：
1.採用滾排滑道設計，取代四氟乙烯橡膠板，利用滾動裝置的機械特性，解決了頂推鋼箱梁底部節段間因栓接凸起而導致頂推難度增大問題，安全、高效。
2.針對工程的工況條件和結構特點，設計了簡易快拆式鋼桁架導梁，拆裝方便、轉運便捷；採用簡易桁架輔助拉接技術，解決了頂推過程中柔性墩的穩定性及側移問題。
3.單體鋼箱梁分節段採用軌道式運輸、拼裝，按橋樑縱曲線不等高設定運梁小車裝置，使構件就位準確；採用多箱分體頂推施工協同性控制技術，解決了橋跨結構成型問題。
4.考慮混凝土本身的收縮特性和橋跨載入變形的整體效應，橋面鋪裝採用分塊均衡澆築，並在施工縫處加設鋼板網片，有效地解決了寬幅橋樑橋面系施工控制問題。
操作原理
適用範圍
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》適用於城市架空廣場建設、舊城區基礎設施改造中的鋼箱梁安裝工程，以及跨越交通繁忙路段、河流等複雜工況下的鋼箱梁安裝工程。
工藝原理
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》的工藝原理敘述如下：
寬幅橋樑主體結構由多片單體鋼箱梁組成。單體鋼箱梁施工採用預製梁段現場連線、分節段頂推就位的方式，即在橋樑引道建設鋼箱梁拼裝場地和頂推平台，平台上設運梁滑移軌道、運梁小車和螺栓連線地溝；頂推採用單點拖拉方式，在鋼箱梁位置兩側安裝穿心式千斤頂，千斤頂與橋台通過反力座裝置固定，千斤頂通過鋼絞線與設定在鋼箱梁兩側的固定端夾持器連線，啟動千斤頂，牽引鋼絞線，帶動鋼箱梁整體前進；為減小梁的懸臂長度，預先安裝臨時支墩和前導梁，並在橋樑墩台和臨時支墩上安裝滾排裝置及糾偏裝置；頂推時，啟動油泵為千斤頂提供動力，鋼箱梁通過滾排裝置縱向移動，當完成一個頂推節段後，停止頂推並安裝下一梁節段，直至將整片梁頂推就位；單體鋼箱梁頂推就位後即拆除前導梁，移至下一頂推梁端再安裝。寬幅橋樑多箱施工按照先安裝橋樑軸線處的鋼箱梁，待首件頂推就位後，再對稱首件依次逐片頂推其他鋼箱梁。待全部鋼箱梁就位並完成箱梁間聯繫後統一實施落梁，調整橋樑豎向線形，進行橋面系施工，最後拆除臨時支墩。
施工工藝
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：
- 工藝流程
施工工藝流程見圖1。
圖1 工藝流程圖
- 操作要點
一、頂推平台修建、臨時支墩搭設
頂推軌道梁施工前，對頂推平台基礎進行整體硬化處理。硬化結構採用級配砂礫+石灰粉煤灰碎石，分層壓實後滿足設計地基承載力要求。軌道梁為鋼筋混凝土結構，其上鋪設43號鐵路鋼軌作為鋼箱梁頂推軌道，軌道梁間的場地採用道碎碎石回填密實（圖2）。
圖2 頂推平檯布置斷面圖
鋼箱梁節段間採用螺栓連線，為保證箱梁下方有足夠的螺栓安裝空間，在頂推平台設定1.5米×1.5米操作地溝，地溝間的距離按照箱梁節段的長度確定。地溝上的鋼軌基礎採用工字鋼支搭在地溝兩側（圖3）。
圖3 箱梁拴接地溝布置圖
頂推平台搭建完成後，在鋼軌上放置運梁小車，按橋樑豎曲線要求，在運梁小車的上方設定不等高的鋼管柱，並採用墊鋼板的方式微調高程。頂推過程中，小車在軌道上隨箱梁一起移動，直至將箱梁送出頂推平台（圖4）。
圖4 運梁小車安裝位置示意圖
根據設計核算要求，鋼箱梁懸挑長度應不小於25米，跨徑應小於45米，考慮以上因素頂推施工需設定兩排臨時支墩。臨時支墩立柱採用直徑600毫米、壁厚10毫米的鋼管，間距2米，立柱頂部並排安裝4根50號工字鋼，鋼管柱採用鋼筋混凝土基礎與鋼管柱固接（圖5）。
圖5 臨時支墩立柱安裝示意圖
採用輔助拉接技術加強臨時支墩的剛度，在臨時支墩與蓋梁間安裝三角桁架。三角桁架主管採用直徑80毫米、壁厚5毫米鋼管，主管間聯繫採用直徑48毫米、壁厚3.5毫米鋼管。桁架一端與臨時支墩頂部工字鋼焊接，另一端與蓋樑上預埋鋼板焊接（圖6）。
圖6 三角桁架安裝示意圖
二、頂推設備安裝
頂推設備由動力牽引裝置、滾動送梁裝置和限位裝置組成。
在橋台台頂設定穿心式千斤頂，通過鋼絞線連線至頂推平台上的鋼箱梁兩側固定端夾持器，利用千斤頂的往返伸縮，拉動鋼絞線拖動鋼箱梁在滑軌、滾排上移動。橋台施工時按設計要求澆築反力座基礎，通過預埋地腳螺栓的形式安裝千斤頂反力座（圖7、圖8）。
在橋台、各墩柱及臨時支墩頂端預設滾排滑道，鋼箱梁頂推時底板在其上滑動。滾排滑道與墩台採用預埋地腳螺栓連線，與臨時支墩採用焊接連線（圖9）。
圖9 滾排滑道安裝示意圖
為保證鋼箱梁在頂推過程中沿設計軸線移動，在各墩柱及臨時支墩頂部設定側向限位裝置。限位裝置由鋼製支架和滾軸組成，位於鋼箱梁兩側，通過滾動限位，防止鋼箱梁在移動過程中偏離軸線（圖10）。
圖10 側向限位裝置安裝示意圖
三、節段連線拼裝
單片梁採用邊頂推邊拼接的方式。每片鋼箱梁頂推前，根據頂推平台場地長度，將若干段鋼箱梁按拼接順序放置於軌道上，在預設地溝內進行梁段的栓接操作。
四、簡易快拆式鋼桁架導梁安裝與拆除
鋼桁架導梁全長16米，由1個連線箱梁段、5個標準段、2個鼻樑段共8個拼裝節段組成，各段均長2米。導梁採用高強螺栓。拆除時，由最前端依次拆除，分節段倒運至頂推平台維護待用（圖11）。
圖11 鋼導梁設計組拼示意圖
五、鋼箱梁頂推
鋼箱梁梁段及鋼導梁拼裝完成後，將鋼箱梁側面的固定端夾持器與千斤頂用鋼絞線相連並預緊，頂推至預定位置後，切除固定端夾持器，將千斤頂與下一個夾持器相連，繼續頂推。頂推過程中，測量人員隨時監控箱梁的中線偏移情況，通過千斤頂不對稱施力來調整箱梁移動狀態，使箱梁頂推軸線控制在允許範圍之內。
鋼箱梁頂推到設計位置後，在各個橋墩上布置兩台YD50-100型千斤頂，將梁落到正式支座上。落梁前應拆除各墩、台上的滾排裝置及限位裝置，並根據測量覆核結果，利用千斤頂調整箱梁豎曲線。
單片鋼箱梁頂推就位後，下一片鋼箱梁梁段進場。拆除導梁，運回頂推平台，安裝導梁重複頂推過程，至全部梁體頂推到位。
六、連繫梁安裝
鋼箱梁間連繫梁採用垂直升降機載人焊接安裝，相鄰兩片鋼箱梁頂推就位後，由測量確定箱梁豎曲線符合設計要求後，方可進行鋼箱梁間系梁的安裝。系梁安裝完成後，焊接鋼箱梁內及鋼箱梁間鋼模板。
七、預壓及橋面混凝土鋪裝
為確保鋼箱梁成橋豎曲線滿足設計要求，消除臨時支墩基礎在箱梁橋面混凝土澆築過程中產生的沉降，在箱梁頂推到位並完成落梁後，橋面系混凝土澆筑前對臨時支墩進行預壓。採取分次預壓法，每3片鋼箱梁進行一次預壓，在預壓過程中注意收集臨時支墩沉降數據，結束後根據沉降量，採用千斤頂頂升等措施，調整臨時支墩墩頂高程至成橋樑底高程。考慮混凝土本身的收縮特性和橋跨載入變形的整體效應，採用分塊均衡澆築法施工。
八、測量監控
為確保頂推過程中鋼箱梁、橋墩及臨時墩的安全，箱梁沿正常軌跡頂進，實施全程監控。監測項目包括：
1.對導梁懸臂端、箱梁各節段的跨中撓度進行監測；
2.對頂推過程中各固定墩、臨時墩的支座反力進行監測；
3.檢查滾排裝置、固定端夾持器反力座、側向限位裝置的受力及變形情況；
4.檢查導梁與鋼箱梁連線處、鋼箱梁節段間的連線螺栓是否有變形或剪斷等情況；
5.監測各固定墩、臨時墩在頂推水平推力作用下所產生的水平及豎向位移情況；
6.監測鋼箱梁在頂推過程中的軸線位移情況；
7.在預壓期間對臨時支墩沉降進行觀測，當24小時內沉降變化值小於10毫米時停止預壓，並對臨時支墩處梁底高程進行調整後，開始橋面混凝土的澆築。
在箱梁及支墩觀測點上設定反光膠帶，做好標記，觀測員每分鐘匯報一次監測數據糾偏。當梁水平位移偏移2厘米以上時，採用調節箱梁兩側頂推千斤頂頂速控制。
九、臨時支墩拆除
當橋面板混凝土達到設計強度、附屬結構物施工完成後，進行臨時支墩拆除作業。拆除順序為由橋樑兩側向中心軸線對稱進行，逐步卸載完成受力體系轉換。
材料設備
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》所用主要材料見表1，主要設備見表2。
序號 | 材料名稱 | 規格 | 需要數量 |
1 | 鋼絞線 | Dk15.24 | 5000千克 |
2 | 高強螺栓 | — | 5000個 |
3 | 鋼軌 | 43號 | 2500米 |
4 | 工字鋼 | 40a | 200米 |
5 | 工字鋼 | 50a | 300米 |
6 | 工字鋼 | 25a | 4350米 |
7 | 鋼管 | ф600，壁厚10毫米 | 220米 |
8 | 鋼管 | ф48，壁厚3.5毫米 | 500米 |
序號 | 材料設備名稱 | 規格 | 需要數量 |
1 | 頂推千斤頂 | TSD100-300型 | 4套 |
2 | 頂升千斤頂 | YD50-100型 | 24台 |
3 | 千斤頂反力座 | 定製 | 18套 |
4 | 泵站 | TSDB25 | 2台 |
5 | 電動油泵 | ZB4-500型 | 7台 |
6 | 頂推控制系統設備 | TSDK | 2套 |
7 | 固定端夾持器 | — | 4套 |
8 | 鋼導梁 | 定製 | 3套 |
9 | 滾排結構 | 定製 | 36套 |
10 | 運梁小車 | 定製 | 44個 |
11 | 電焊機 | — | 30台 |
參考資料：
質量控制
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》的質量控制要求如下：
- 工程質量控制標準
鋼橋施工質量執行以下規範：
《橋樑工程施工質量檢驗標準》DBJ 01-12-2004
《北京市城市橋樑工程施工技術規範》DBJ 01-46-2001
《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205-2001
《路橋市政工程施工工藝標準》CJJT-JS02-2004、QB-017-2004
鋼樑安裝後的基本尺寸允許偏差按表3和表4執行。
序號 | 項目 | 規定值或允許偏差 | 檢查頻率 | 檢驗方法 | ||
（毫米） | 範圍 | 點數 | ||||
1 | 軸線偏位 | 鋼樑中線 | 10 | 每件 | 2 | 用經緯儀、水準儀量測 |
兩孔相鄰橫樑中線相對偏差 | 5 | |||||
2 | 梁底標高 | 墩台處梁底 | ±10 | 4 | ||
兩孔相鄰橫樑相對高差 | 5 | |||||
項目 | 規定值或允許偏差（毫米） | ||
軸線偏位 | 鋼樑中線 | 10 | |
兩孔相鄰橫樑中線相對偏差 | 5 | ||
梁底標高 | 墩台處梁底 | ±10 | |
兩孔相鄰橫樑相對高差 | 5 | ||
支座偏位 | 支座縱、橫線扭轉 | 1 | |
固定支座順橋向偏差 | 連續梁或60米以上簡支梁 | 20 | |
60米以下簡支梁 | 10 | ||
活動支座按設計氣溫定位前偏差 | 3 | ||
支座底板四角相對高差 | 2 | ||
連線 | 對接焊縫的對接尺寸、氣孔率 | 符合該規範要求 | |
高強度螺栓扭矩 | ±10% | ||
- 質量保證措施
1.頂推平台按設計坡度逐層回填碾壓密實，軌道梁的澆築及鋼軌安裝應牢固可靠。
2.按設計位置和高程，精確安裝千斤頂反力座、滾排裝置和側向限位裝置。
3.鋼箱梁在軌道上進行分段組拼時，嚴格控制梁底運梁小車的高程，確保頂推過程中箱梁的整體線形。
4.鋼箱梁現場拼裝和頂推過程中，最大懸臂長度和最大跨度應在設計允許範圍內。
5.頂推時，用全站儀對梁體中線進行觀測，通過調節兩側水平千斤頂的速度糾偏。
6.頂推箱梁差2米就位前，進入精調階段。通過連續觀測和精確糾偏，確保就位時箱梁中心軸線偏差控制在10毫米之內。
7.導梁按照加工廠的預拼裝編號，嚴格拼裝順序並控制栓接質量，避免導梁底部相鄰節段間產生錯台。導梁節段安裝所採用高強度螺栓均為一次性使用。
安全措施
採用《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.制定切實可行的交通導改方案，成立交通導改領導小組負責落實交通導流方案，配合交管部門，在需要導行的路口設定交通標誌牌和安全施工宣傳牌，設專職交通協管員，指揮疏導行人及車輛，確保全全。
2.施工前，管理人員須熟悉管線圖紙，詳細調查現場，確定各管線的位置及埋深，並在管線上方設定警示牌，管線周圍1米內禁止機械開挖。土方施工前，安排專人在管線位置挖設探坑，向土方機械施工操作人員進行現場交底。
3.頂推前，對箱樑上方物品進行清理，確定物品的牢固程度。蓋梁、臨時支墩上方的滾排滑道須固定牢固。
4.頂推過程中，嚴禁施工人員在箱樑上方行走、作業。臨時支墩上方監測人員須佩帶安全防護用品，包括安全帶、安全帽等。
5.根據交通、施工現場情況綜合考慮，確定切實可行的鋼箱梁運輸路線及吊裝方案。鋼箱梁吊裝過程中應嚴格控制懸臂角度，確保全全。
6.配電系統必須施行分級制，配電線路必須按規範要求架設整齊。各級配電箱、開關箱的箱體安裝和箱內電器必須可靠完好。開關箱實行“一機、一箱、一閘、一漏”制，各級配置應匹配。有專人負責，上鎖編號管理。
環保措施
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》的環保措施如下：
1.建立環保組織機構，完善環境保護體系，配備相應的環保設施。
2.施工中保護好現場環境，管理好施工中的燃料、油、污水、廢料和垃圾等有害物質。
3.及時清理建築垃圾，定期運出現場並按規定進行處理。土方運輸採取有效措施封閉車廂，車輛出入現場設循環水池並配備專人清掃、沖洗車體，防止揚塵污染。
4.保持機械設備完好，採取必要的降噪措施。
5.在河道及現況道路上方施工時，做好防護工作，防止焊條焊渣、機械油污等掉落，對社會和自然環境造成污染。
效益分析
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》的效益分析是：
- 技術、經濟效益
該項目採取綜合技術措施，降低了施工成本，縮短了施工工期，創造了一定的經濟效益，共節約成本57.6萬元。經濟效益分析如下：
1.頂推平台設計中採用下沉式地溝作為鋼箱梁節段栓接操作間，採取軌道式運輸箱梁等技術措施，節省了操作空間，便於頂推作業。此工藝與設計架空平台相比，可節約工程成本18萬元。
2.二環路臨時支墩鋼管柱基礎採用深地梁式（1.5米深），取代原設計樁基礎，節約施工成本5.6萬元。
3.橋面系施工前支架預壓採用水袋預壓法，循環利用護城河中的水，節約費用34萬元。
- 社會效益
1.不占路施工，將橋樑施工對交通和環境的影響降到最低。不占路施工減少了對社會交通和居住環境的影響，總計為社會節約有效時間工作價值3303.4萬元，減少CO、CO2等溫室氣體排放161.2噸，有毒氣體排放4.04噸。
2.鋼箱梁採用分節段現場拼裝，拼裝場地沿橋樑縱軸方向設定在橋台後，同時可作為材料周轉、存放和加工場地使用，節約了施工占地。
3.施工噪聲低、環境污染小，有效降低了施工對環境及周圍居民的影響。
註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算
套用實例
《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》的套用實例如下：
永定門南中軸廣場工程位於北京市東城區。工程跨越兩路一河，分別為南二環路、南二環輔路、南護城河，採用橋樑蓋板結構形式，橋樑豎曲線半徑為R=500米，橋樑上部結構形式為3跨鋼混凝土連續加短懸臂的疊合梁形式，跨徑布置為28米+44米+44.5米+4.85米，橋樑總長121.35米，橋樑總寬度69米。橋樑橫斷面為9片獨立箱室結構，橋樑下部結構為鑽孔灌注樁接柱。由於該橋所處位置的特殊性，綜合考慮交通、防汛、環境等因素，採用頂推施工法進行橋樑主體鋼箱梁施工。
工程於2009年6月2日正式開工，於2009年9月28日主體施工完畢，2009年12月31日竣工驗收。該工程分體頂推單箱總計9片，每片由6個鋼箱梁單元梁段組成，總重2700噸，栓接螺栓40536套。分體頂推施工採用由中間向兩邊的順序同步進行。工程共投入3套頂推設備，每梁平均用時45個小時，9片鋼箱梁全部頂推就位，總歷時25天。
榮譽表彰
2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《寬幅城市橋樑多箱分體頂推施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。
