银川滨河黄河大桥步履式顶推施工技术

银川滨河黄河大桥步履式顶推施工技术

1工程概况 桥梁概况

银川滨河黄河大桥处于银川主城区至宁东交通干线上，跨越滨河新区黄河两岸，是内陆开放型经济试验区的核心要道，大桥全长1492m。其中西引桥长400m，桥型布置为五跨80m的钢混组合连续钢箱梁，分左右两幅，平面处于R=3285mm水平曲线上,立面处于下坡上，如图，箱梁均为标准梁段，单片梁长8米，宽16米，高，重约38t；主桥为自锚式悬索钢箱梁桥，在平面上位于直线上，在立面上位于R=59000m,T=295,E=竖曲线上，主桥上部为（88+218+218+88）m三塔四跨钢混叠合梁，如图，钢箱长分10m、14m、16m、三种，梁宽米，高约,全桥总重7906t；东引桥为六跨80m钢混组合梁，钢梁机构形式与西引桥相同。

图 西引桥桥型布置立面图

图 主桥立面布置图 桥梁钢箱梁结构形式

西引桥钢混结合梁标准梁段为长8m、宽16m、高度槽型钢梁+等厚度钢筋混凝土桥面板，钢梁每片设三道空腹式横梁和两道水平加劲板，钢箱梁不计混凝土单片重约38t,分左右两幅，全桥共100片， 钢箱梁结构形式如图。

图 引桥钢箱梁标准梁段横段面图

主桥钢梁钢箱长分10m、14m、16m、三种，梁宽米，高约，典型梁段如图。

图 主桥箱梁断面图 根据其梁段长度、钢板厚度等划分，钢加劲梁分为钢主缆锚固区梁段、A、B、C、D、E、共6种类型。

2施工方案

西引桥梁段运输起吊 西引桥钢箱梁较轻，且起吊高度约为15米，现场场地和起到作业范围和幅度满足吊车作业条件，因此可以进行箱梁板单元焊接加工的同时进行引桥侧PM44—PM45之间场地的硬化处理。板单元加工成单片箱梁以后，利用履带吊将箱梁吊装到拼装平台台架上。 主桥钢箱梁吊装

根据现场实际情况和以往类似施工经验，主桥钢箱梁可以通过驳船将钢箱梁运输到栈桥侧，或通过运梁小车将单片箱梁运输到提升门架正下方，再通过在主桥永久墩PM53—PM54之间靠PM53侧搭设主桥箱梁提升门架。

为了便于箱梁的节段拼装焊接，吊装平台提升架设计成可移动式，钢梁板单元在预制场制作组装完成以后，可以通过运梁驳船或其他运输系统将箱梁节段运送到起吊区域，先通过可移动式液压提升门架将钢箱梁提升到合适高度（所有运输过程，在起吊时需利用临时吊点），再利用滑移牵引的方式将钢箱梁滑移到拼装平台上进行拼装。

拼装平台搭设 西引桥拼装平台

西引桥拼装平台是作为梁段拼装的承力结构，在搭设时除了考虑必要的承载力以外，还要考虑其必要的通用性。由于引桥在平面上处于水平曲线上，立面上处于的坡度上，在搭设拼装平台时应满足箱梁不同曲线的拼装要求。在进行拼装平台搭设时，采用钢管桩立柱的形式，管桩顶部设计成管桩冒，便于箱梁曲线弧度的调整，同时为了能解决成桥后整体落梁不受影响，管桩搭设时应低于桥梁成桥时底面高度50cm左右，采用垫墩和调平垫块作为调整介质，以便在进行箱梁节段焊接时不同高度的调整。

主桥拼装平台搭设

在主墩PM54—PM53之间搭设钢箱梁吊装区和梁段拼装区，拼装区包含了导梁拼装和箱梁节段拼装，拼装平台作为钢导梁和梁段调整和环缝焊的共用平台，具有双重作用，基于施工的需要，主桥拼装平台与移动式提升门架处于同一平面位置。主桥拼装平台的搭设与引桥拼装平台拼装平台类似，但较引桥复杂，钢管桩采用五排三联的结构形式，左右两侧钢管桩位于箱梁纵梁正下方。 临时墩搭设

临时墩的搭设除了必须满足其所需的刚度和强度以外，还必须满足设备的布置和操作空间，同时还需根据桥型的标高不同进行搭设，确保顶推过程中尽可能减少标高调整。

西引桥临时墩搭设

西引桥永久墩布置为5×80米的跨度，在顶推施工中属于跨度较大的结构形式。顶推施工中箱梁的悬臂过大会造成结构局部应力剧增，给箱梁上墩带来困难，为了尽量减少箱梁的挠度，满足箱梁结构受力要求，需要在永久墩之间设置临时墩。进过计算，在每两个永久墩跨中设置一临时墩，将跨距变为40米/跨是最经济有效的，如图所示

图 西引桥水中临时墩布置总图

为了减少钢结构的用量，增强临时墩的结构钢度，临时墩和永久墩一样

采用钻孔注浆混凝土临时墩，墩身中间设置三道钢管平联。

、主桥临时墩搭设

主桥主跨为218米，边跨为88米，跨度较大，根据步履顶推施工工法，需在西侧边跨两永久墩中间设置一个临时墩，在主跨两主塔之间均布三个临时墩，临时墩设置同样采用转孔注浆的混凝土临时墩，如图和所示。

东侧边跨主墩PM53—PM54是导梁拼装平台、箱梁节段拼装和环缝焊接平台的组合区域。为了能够满足箱梁节段拼装调梁的需要，减少调梁设备的投入，需在PM53—PM54之间需设置三个临时墩，由此解决了前期顶推箱梁节段少，顶推运行困难的问题。 设备布置

西引桥设备布置

在1#临时墩—6#临时墩上安装BDT步履式顶推设备，每套步履顶推设备布置在对应墩身墩顶，共20套(每墩各2套)。

西引桥为槽型钢梁，其最佳受力部位位于斜腹板与底板交接处，因此设备布置位于两斜腹板与底板的交接处，如图所示：

图 西引桥步履顶推设备墩顶布置图 主桥设备布置

受主塔结构的影响，钢箱梁挑梁在塔柱处断开，因此在预制场进行板单元拼装制作时，每片箱梁挑梁单独制，待箱梁顶推过墩后再进行单独焊接，顶推施工时不考虑挑梁参加总体受力。临时墩设备置于墩顶，主塔处设备置于横梁上，每个临时墩上布置一套步履顶推设备，共26套。

根据箱梁结构形式，步履顶推设备分左右侧置于箱梁纵梁正下方为最佳受力位置，左右纵梁布置一套，及边跨跨中桥面板施工完成后，利用现有顶推设备中的500吨竖向千斤顶在4个主墩上起梁并拆除垫梁，落梁至永久支座上。

先施工右幅桥，再施工左幅桥。右幅桥顶推就位后，将顶推设备搬运至左幅桥，进行左幅桥顶推施工；左幅桥顶推就位后，利用现有顶推设备中的500吨竖向千斤顶，安装至右幅桥4个主墩上，进行右幅桥落梁施工;右幅桥落梁完成后，进行左幅桥落梁施工。

临时墩采用打插钢管桩群的形式，管桩搭设完成以后在钢管桩上端设置上下分配梁。为了顶推施工的需要，除了考虑步履顶推设备布置位置以外，还要在顺

桥方向上设垫梁，作为顶推行程倒换所用，垫梁高度要求比步履顶推设备本体高度高出5cm～8cm。根据顶推的进度，分阶段性的在临墩L7至LD上安装BDT步履式顶推设备，要求导梁在上墩前将步履顶推设备安装调试好，全桥共10套(每墩各2套)。 施工步骤

引桥施工步骤 第一步：进行引桥永久墩与临时墩的桩基钻孔注浆工作，逐段绑扎钢筋浇筑墩身。由于永久墩盖梁顺桥向宽度不能满足设备布置要求，因此永久墩在进行承台浇筑时需在大小里程侧分别设置预埋板，墩身浇筑完成以后在永久墩的承台上搭钢管桩，作为顶推的临时垫梁。

第二步：永久墩PM45及临时墩1#～3#号墩浇筑完成以后，可同时进行引桥拼装平台的搭设工作，与此同时，在PM45—PM46之间的外侧搭设栈桥，作为梁段吊装时吊车作业路面。

第三步：拼装平台搭设完成以后，在右幅拼装平台上安装步履顶推设备，用测量仪器测量个点标高，按线性标高将各支点预先垫好，用吊车将导梁起吊，在拼装平台上进行导梁拼装，再将1#～5#梁段起吊与导梁焊接。

第四步：钢梁焊接完成后，启动顶推系统将钢梁向前顶推，拼装平台空出下轮钢梁节段拼装位置。

第五步：用吊车将下几个钢梁节段吊到拼装平台上，并焊接好。

第六步：箱梁焊接完成以后，继续顶推，并进行下个钢梁节段拼装焊接。 第七步：循环第四步至第六步直到顶推到位，逐段拆除导梁； 第八步：按照同样的方法和步骤进行左幅顶推。 主桥施施工步骤

第一步：进行主塔施工，两边跨主墩中间设置分别设置一个临时墩，在两主跨之间均布三个临时墩，根据桥型标高完成临时墩桩基的钻孔注浆，绑扎钢筋浇筑塔身和临时墩墩身，在墩顶设置垫梁。

第二步：在主桥PM53—PM54之间打插钢管桩，完成提升门架、拼装平台、导梁拼装平台的搭设。

第三步：在拼装平台侧三个临时墩上布置6台步履顶推设备；利用汽吊将导梁吊装到拼装进行拼装，安装提升门架提升系统。

第四步：利用液压提升系统吊装1#箱梁，在拼装平台上利用步履顶推设备对导梁和首节梁段进行调整，调整完成以后利用钢管桩上的垫墩垫块垫实，再利用液压提升系统悬挂调整第2#梁段与1#梁段，利用同样方法将2#梁段垫实，最后进行两个节段的环缝焊接。

第五步：将提升千斤顶卸载，解除吊具，利用浮吊提前将剩下所有墩上的顶推设备安装到位；启动6台步履顶推设备将梁段向前顶推18m，使导梁前端上墩达到主墩7#、8#设备；进行第3#梁段的吊装，用同样的方法进行梁段的调整和环缝焊接。

由于主桥处于竖曲线上，每顶推一段距离需要对墩顶标高进场调整，当遇到需要进行标高调整时，可以用抽换垫梁上的垫块进行调整。

第六步：继续向前顶推32m，重复第四步到第五步方法，按每2—3节拼一推的方法，逐段进行拼接顶推；当导梁到下一墩顶时，如遇到上墩困难情况，则利用两台YDGC3000S-200顶举千斤顶进行迎墩，使导梁顺利上墩。

第七步：按同样方法重复以上几个步骤，不断投入下一个墩上的步履顶推设

备,逐段拆除导梁完成全桥顶推。

第八步： 顶推到位以后，利用步履顶推设备竖向顶举功能进行整体落梁（如遇空间不够，可将竖向顶卸下单独用于竖向顶举），将箱梁安全的落在各墩顶支座上。

3设备介绍

BDT步履式顶推装置包括1块滑箱、1条滑道、4台顶升千斤顶、4台平移千斤顶、4套纠偏装置、1套液压泵站及1套分控制系统。整套步履顶推设将传统的顶推顶、顶举顶、纠偏顶合为一体，具备了将顶推、纠偏、落梁与一体。每套步履式顶推装置还可连接到一套总控制系统，步履式顶推装置滑箱是支撑主梁的受力结构，上部放置5cm橡胶板或高密度木板，可以使主梁局部受力均衡；滑箱下部焊有不锈钢板，与滑道上的聚四氟乙烯板构成滑移面。聚四氟乙烯板上表面做成蘑菇头状，其间可涂硅油，降低滑移面摩擦阻力；滑道两侧布置四套带导向轮的纠偏装置，既可解决顺桥向的导向问题，又可解决横桥向的调整问题；四台顶升千斤顶活塞头装有球头，可自适应小范围的坡度。

4顶推施工控制 水平顶推的同步性

当顶升顶活将顶推滑箱和主梁顶起后，顶推千斤顶伸缸将主梁顶推前移，此过程需进行位移同步控制、横向调节控制。主控台除了控制所有桥墩上顶推千斤顶的统一动作之外，还必须保证所有顶推千斤顶每行程的同步。

顶推控制策略是以位移控制为主。同一桥墩上水平顶推同步控制：以L7#左边墩上的1#千斤顶为主动点及比较基准（伸缸速度一定），L7#右边墩上的2#千斤顶为随动点并与1#顶比较。2#顶的行程＞1#顶时（位移量差设定值为2mm），则减小LB#顶的比例阀的流量。反之，则增大相应比例阀的流量。同墩两侧顶推同步要求≤4㎜。

不同桥墩上水平顶推同步控制：以L7#桥墩上的1#顶为主动点及比较基准，其余桥墩的千斤顶与之比较。各墩千斤顶顶位移量差超过设定值（3mm）时则减小或增大相应的比例阀的流量。各墩顶推同步要求≤5㎜。

顶推设备调试时可先行按同步精度要求（墩间同步在5mm之内，同墩两侧同步在4mm之内）调整比例阀流量，以确保顶推施工中同步控制。 顶举千斤顶的同步性

竖向顶举顶活塞伸出时顶推滑箱和梁顶起，此过程主控台除了控制集群顶举千斤顶的统一动作之外，还要通过安装在滑道和垫梁之间的位移传感器检测顶升的高度，保证各顶举顶的同步。

顶举控制策略是以位移控制为主，压力控制为辅的同步控制。竖向顶举顶将主梁顶离垫梁、回缩时将主梁下降回落到垫梁时保持同步。每套顶推装置安装2套位移传感器（对角设置），同一墩台以一侧为基准，位移传感器安装在滑道和垫梁之间以检测顶升的高度，此过程同步精度控制在4mm之内。

每套顶推装置（4台竖向顶举千斤顶）上安装1个压力变送器，计算机可监测各受力点的载荷变化情况，准确地协调整个系统的载荷分配。每个受力点的最高压力、同一桥墩上各受力点之间的最大压差可通过现场控制器、主控台设定。当载荷达到设定值时，系统会自动停机，并报警示意。 顶推过程中的动态纠偏

桥墩上两套顶推装置间装有1套用于检测箱梁轴线的光电开关（要求每个箱

梁在制作时用通长黑色线标识出中轴线），通过色差的检测，可实现对箱梁轴线的检测。在水平顶推千斤顶伸缸，箱梁平移过程中，若光电开关检测不到轴线（黑色带），则发出一个信号驱动相应的横向调节千斤顶动作直到光电开关检测到轴线（黑色带）后停止动作，从而实现横向动态纠偏。 竖向标高调整

在顶推过程中钢加劲梁的受力状态与成桥时受力状态完全不同，整个顶推过程的监控应以支反力控制为主，标高控制为辅的原则进行。因此每轮顶推前依据监控指令，明确该轮顶推钢加劲梁所经墩台的竖曲线变化范围（即标高变化值）及主梁许用支反力（即墩台的许用压应力）变化范围，以确定该轮顶推的顶举千斤顶的调整范围。

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