[发明专利]一种步履式多点同步顶推施工工法

摘要

本发明公开了一种步履式多点同步顶推施工工法，其具体施工工法如下：步骤一：施工准备，步骤二：顶推平台及临时墩施工，步骤三：步履式顶推设备安装及调试，步骤四：导梁及背撑拼装，步骤五：钢梁拼装，步骤六：钢梁顶推。本发明通过步履式多点同步顶推施工方法采用多个步履式顶推设备，减小了对临时墩竖向支撑力及顶推设备水平千斤顶的要求，实现顶推支点处结构自平衡，对临时墩及顶推平台理论上不产生水平力，降低了临时墩及顶推平台的结构刚度，减小了型材投入，在项推过程中，利用步履式项推设备可竖向调整的特点，通过将顶推钢梁进行绕点刚体转动来使得前端翘起并高于即将越过的临时墩，解决了传统项推工法过墩辅助措施多的问题。

主权项

1.一种步履式多点同步顶推施工工法，其特征在于，其具体施工工法如下：步骤一：施工准备：整理地勘资料，根据现场实际条件，选取合适的顶推平台设置地点，并考虑顶推采用单向顶推还是双向顶推方法，根据通航或者通行要求考虑临时墩布置间距，并且结合施工条件确定顶推施工方案及资源配置；步骤二：顶推平台及临时墩施工：(一)、顶推平台施工：(1)顶推平台兼顾钢梁拼装胎架及顶推支点的作用，设计为钢梁拼装胎架及顶推支点分离式平台，钢管立柱作为支撑结构，管顶设置工字钢主梁及分配梁作为钢梁拼装垫梁，顶推支点采用钢管桩基础，钢管柱顶设置工字钢分配梁，步履式顶推设备放置于分配梁上；(2)在施工测量放线后，先施工钢管桩，钢管桩采用履带吊配合DZ120沉桩锤振动沉桩进行施工，沉桩以桩底标高为主控，贯入度为辅控，钢管桩接长采用对接焊并贴加强板进行加强，钢管桩施工完毕后进行混凝土条形基础施工，条形基础施工前应对其基础进行夯实处理，保证地基承载能力满足要求；(3)待顶推平台支架基础施工完毕后，进行其上部结构施工，钢管立柱顶部根据设计顶标高进行抄平后，焊接工字钢分配梁，以形成钢梁拼装垫梁及顶推设备安置平台；(4)在顶推平台施工完毕后，应进行支架验收，保证顶推平台安全投入顶推施工的使用，顶推平台支架验收合格进行步履式顶推设备的安装；(二)、临时墩施工：(1)临时墩起到减小顶推跨度的作用，同时也是顶推支点之一，临时墩采用钢管支架搭设而成，临时墩上部结构采用钢管立柱，钢管作为平联系以保证临时墩的整体稳定性，钢管立柱顶部设置纵横向分配梁作为步履式顶推设备的安置平台；(2)临时墩钢管桩施工采用驳船上停靠履带吊配合DZ120振动锤进行沉桩施工，沉桩以桩底标高为主控，贯入度为辅控，钢管桩接长采用对接焊并贴加强板进行加强，钢管立柱顶部根据设计顶标高进行抄平后，焊接工字钢分配梁，以形成顶推设备安置平台；(3)临时墩应进行预压后投入使用，预压采用千斤顶反力预压方法，在临时墩钢管立柱上焊接反力梁，钢管桩顶部与反力梁之间放置千斤顶作为加载装置，沉降观测采用千分表，加载时分级进行，使荷载传递均匀，无冲击，分级加载需达到设计承载力的1.5倍，通过观测点记录沉降数据，并绘制静压试验曲线图确定承载能力；(4)为保证通航要求，在临时墩通航孔上下游设置通航引导航标，同时设置防撞墩以防止临时墩受到船舶撞击；(5)临时墩施工完毕后需进行验收，验收需结合施工记录及反力预压数据，待临时墩验收合格后方安装步履式顶推设备；步骤三：步履式顶推设备安装及调试：(1)采用步履式顶推设备，根据顶推用临时墩、顶推平台支点的数量确定所需步履式顶推设备的数量，顶推设备布置在临时支墩中心位置，负责主梁的竖向起顶、纵向推移，同时自带有顶推施工时的横向限位功能；(2)步履式顶推系统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、横向调整油缸和顶推油缸，通过计算机控制盒液压驱动实现组合和顺序动作，以满足施工要求；(3)步履式顶推系统装置由履带吊起吊至顶推平台或者临时墩上，调整好平面位置后予以固定；(4)待顶推系统布设完毕后，安装顶推设备液压系统，横桥向一对顶推设备共用一个液压泵站，液压泵站为油缸提供动力，根据主控计算机的指令，执行规定动作，油缸的位移通过位移传感器检测，油缸大腔的压力通过压力传感器反馈，所有的传感器信号通过总线传送给主控计算机进行分析和处理，然后根据控制算法输出泵站驱动信号，调节油缸的动作和速度，从而实现各个桥墩上面的顶推系统同步上升或者同步下降，也对单个油缸调整高差(5)顶推设备安装完成后，连接好系统的油路及电路，进行调试以保证在手动、自动模式运行下，执行元件按设定的运动方式运行，联机调试时，启动泵站，选择手动运行模式，在主控台操作面板上执行元件伸缸或缩缸动作，检查其进行的动作是否正确，调节行程检测装置的检测元件，使检测装置的接触及检测正常，系统手动试机完成后，选择自动模式系统，检查系统各千斤顶的动作协调性及同步性，如不满足要求，应认真查找原因，排除故障，待系统的动作完全协调后方表明系统调试正常合格；步骤四：导梁及背撑拼装：(一)、导梁拼接：(1)导梁的合理长度应使主梁最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近，钢导梁的长度以钢箱梁顶推自由长度L的0.6‑0.8倍为宜；(2)为降低导梁自重，并满足主梁顶推施工要求，设计采用变截面工字型导梁，由根部向端部逐渐减小，导梁与主梁连接处设有两组纵梁，其结构外形尺寸与边主梁保持一致，根部与边主梁采用焊接连接，两组纵梁间通过桁架式横梁连接形成整体，为便于导梁通过临时支墩，导梁的两组纵梁端部设计成台阶状，以利于过墩时起顶，导梁设计时应进行节段划分，以便现场制作及拼焊；(3)由于边主梁为箱型钢梁，而导梁设计截面为实腹工字型截面，为使得导梁与边主梁更好的连接且传力合理，在导梁与边主梁结合范围采用过渡段，将箱型截面渐变为工字型截面；(4)导梁在施工现场钢结构加工区分节段制作，后吊装节段至顶推平台上拼焊成整体，导梁的两根主梁在顶推平台上调整好高程及纵向里程后，开始导梁的平联系焊接施工；(5)导梁结构焊接完毕后对导梁节段之间的对接焊缝进行射线探伤，保证导梁焊缝的可靠性，对于连接系角焊缝需进行检查做到焊缝连续饱满；(6)导梁需进行验收，验收合格后方可投入使用；(二)、背撑拼接：(1)导梁在跨越最大顶推跨度时，若仅采用导梁结构则前端挠度过大，且钢梁结构应力水平较高，因此需对顶推结构进行加强处理，考虑到钢梁为柔性结构，刚度小，采取在钢梁上方增加临时背撑桁架增加钢梁顶推刚度，背撑结构为箱型截面杆件组成的空间析架形式；(2)背撑作为钢梁顶推时的加强构件，需焊接在边主梁上，由于节点处受力状态复杂，为保证背撑及边主梁连接可靠，背撑在与边主梁结合处采用变宽箱型结构，并在两侧焊接钢板用于加强；(3)背撑有斜杆、横杆及立杆，杆件在现场钢结构加工厂内完成制作，待钢梁在顶推平台上拼焊一部分后，逐步在钢梁上焊接背撑杆件，最终完成背撑结构的拼装；(4)背撑结构需进行验收，验收合格后方可投入使用；步骤五：钢梁拼装：(1)钢梁构件在工厂内按设计节段进行加工制造，并进行全线预拼，以保证钢梁线型满足设计线型及现场拼装精度；(2)钢梁运输至现场后，采用履带吊吊装至顶推平台上，各构件根据端口检查线进行定位，然后根据监控点复核标高值，进行微调；(3)钢梁调整到位后，采用工装码板将需焊接节段临时固定，后进行环向焊缝连接和高强螺栓施拧，焊缝需进行射线探伤，探伤合格后方可开始顶推轮次；(4)钢梁在顶推平台上拼装3‑4个节段后开始一个轮次的顶推，全桥根据顶推轮次共划分为多个节段进行拼装；步骤六：钢梁顶推：(1)全桥钢梁划分为多个轮次并分轮次进行顶推施工，当一个轮次的钢梁拼焊完毕后，所有焊缝及高栓连接检验合格，且钢梁线型调整至监控要求后，开始本轮次的顶推施工；(2)钢梁顶推施工采用步履式多点同步顶推施工工艺，多点顶推与集中单点顶推相比较，可以避免配置大型顶推设备，能有效地控制顶推时梁体的偏移，顶推时对桥墩的水平推力可减小到很小，便于采用结构柔性墩的临时墩(3)步履式顶推工作原理是竖向千斤顶顶起主梁，水平千斤顶完成向前推移，落梁后搁置于垫梁上，千斤顶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(4)步履式顶推设备的单个顶推行程最大为0.35m，一个轮次的顶推施工需有多次顶推行程循环(5)根据传统的顶推工艺，当导梁前端即将到达下一临时墩时，都会采用额外的临时措施，一般是简易的滑动装置来辅助导梁搭上并顺利通过临时墩，本施工工法采用的是一种全新的理念和方法，即通过将顶推钢梁进行绕点刚体转动来使得前端翘起并高于即将越过的临时墩，当跨越至顶推设备顶部一半左右时，就启动该临时墩上的顶推设备并投入使用，从而实现无措施过墩的目的；步骤七：顶推线型调整：(一)、顶推过程中竖向线型调整：(1)主梁线型设计多有竖曲线，若采用单向顶推方法，由一边向另一边逐步推进，钢梁要完全通过桥梁的设计竖曲线，并要考虑各阶段后续钢梁拼装以及施工便利性，过程极为复杂，对线型控制提出了非常高的要求；(2)为便于各轮次钢梁拼装的便利性和顶推完毕后的钢梁整体落梁，拼装平台的纵坡按与桥梁设计纵坡平行的原则设计，并保证在无附加支撑时低于设计纵坡；(3)各临时支点的高程，需要通过各轮次钢梁拼装、顶推的模拟分析来确定，通过模拟分析找出各临时支点高程的变化范围后初步设定各临时支点的高程，然后再次通过各轮次钢梁拼装、顶推的模拟分析又一次找出各临时支点高程的变化范围，如此反复几次以后可发现各临时支点高程变化范围逐渐变小，从而最终确定各临时支点的高程值；(二)、顶推过程中轴向偏位调整：(1)在顶推施工过程中，需对顶推钢梁的整体轴线偏位进行实时控制，并设定控制值，拟定偏位控制值，偏位一旦超差，应及时进行纠偏调整，轴向偏位调整由步履式顶推设备的横向限位装置完成；(2)顶推实施前，对钢梁的轴线偏位情况进行确认，判断是否具体顶推条件，若在实施前的整体轴线偏位就已超出偏位控制值，则需先对钢梁整体轴线进行纠偏；(3)当实施前的轴线偏位满足顶推要求后，即可进行顶推施工，施工全过程中需利用测量仪器对钢梁轴线进行实时监测，为方便测量和判断，实际施工时以钢梁轴线控制为准；(4)顶推最初的几个行程，应采用全时段观测，并记录轴线偏移情况，累计到一定行程后对轴线偏移情况进行数据分析，判断和了解顶推过程中的轴线偏位大致情况，若情况良好，则在后续顶推中适当降低观测频率；(三)、顶推完成后线型调整：(1)最后一轮顶推应维持慢速、稳定，需严格控制钢梁前端的里程；(2)待达到顶推完毕后的里程后，测量钢梁的竖向线型与轴向偏位情况，是否满足要求，若不满足要求适当进行调整直至满足要；步骤八：钢梁落梁：(1)顶推过程中，顶推到位后需进行落梁，完成永久支座的安装，由于顶推过程中桥梁永久支墩处的顶推设备及垫梁占用支座位置，因此需先拆除永久支座处的顶推设备及垫梁，再安装支座，最后落梁；(2)主梁顶推到位后，顶推设备竖向千斤顶油缸升起将主梁顶起，更换两侧垫梁并在垫梁下方安置需要将梁顶升千斤顶，顶推装置竖向千斤顶油缸回程将主梁落于其余临时墩顶的垫梁上，即可拆除永久支座处的顶推设备，随后进行支座垫石浇筑及支座安装工作；(3)待桥梁永久支墩上的顶推设备拆除且垫石及支座安装到位以后，进行全桥主梁的落梁，即利用临时支墩上顶推设备的顶升功能以及两侧垫梁辅助完成落梁，整个落梁过程所有顶推设备均同步分级进行；步骤九：主梁合拢：(1)合拢段吊装前，应根据理论计算出实际所需的合拢长度，然后对合拢段两端端口余量进行修正，现场将测量数据发回厂内，由厂内对合拢段余量进行统一切割，保证端口质量；(2)钢梁线型及里程测量满足要求后，进行合拢段施工，合拢段施工应选取恒温时间段施工；步骤十：临时措施拆除：(一)、导梁及背撑拆除(1)导梁待顶推进入尾声时择机拆除，在导梁及背撑处于低应力水平时进行拆除，并遵循先拆除连接系、再拆除次要结构、最后拆除主要结构的原则顺序，保证拆除过程中对导梁及背撑本身结构的稳定性；(2)导梁、背撑与钢梁连接采用焊接，在拆除过程中应尽量减小对钢梁结构的损伤，对于导梁、背撑与主梁的连接节点，在火焰切除时应留有足够的余量，避免火焰烽线贴近主梁结构，残留的余量在拆除完毕后通过气刨和打磨的方式进行修整；(二)、临时墩及顶推平台拆除(1)钢梁落梁合拢之后，荷载由临时墩及顶推平台转移到永久结构墩上后，进行临时墩及顶推平台的拆除工作；(2)临时墩及顶推平台拆除应遵循先搭后拆，后搭先拆的原则，依次拆除分配梁、平联系、钢管立柱，自上而下进行。