钢箱梁顶推施工整体规划方案

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第一章钢箱梁施工方法与技术

1.1项目基本情况

本工程为通航孔自锚式悬索桥钢箱梁施工。

该桥梁采用自锚式悬索设计，其跨径配置为83米加260米再加83米，具备双塔双缆面结构特征，采用独立支柱的钢箱梁体系。中跨的两根空间主缆在塔顶汇聚，其间距为9米，矢跨比（缆索张力与跨距的比例）为1/4.5。边跨的主缆沿中央分隔带呈平行布局，无需设置吊索。此桥梁坐落在0.85%的平缓直线纵坡路段上。

自锚式悬索桥支承体系为三跨连续半漂浮结构体系。自锚式悬索桥主梁为分离式流线型正交异性桥面板扁平钢箱梁。主要轮廓尺寸为：含风嘴全宽47m,其中顶板宽度2,底板宽度,钢横梁位于中央分隔带内，宽度5.0m;内腹板内缘处梁高3.5m,顶板设2%横坡，底板水平。单幅桥钢箱梁内设两道纵腹板，形成单箱三室断面，主缆锚固区钢横梁连续布置形成整体式断面。

考虑构造及施工架设等因素，钢箱梁标准节段长度9m,顺桥向划分为锚固端横梁、共11种节段类型、54个梁段，其中在主缆锚固区和塔梁支承区布置部分特殊梁段。梁段采用顶推法施工，钢导梁连接在B1梁段上；锚固端横梁和A梁段则直接运至边墩旁支架上安装施工，A梁段作为钢箱梁的施工合拢段。

鉴于桥梁的宽阔特性，钢箱梁实施分幅顶推工艺，每段梁在横跨桥向进一步划分为三个部分。两组钢主梁各自顶推到位后，通过焊接连接钢横梁，形成独特的分离式钢箱梁结构。钢箱梁在纵向和横向的分段详细规划见表1。顶推施工期间，钢箱梁与主塔之间的净距严格控制在0.1米。对于锚固端横梁的分块设计，需综合考量受力特性、焊接技术及吊装便利性，由设计方与施工单位协同审慎决定。

该工程采用全焊钢结构设计，其梁段间的工地连接均通过精湛的焊接工艺实现。

表1 钢箱梁节段划分表 单位：mm-t

图1钢箱梁节段划分图

图2 主梁标准横断面图

1.2环境要素

该桥梁选址处于钱塘江的强潮河口，其潮汐特性表现为非周期性的半日潮模式，一日经历两次涨潮和退潮。潮汐波在向内陆传播的过程中，其强度逐渐提升。湾口南汇咀的多年平均潮差记录为3.17米，而在湾顶浦达区域，这一数值可达到5.57米，最高实测值曾一度达到惊人的9.00米。

涌潮是钱塘江河口一种特有的水力现象，大桥位于强潮河段，桥址附近河段涌潮可能最大高度约为3.0m,此时测点瞬时最大流速可达。

每年月台风期间常受风暴潮影响，如风暴潮遭遇天文大潮，则会形成异常高潮位，历史高水位有85%由台风暴潮遭遇天文大潮所致。

位于桥址上游3km的仓前水位特征见表2。

表2桥位仓前水位特征

桥址处从上到下地质土层情况见下表3。

表3桥位地质土层情况表

下伏基岩为北垩系下统朝川组下段岩层，岩性为砂砾岩及泥质粉砂岩，岩石单轴极限抗压强度为。

1.3钢箱梁施工特点

(1)该桥梁位置处于钱塘江潮汐活跃的河段，其水文环境具有显著的复杂性。

(2)施工策略采用分幅多点连续顶推方式实施钢箱梁工程，其中线精确定位面临较大技术挑战。

(3)结构设计的安全性对于提升桁吊、顶推平台以及临时墩等在涌潮影响显著的设施而言尤为关键。

(4)面临的技术挑战主要包括异形结构的锚固断横梁及A梁段的安装难题。

(5)钢箱梁通过精心设计的栈桥被运输至吊装指定区域，鉴于栈桥承载的重负荷，其设计承载能力尤为关键。

第二章高效钢箱梁顶推技术实施策略

2.1施工关键要素与流程

钢箱梁施工划分为两个部分：标准段与特殊段。特殊段主要包括锚固端横梁以及施工合拢阶段的A梁段，而其他所有梁段则属于标准段范畴。

自锚式悬索桥的施工特点是先梁后缆，根据设计单位提供的施工方案，标准梁段采用柔性墩多点顶推法施工，即在杭州岸边跨PM20#~PM21#墩布置提升桁吊、安装顶推平台，在中跨PM21#~PM22#墩和萧山边跨墩设置临时墩和边跨支架平台，并在顶推平台、边跨支架平台、临时墩、索塔横梁上布置滑道，滑道顶面线型为钢箱梁制造线型（详见设计院提供的钢箱梁顶推施工补充技术要求）。顶推千斤顶置于临时墩横系梁上，在钢箱梁底采用多点拉索方式顶推，即在平台上逐段焊接，用多点连续千斤顶同步张拉钢绞线使钢箱梁向前滑移，循环标准化作业使钢箱梁到达设计位置。顶推施工由低端向高端进行，顶推的箱梁前端设有导梁，每拼装一个9m节段即整体顶推平移9m,由于本桥宽度较大所以采取分左右幅顶推施工的方法进行。

在特殊构造部分，锚固终端的横梁与合拢段A梁段均采取桁架吊装技术。完成萧山侧B1梁段的顶推并定位至设计要求后，所有导梁将被移除。随后，我们将运用桁架吊装系统逐一安装A梁段及锚固端横梁，确保精准定位后实施焊接。两岸的A梁段作为整座钢箱梁施工的关键连接段，标志着合拢阶段的正式启动。

图3钢箱梁施工工艺流程图

2.2预先施工筹备

(1)施工前准备工作一览表

(2)人员组织

施工策略：多点连续顶推应用于本桥的钢箱梁构建，其显著特征在于临时墩的广阔跨度与繁复作业面，这要求多工作面的多个设备协同作业。在此背景下，高效的协调指挥至关重要。为此，我们特设顶推现场协调指挥小组以确保施工顺利进行。该小组成员包括：总指挥、副总指挥、首席工程师、机械调度及人力资源调度，共计五人，构成坚实的现场指挥阵容。

设立两个专门的施工班组，分别承担左右两侧钢箱梁的顶推施工任务。施工班组成员构成包括：机械操作工程师、机械技术专家、土木工程技术人员、电工、吊装工人、焊工以及测控人员等专业人员。

在各个工作班组中，机械技术人员临时担任指挥职务，他们负责与指挥组保持沟通，确保工程施工的顺畅实施。

(3)人员培训

项目团队由我部门精选的，拥有丰富悬索桥与顶推施工经验、技术精湛的专业人员构成。为了确保施工质量和安全性，我们将根据工程特性，组织全体施工人员进行系统的学习与培训，并在施工过程中严格遵循相关规范。所有涉及可能影响产品质量的关键岗位人员，需通过相应的技能资格认证。鉴于工程特性，高空及水上作业频繁，我们将对所有参与人员进行身体状况检查和高空适应性评估，并妥善保存所有培训和考核记录档案。

2.3高效钢箱梁顶推技术

2.3.1顶推施工设备选择

主要施工设备包括：运梁车、提升桁吊、导梁、临时墩、以及用于连续顶升的千斤顶和纵移横移系统。

(1)运梁车

我们选用的运梁设备为DCY200型平板运输车，它具备高效能满足梁段分块运输的需求。

主要技术参数如下：

额定装载质量： 200t

车辆自身质量： 50t

轮系： 2纵列8轴线

悬挂数量： 16

轴载质量： 15625Kg

驱动轴/从动轴数量：8/8

车辆行驶策略多样：包括直线行驶、八字形转向、以特定角度a的斜向移动、横向行进以及中心旋转等操作。

车辆空载于平地时的行驶速度为5公里每小时，而满载状态下在平地的行驶速度则为1公里每小时。

满载爬坡能力： 纵坡：4%； 横坡：2%

轮胎规格/数量： 7.5-15/64

轮辋规格/数量： 6.5-15/64

平台最低位置： 1200mm

平台升降总行程： 500mm

离地间隙（正常行驶）：

设备的外部尺寸参数如下： - 长度：16600毫米 - 宽度：4000毫米

(2)顶推千斤顶

在最不利的工作条件下，各个顶点的最大顶推力估计可达100吨，因此每个顶推部位选择安装两台ZDL100型自动连续千斤顶作为主要顶推设备。整座桥梁总共需配置20台此类千斤顶。

ZLD100自动连续顶推系统是由三个组成部分构成的，分别是自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站和主控台，它们之间的关联关系如图4所示。

自动连续顶推系统的控制流程如下：行程开关作为ZLD100的动作传感元件，负责捕捉千斤顶活塞的位置信息，并将其传输至主控台。主控台接收到信号后，进行逻辑处理，然后将控制指令转发至自动连续顶推泵站。泵站通过电磁换向阀精准地调控各对应千斤顶的动作。这一系列操作构成一个闭环控制系统，实现了对自动连续顶推千斤顶动作的自我调节。

4.1 自动连续顶推千斤顶、自动化泵站与主控台之间的协同工作示意图解析：① 千斤顶的自动化连续操作流程

5.1 ZLD100型自动连续顶推千斤顶的构造详解

4ZLD100自动连续顶推千斤顶的技术性能明细表

②自动连续顶推泵站

自动连续顶推泵站由两个核心子系统构成，分别是液压系统与控制电路系统。关于液压系统的详细示意图，请参阅图6，其工作原理清晰呈现。

图6泵站液压系统原理图

1.电磁换向阀 2。溢流阀 3。压力表 4。油泵 5。电动机6。滤油器位7。油箱A1.后顶进油管 B1.后顶回油管 A2.前顶进油管 B2.前顶回油管

表5 ZLDB自动连续顶推泵站技术性能表

(3)顶升千斤顶

500吨级千斤顶的主要功能在于精确调整钢箱梁的垂直高度，这是其核心应用之一。

(4)起吊卷扬机

按照设计图纸所示，吊装作业将由两台10吨级的卷扬机和滑车组协同完成，其最大承载能力可达110吨。

(5)桁吊贝雷提升梁横移系统

在钢箱梁被桁吊提升至预定高度后，其转移至顶推拼装平台的操作涉及后续的水平移动。为此，我们计划采用一套由80吨平车、60吨平车以及牵引卷扬机和滑车组构成的高效横移系统来实施这一过程。

2.3.2创新顶推系统与高效桁吊构建方案

(1)顶推平台设计

顶推平台布置在PM20#~PM21#墩之间且靠近PM20#墩侧。顶推平台上下游分幅布置，单幅纵桥向42.9m(支架长度根据导梁长度以及拼装第一节钢箱梁所需的空间来确定的)，横桥向11.4m,两幅平台中心距为23.75m,在靠近PM20号墩侧设连接通道。平台下部采用钢管桩基础，钢管桩的连接方式、相邻钢管桩之间的平联及斜撑方式均与龙门桁吊相同。平台上部采用贝雷作为主梁，主梁上布置滑移系统。具体设计详见《第五章龙门桁吊及顶推平台设计》。

图7顶推平台效果图

(2)龙门桁吊设计

在PM20#墩配置一台龙门桁吊，专门用于吊装标准钢箱梁段以及杭州侧A梁段的安装，同时承担锚固端横梁的吊运任务；而在PM23#墩则配备同样结构的龙门桁吊，负责萧山侧A梁段的吊装以及锚固端横梁的装卸工作。两台桁吊的设计承重均为120吨，确保作业效率与安全性。

龙门桁吊横桥向87m,纵桥向30m。下部采用钢管桩基础，设计水位(+7.64m)以下采用、壁厚12mm钢管，以上均采用、壁厚10mm钢管。上部横桥向主梁采用贝雷梁，为3跨连续结构，跨径组合为,吊装横梁也采用贝雷梁，跨径24m。移动系统采用平车。

钢管桩的接长主要采用焊接，考虑到设计水位以下的钢管桩基础受涌潮影响较大，此部分相邻钢管桩之间的平联采用钢管，斜撑采用槽36型钢。设计水位以上相邻钢管桩之间的平联及斜撑均采用槽钢。

在桩顶的配置中，首先安装横向连接至贝雷主梁的结构，随后紧接着的是轨道、平板车以及用于提升的贝雷梁。整个横移过程依赖于由卷扬机和滑车组构成的牵引系统来顺利完成操作。

依据梁段的重量与结构尺寸，我们规划如下桁吊参数。

跨度：27m

长度：87m

提升能力：120t

提升速度：1m/min

提升高度：35m

提升卷扬机：

具体设计详见《第五章龙门析吊及顶推平台设计》。

图8龙门桁吊效果图

(3)龙门桁吊、顶推平台施工

完成杭州侧PM2.0边墩墩身施工后，将进入顶推平台及桁吊设施的施工阶段。

①施工准备：鉴于项目启动以来的水文条件与河床特性，常规的打桩船和浮吊作业无法实施钢管桩安装。因此，我们计划通过建设主栈桥并附加支栈桥，借助50吨级履带吊在支栈桥平台上实施顶推平台和桁吊基础钢管桩的稳固施工。

②实施上部结构安装步骤：首先确保下部基础施工完毕后，于支栈桥上运用50吨履带吊进行顶推平台的上部结构吊装作业，随后借助塔吊进行桁吊上部结构的安装工作。

③完成桁吊搭建后，将安装提升卷扬机及牵引卷扬机装置。

④在确保施工便利的前提下，两侧桁吊轨道梁旁配备了一条1.0米宽的人行步道。

⑤在安装平台上构建稳固的作业庇护棚，确保梁段焊接工作能够在任何天气条件下得以顺利进行。

(4)桁吊荷载试验

完成桁吊安装后，须进行承载力测试，旨在验证其是否能有效支撑最大规格的钢箱梁节段吊装与水平移动作业。同时，该测试也将评估吊车的制造安装是否符合设计预期标准。

计划采用现成的钢箱梁和水箱实施载荷试验。试验梁组件在出厂前已进行校准，配备的水箱使得试验钢箱梁与水箱的整体重量达到最重钢箱梁重量的120%.

桁吊机试吊具体方法为：

①操作吊车将横梁精确地定位在设计的吊装点，然后放下吊索设备。

②承载预设载重的钢箱梁，配备空水箱的运梁平车将被精准引导至吊装位置的下方。

③严谨地装配吊具，并对各部件的连接状况进行细致核查。

④确认无误后，驱动吊机卷扬机设备，缓缓垂直提升箱梁，为了安全起见，箱梁底面脱离支架架高度控制在,持载30分钟；

⑤实施分段注水至水箱，核算累积负载，确保维持30分钟以上的承载状态，同时记录起重机承重梁的挠度等相关数据。

⑥在完成对最重钢箱梁加载至其110%额定重量的任务后，牵引平车成功行进了9米，借此评估桁吊的横向移动性能。

⑦在完成对最重钢箱梁装载至120%额定荷载的试验后，该梁体保持承载并维持稳定状态达60分钟。经过全面检查，确认无异常后，配重梁段得以安全释放，随之吊装作业的试吊环节宣告完毕。

(5)顶推平台加载试验

①加载试验目的

施工完毕后，顶推平台需进行预压处理，旨在消除平台的非弹性形变，同时对平台结构的承载能力和稳定性进行验证。

②加载试验方法

I.加载试验参数

a.该顶推平台的设计承载能力为813吨，而其最大堆载量则按照设计荷载的1.2倍计算，即达到976吨。所使用的填充物为砂袋。

b.堆载过程分为四个阶段： - 第一阶段的堆载重量占设计荷载的35%，具体数值为284.6吨； - 第二阶段同样采用设计荷载的35%，对应重量同样为284.6吨； - 而第三阶段的堆载量为设计荷载的25%，即203.3吨； - 最后，第四阶段的堆载以设计荷载的25%计，总量同样是203.3吨。

c.卸载过程分为四个阶段，与加载操作相对应：一级卸载量为203.3T，二级卸载同样是203.3T，三级卸载增至284.6T，而四级卸载保持在284.6T不变。

。加载试验方法

在预先搭建的顶推平台上，实施砂袋加载实验，旨在模拟施工过程中的荷载分布，并规定加载应达到最大施工荷载的1.2倍。加载进程分为四个阶段，确保荷载传递均匀且无冲击。初始加载阶段的砂袋重量为284.6吨，每级加载间歇1至2小时，待顶推平台稳定无沉降变形后，进入下一阶段。加载实验完毕后，紧接着进行卸载与回弹测量。卸载同样分为四步，首级卸载量为203.3吨，同样遵循1至2小时的间