顶推法施工中钢箱梁的施工监测
2017-06-19
0 引言
随着公路工程建设速度的加快，上跨桥的施工对跨下交通的影响不可避免，为了降低对交通的干扰，顶推钢箱梁中对线型、临时墩位移沉降、导梁下扰都要进行施工监测，来保证施工的质量和安全。本文以梅家山立交桥项目为例，对顶推法施工中钢箱梁的施工监测进行了分析。
1 工程概述
梅家山立交主线桥第四联主线桥连接雄楚大街与鹦鹉洲大桥延长线，跨越白沙洲高架桥，主线桥钢箱梁设计起点位于津水路，里程桩号K13+760，终点位于原武泰闸水产大市场拆迁旧址，里程桩号K13+896，主线桥全长约136m。
梅家山立交主线桥第四联为（36.95m+62m+36.95m）三跨钢箱梁，其标准段桥面宽度为26.04m。主线桥桥顶面和底面均设1.5%的双向横坡，通过梁体顶板形成，梁体顶、底板平行设置。
本桥三跨钢箱梁位于ZW211～ZW214#墩之间，并跨越白沙洲高架桥，总重量1800t，为本工程施工重点。ZW211～ZW214#墩线路平面为直线，纵断面沿道路前进方向的纵坡依次为1.68%（距离约5763mm）和R=2500m竖曲线。图1为钢箱梁分段图。
2 施工测量控制方法
在梅家山项目中，钢箱梁顶推施工过程中施工监测的主要内容有以下几个方面：①临时墩、顶推拼装平台放样及安装过程中的施工控制测量；②钢箱梁制作过程中在胎架上的线形控制测量；③钢箱梁在顶推平台上的拼装定位线形测量（含导梁、钢箱梁母梁、待拼梁段等）；④钢箱梁在顶推过程中必须的其他控制内容（含主墩、临时墩、导梁、钢箱梁等）；⑤钢梁梁顶推完成后的线形测量。
2.1 临时墩、顶推拼装平台放样及安装过程中的施工控制测量
在钢箱梁进行顶推作业前，首先应完成临时墩及顶推拼装平台的放样安装测量工作（含平面和高程测量）。
2.1.1 临时墩的放样、安装测量及拖拉过程中的监测
在对临时墩的结构物�M行测量放样时，应控制好各个钢管桩的中心偏位及桩顶高程，要求误差在10mm之内，再进行连结系、桩顶纵横向分配梁、滑道分配梁的安装，由于临时墩在后期顶推过程中会产生沉降，因此其滑道梁顶高程放样时应考虑预抬值。
拖拉施工须沿顺桥向设置七处临时墩。所有滑道梁顶面横桥方向均设1.5%的坡，纵桥方向滑道梁顶面与水平面的夹角从ZW215至ZW212依次为：1.89°、1.63°、1.3°、0.91°、0.38°、-0.8、1°。全桥自重约1800t，用两套ZLD200-300型自动连续拖拉系统进行拖拉施工。单连续千斤顶拖拉力180t，正常拖拉速度约7m/h。两套连续顶布置在ZW213#墩的临时墩上，连续顶支座分别焊接在滑道梁内侧面。梁体顶推过程中，测量控制因素主要是：梁体中心线及各墩顶偏位。随着梁体的推进，侧向限位控制其中心线偏位在10mm以内，严格控制各千斤顶同步顶推，各墩顶的偏位均在设计要求范围之内。箱梁顶进时，测量人员跟踪监测各墩的偏位及梁体中心线位置，当中心线偏移时，及时利用侧向限位调整，然后将其锁定。在顶推过程中对墩顶瞬间偏位的观测尤为重要，一旦墩顶瞬间偏位超过设计值需立即停止施力，重新调整各墩顶施力分布，以保证各墩的偏位满足设计要求。拖拉过程中，各临时墩允许偏位最大值见表1。
2.1.2 顶推拼装平台的放样、安装测量
钢梁顶推（拼装）平台主要功能有两个：一是作为钢箱梁节段拼焊场地，二是作为顶推的起点。依据设计图纸，依次对顶推平台的上下部管桩中心进行放样，要求管桩中心偏位不超过10mm，桩顶高程不超过10mm。以上测量内容施工完成后，应分别安装纵横向桩间联结系、脚手平台、桩顶分配梁、滑道分配梁等。
滑道安装时要求所有横向相邻滑道的高程一致，竖曲线顶推要求滑道在一个理想的圆弧曲线内。而且所有滑道在安装前必须调整到位，保证顶推过程中箱梁、滑板、滑道板之间均为面接触。所以顶推对滑道标高及水平度的控制要求相当高，不允许出现差错和过大测量误差。根据顶推拼装平台构造，由于滑道直接支承钢箱梁，其线形可较准确地反映钢箱梁支承情况，故选择滑道梁线形进行顶推平台线形监测。每肢滑道梁的线形测点拟布设7处，各测点纵向位置示意图如图2，分别对应各临时墩中心线，横向位置对应相应滑道梁的中心线。 钢梁在顶推平台上的线形调整，竖向调整采用4台150t千斤顶。调整完毕后转换由钢支墩受力。横向调整采用5t手拉葫芦或32t机械千斤顶配合调整横向坐标。
2.2 钢箱梁制作过程中在胎架上的线形控制测量
由于钢箱梁在拼装焊接过程中会产生变形，为保证其横桥向及顺桥向安装完成后的线形准确，因此在胎架放样时应考虑由此数据产生的影响。
另外在对胎架、钢箱底板及顶板（长度、宽度、标高）进行验收时，应尽量选择在温度恒定的条件下时进行，所测量数据均应换算成标准状态（钢箱梁设计时标准状态为20摄氏度）后再与设计数据比较。
2.3 钢箱梁在顶推平台上的拼装定位线形测量（含导梁、钢箱梁母梁、待拼梁段等）
2.3.1 导梁的安装及顶推测量
导梁全长约35m，为变截面设计，分为三段。各段梁高、底板及腹板厚度均一定差异，节段之间腹板与顶板采用栓接，底板采用焊接；导梁与钢箱梁之间，腹板采用栓接，底板、翼板与顶板采用焊接。根据拖拉施工工况，控制导梁刚度为钢箱梁的1/7，导梁与钢箱梁接头处最大应力值190MPa。
导梁最前端在拖拉过程中会产生不同程度挠度，为了使导梁顺利上墩，导梁前端设置变高截面。导梁上墩前，前端变高部分首先上墩，滑道梁上的千斤顶作用在导梁前端变高部分，克服导梁挠度，并跟随拖拉前移，直至导梁底部上墩。顶推过程中应控制其轴线偏位，下扰值。
2.3.2 钢梁的安装及顶推测量
测量流程如下：钢箱梁安装线形测量→钢箱梁焊接后线形测量→顶推前的临时墩沉降测量→顶推过程中的控制测量（含导梁及钢箱梁轴线偏位、主墩偏位、临时墩瞬时偏位及顶推后总位移量、导梁上墩前的最大挠度测量等）→顶推完成后钢箱梁的母梁线形测量（作为下一节段钢箱梁安装定位依据）→钢箱梁安装测量……依此类推。
导梁顶推完成后，将制作好的钢箱梁运至桥位处，并吊装至平台上，其前端与钢导梁后端进行焊接，焊接完成后对钢箱梁的轴线进行调整，直至满足规范要求。另在夜间温度相对稳定的时段对导梁相应位置的标高进行测量，依据此标高推算出钢箱梁相应点位的标高并调整到位。然后对钢箱梁进行顶推施工，每一次顶推作业前，应测量出临时墩的沉降及纵横向位移量，主墩的偏位，导梁前端的下挠值等，符合设计要求后方能进行顶推作业。顶推过程中应控制好钢箱梁的轴线偏位，本次顶推应在平台上预留出四个节段钢箱梁的位置，以便下次四个节段钢箱梁的安装。
2.4 钢梁顶推过程中的控制内容
应测量出以下几项数据：①顶推作业启动时临时墩的瞬间最大位移值；②顶推过程中临时墩墩顶的位移变化量；③导梁上临时墩前的最大挠度测量；④钢箱梁前后端的轴线偏位不超过10mm。
2.5 钢梁梁顶推完成后的线形测量
钢梁顶推完成后需要注意以下事项：
①为防止由于顶推平台的沉降而引起钢箱梁母梁的线形产生变化，应先将待安装的四个梁段吊装至平台顶后再进行母梁的线形测量。
②在夜�g大气温度恒定状态下测量出母梁的线形，以此计算出下下个节段钢箱梁的安装线形。
③为了减小焊接前后对钢梁线形的影响，钢箱梁顶监控点分别位于钢梁焊接面纵向内移1m处，如图3所示。另在钢梁顶推前应在最后一节钢梁上中间断面加测一对点，并观测其绝对高程值，以此作为焊接后钢梁的整体线形复核数据，同时也是钢梁顶推后母梁测量的必要观测数据。图3中1-6，1’-4’，1’’-6’’均为高程线形观测点，且均位于钢箱梁顶部。
④待拼梁段梁顶拼装定位标高误差须控制在5mm以内，横断面两控制点定位标高相对误差在5mm以内，相邻梁段接头之间的梁顶标高误差须控制在2mm以内；标高验收测量须在日出前或者日落后进行，回避日照温差的影响。
⑤每一梁段的预伸长量通过焊缝宽度予以控制。
⑥焊接应尽量上下左右对称进行，避免焊接收缩上下左右不同步引起梁段的线形或者受力变化。
⑦焊接完成后（下一轮顶推前）应对钢箱梁顶线形进行复核。
⑧每次顶推完成后应统计出临时墩及主墩的本次位移量、总位移量、本次沉降量及总沉降量等。
3 小结
通过以上对钢箱梁顶推法施工过程中施工监测的论述，使我们在今后的工作中遇到同类作业时可以做到心中有数，提前计划，迅速进入工作状态，提高工作效率；而且对顶推施工中的要点一目了然，加强过程控制，避免出现质量和安全事故。
参考文献：
[1]GB50026-2007，工程测量规范[S].
[2]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].
[3]JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准（一）[S].
[4]武汉市二环线武昌接线工程1标桥梁施工图册[S].
