钢箱梁顶推施工初步方案

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密涿高速钢箱梁顶推施工组织设计第一章钢箱梁施工概述1.1工程概况1.2钢箱梁施工特点⑴该桥虽然重量较轻，但是箱梁结构形式比较特殊，横向由3副桥组成；⑵钢箱梁采用多点连续顶推施工，中线限位难度大；⑶对顶推同步性要求较高，以避免横梁受力过大。第二章钢箱梁顶推施工方案2.1施工概述根据设计单位提供的施工方案，钢梁采用多点顶推法施工，即在一侧布置提升桁吊、安装顶推平台，在中跨设置临时墩，并在顶推平台、临时墩上布置滑道，滑道顶面线型为钢箱梁制造线型（设计院提供）。顶推千斤顶置于临时墩上，在钢箱梁底采用多点拉索方式顶推，即在平台上逐段栓接，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。2.2施工前准备⑴施工前准备工作一览表1 施工准备现施施工设场工钢人人备准备施保箱员员、大临工障梁准培结构安条措准备训装及调件施试备确落认实操特施钢大索通检安左右作殊大工小箱钢边临塔航测水全现人工临设型墩结横、上与场幅幅备梁箱及通水员种结机施构梁交指施施配加梁航讯上挥工工持人构备具工运工施施道系通救组队队证员施及配制输完工工管统工生上培工调备成完完保具用岗训试作成成制证品⑵人员组织本桥钢箱梁采用多点连续顶推施工，作业面多，多工作面多个机具协调共同作业，在作业过程中，协调指挥将是作业完成的关键，为此，专门成立顶推现场协调指挥组保障施工。现场指挥组由5人组成：总指挥、副总指挥、总工程师、机械调度、人员调度组成。同时成立专门的施工队两个，负责左右幅钢箱梁顶推施工。施工队人员组成：机械操作人员、机械技术员、土木技术员、电工、吊装工、焊工、测控人员等。所有工作班组中机械技术人员担任各点临时指挥，负责与指挥组联系，以保证工程施工的顺利进行。⑶人员培训该项目操作人员由我部具有顶推施工经验，技术上优秀的人员组成。为了保证安全优质的施工质量，针对本工程特点将组织所有施工人员进行学习培训，并在工程施工的每个环节严格按照规范操作。所有在本工程中从事可能影响产品质量的工作人员，进行规定的技能考核认定。针对该工程高空及水上作业多的特点，对参与该工程的所有人员进行体格检查和高空测定，所有培训考试均完整记录在案。2.3钢箱梁顶推施工2.3.1顶推施工设备选择钢箱梁顶推施工的主要施工设备有运梁车、提升桁吊、导梁、临时墩、连续顶升千斤2 顶、纵移横移系统等。其中，由我公司负责顶推连续千斤顶、纵移横移系统等顶推设备。⑴顶推千斤顶根据设计最不利工况下各点的最大顶推力选取顶推设备，本项目故每个顶推点选用3台TX40LD自动连续千斤顶做为顶推千斤顶。全桥共需要18套。TX40LD自动连续顶推系统由三部分组成，即自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站和主控台，其相互关系如图3所示。其控制过程是：用行程开关作为TX40LD自动连续顶推系统的动作传感元件，它将自动连续顶推千斤顶活塞的位置信号传递给主控台，主控台将得到的信号进行逻辑组合后，再将控制信号传递给自动连续顶推泵站，自动连续顶推泵站通过电磁换向阀去控制相应自动连续顶推千斤顶的动作。该过程形成一个闭环系统，能够自行调节自动连续顶推千斤顶的各种动作。图3自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站和主控台三者关系示意图①自动连续顶推千斤顶基本结构图4TX40LD自动连续顶推千斤顶的结构1.后顶穿心套2.油缸3.后顶活塞4.后顶密封板5.后顶锚板3 6.后顶夹片7.行程开关SQ18.行程开关SQ29.行程开关SQ310.前顶穿心套11.前顶活塞12.前顶密封板13.前顶锚板14.前顶夹片15.行程开关SQ416.钢绞线17.行程开关SQ518.行程开关SQ619.前顶回油嘴20.前顶进油嘴21.后顶回油嘴22.后顶进油嘴表2自动连续顶推千斤顶技术性能表序号项目单位性能指标序号项目单位性能指标1公称张拉力kN4005穿心孔径mmΦ802公称油压MPa31.56外形尺寸mmΦ350×Φ15802-23张拉活塞面积m1.2×107质量kg3002-24回程活塞面积m0.6×108张拉行程mm250②自动连续顶推泵站自动连续顶推泵站分液压系统和控制电路系统两部分。自动连续顶推泵站液压系统原理图如图5所示。图5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3ZLDB自动连续顶推泵站技术性能表额定油压MPa31.5额定转速r/min1450额定流量L/min2×40容积效率%≥87油箱容积L800质量kg2000电机功率kW50外形尺寸mm1000×1100×1800#用油种类30液压油⑵顶升千斤顶4 顶升千斤顶的作用是调整钢箱梁竖向标高，千斤顶型号为200吨千斤顶。2.3.2顶推设备及安装⑴顶推设备为ZLD40LD自动连续顶推泵站系统，由若干套连续千斤顶、若干套泵站、预应力钢绞线、一个主控台及电路形成的一个闭合控制系统。箱梁顶推采用18台100t级TX40LD自动连续顶推千斤顶，8台连续顶推液压泵站和1台连续顶推主控台组成。在每个临时墩上各安置3台TX40LD连续顶推千斤顶。随着顶推钢箱梁重量的增加安装在各墩上的顶推千斤顶也将陆续投入运行。每两台连续千斤顶为一点，并设一泵站，各临时墩及安装平台各为一个点，两台千斤顶安装在反顶架上。主控台设于顶推安装平台下部附近。预应力钢绞线为两束，每束4φ15.24，长度将根据施工设计图纸下料，并穿入千斤顶及安装于钢梁底部的拉锚器上。图6连续顶推示意图5 图7连续顶推安装图顶推千斤顶（连续顶）全桥共布置3x6台（型号TX40LD），分别布置在3#、4#和5#墩顶。⑵拉锚器位置在钢箱梁底板上（位置及其与钢箱梁的连接构造须由设计、加工和施工单位共同协商确定），须在钢箱梁底板打孔后用螺栓与钢箱梁连接。顶推施工完成后，拆除拉锚器，并用特制螺栓补孔。⑶拉锚器及钢绞线需分次安装：首先在已拼装的钢箱梁前后端安装两套拉锚器，在安装平台上的千斤顶及后端拉锚器间穿入全部钢绞线，在临时墩上的千斤顶及钢箱梁前端拉锚器间穿入全部钢绞线，并用Ｐ锚锚固于拉锚器上，用人工收紧钢绞线，并尽量做到每根钢绞线松紧程度一致，能基本保证左右两台连续千斤顶在顶推时拉力均匀，同步作业。钢绞线直径为φ15.24，强度等级为1860Mpa。钢绞线分左右旋结构，预防在牵引过程中由于钢绞线扭转应力而发生扭转现象。钢绞线穿过设于固定端的拉锚器，另一端穿过自动连续千斤顶的前、后夹持器。随着梁段的增多，为保证临时墩不受水平力，原则上当钢导梁到达并支承于后续哪一个墩，哪一个墩即可参与张拉牵引，按上述原则再安装一组钢绞线及拉锚器，每到一个墩每幅桥要增加两台连续千斤顶参与拖拉。由于临时墩间距不一致，在顶推过程中需要再墩中拆装拉锚器，造成工人操作不便，因此碰到该中状况时，需要提前在前面的墩顶安装好拉锚器。6 ⑷钢导梁第四节段由下向上上线形上翘15cm，以抵消在顶推过程中的下挠。使钢导梁能够顺利搭到下一跨临时墩墩顶的钢垫梁上，必要时在临时墩顶布置竖向千斤顶及临时支垫调整导梁前端挠度。⑸各临时墩相对孤立，在开始顶推前各临时墩应布置好自身电路及接口，当导梁到达临时墩时即可进行电路连接，保证参与顶推的临时墩供电。2.3.3滑道布置及侧限在安装平台顶、各临时墩顶均布置滑道及限位装置，滑道为两条，滑道中心为钢箱梁纵向隔板中心。钢垫梁下设橡胶板，钢板与不锈钢板四周焊接，中间用胶水粘接，不锈钢板表面粗糙度小于Ra5μm。滑道进口30cm范围设圆弧，出口也设圆弧段。滑板采用MGE滑板，设两道，保证钢箱梁底面与滑板的接触面积在滑行过程中不小于设计要求。MGE滑板底面涂硅脂，以减小摩擦系数，当损坏时可从两侧抽换。滑道安装时计算出滑道顶标高，进行测量精确控制，要求平整度偏差小于1mm；侧向限位系统及时正确安装完善。滑道底设有备用临时起顶装置，当发生临时墩沉降或其他紧急情况时需临时起顶到设计位置。钢箱梁顶推临时墩墩顶布置见图7。图8临时墩墩顶布置图7 图9滑道现场安装照片2.3.4顶推系统调试及钢绞线安装顶推系统安装完成后，应首先进行空载试验，依次运行前顶顶进、停止、顶回、停止等动作，以检查设备是否正常工作。液压系统空运转，全行程往复运行5次以上观察，动作要平稳，不得有爬行冲击、突进或停滞现象。负载试验时，用降压法，使活塞杆伸出张拉行程的2/3，升压至公称油压后关闭截止阀，测量千斤顶油缸油压压降，5min内压降值应<1Mp。试验完成后即可进行钢绞线穿束工作。调节溢流阀，在较低压力下进行穿束，完成穿束后需恢复系统压力。穿束时钢绞线不得交叉、扭结，完成后将钢绞线锚固。2.3.5顶推施工⑴在安装平台上首先安装滑道，箱梁起吊到位安装滑板（聚四氟乙烯橡胶板）后再落梁调整对位、焊接，在焊缝探伤合格后实施顶推。根据钢箱梁自重、拼装平台长度、钢导梁重量及长度等计算，顶推过程中不需要压重。⑵在顶推前实施全面检查，各临时墩设立水准点以便观测沉降，钢绞线实施预拉，电路完好，通讯设备正常，操作人员到位，跟踪监测人员到位，顶推工况拉力计算完成。各点顶推力基本按设计控制，摩阻系数按10%计算。⑶准备开始顶推，实施点动两到三次，以检查顶推全部设施是否正常。⑷实施多点顶推。顶推时启动主控台按钮，各点同时加力直至箱梁开始滑动。当摩阻8 增大时系统能自动调节而使拉力增大，以保证滑移速度均匀。各点拉力可根据各支点反力计算，与泵站油压表相比较，以便分析临时墩受力状况。顶推过程中实行总体控制，统一指挥，用对讲机联系。⑸更换滑板钢箱梁顶推时，更换滑板是一项重要工作，钢箱梁要平稳安全顶推，滑板必须完好平整，各块紧挨，钢箱梁与滑道间不得脱空。滑板损坏时应及时更换。⑹测量控制钢箱梁顶推过程中，测量人员跟踪监测各墩的偏位、梁体中心线位置及梁体前端顶面标高，当中心线偏移时，及时利用侧向限位调整。在顶推过程中对临时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，重新调整后再顶推，以保证各临时墩的偏位满足设计要求。2.3.6整体液压顶推施工程序⑴牵引钢绞线下料钢绞线下料长度应考虑每次钢箱梁的牵引长度及临时支墩的长度，同时考虑千斤顶工作长度、固定端工作长度和张拉端预留长度等。根据钢箱梁的最大自重量考虑滑移受到的摩擦阻力和爬坡阻力，并留有一定的安全系数后确定出钢绞线的数量。⑵牵引钢绞线穿索①千斤顶安装就位后，将油路同时接通前退锚顶和后退锚顶，开动泵站，将前工具夹片和后工具夹片顶开，同时保压。②钢绞线的一端带上引线套，逐一从后顶尾部穿心孔内穿入，此时应注意将前后工具锚板各孔中心找正，再顺次穿过牵引装置上的后、前工具锚板。注意，使用的钢绞线应尽量左、右旋均布；不能交叉、打绞或扭转；不得拆、碰行程开关组件，以免穿束后难以安装、调试、空载联试等。③将油路卸荷，顶锚板在弹簧作用下回位，把夹片压紧。检查顶锚板上各钢绞线与锚板孔是否对正，同时保证钢绞线没有交叉和扭转，最后用手动拉紧器或其它设备预紧各钢绞线，使各根钢绞线松紧程度基本一致。④操作各泵站，预紧各千斤顶钢绞线，使各千斤顶钢绞线松紧程度基本一致。⑤将前、后退锚顶的油嘴拆下，等需松夹片时再装上，以免在顶推过程中因活塞的旋转而将油嘴碰坏。9 ⑶施工工艺①设备安装，在每个临时墩顶部安装2台连续顶推千斤顶，泵站和主控台放在钢箱梁上。为保证所有千斤顶再顶推过程中的同步及出力一致，将所有连续顶推千斤顶的前顶和后顶的进油口分别并联，而回油口各自独立。并且在每台千斤顶的回油口上并接1块电接点压力表，用以监测各千斤顶的动作是否正常，一旦有千斤顶的活塞不动作其回油腔的压力必然升高，此时电接点压力表立刻将信号传至主控台，控制系统停机报警。一旦故障排除即可重新启动运行。②空载联调。③钢绞线等长下料，每根约长度根据尺寸下料，左、右旋各半。④穿钢绞线，每台顶左旋3根、右旋4根，并交错排布，10台顶共70根。⑤钢绞线预紧，先用人工手拉钢绞线弧度基本一致，再用千斤顶整体预紧。⑥开始连续顶推。⑦顶推过程中，各千斤顶在适当时需要换拉锚器位置，重新预紧钢绞线。⑧钢箱梁牵引到达预定位置后，千斤顶回程，取出夹持器夹片，松固定端压板，退出夹片，钢绞线从张拉端抽出。⑷施工技术措施①检查滑道、顶推系统以及其他临时设施无误后，可由主控台发出顶推指令；②主控台面板上的按键操作如下：启动→自动→前顶进，这样钢箱梁可以自动连续的被顶推。③在顶推过程中，液压、电控专业技术人员要密切注意千斤顶、泵站和主控台的工作情况，尤其是自动连续千斤顶前后两套夹持器的持力转换效率；④在滑移过程中，随时检查滑块的磨损情况，并准备顶升千斤顶以更换滑块。⑤测量人员随时观测该箱梁控制点的三维坐标以随时指导顶推施工；⑥最后定位调整时，最好手动，而且保证千斤顶有部分活塞延伸量，以方便顶推到位后拆除顶推设备；⑦轨道上必须布置定位点以刹车用，严防钢箱梁顶推过头；⑧顶推过程中保证同步、对称、自动连续顶推。⑨构件工具锚安装孔中心与千斤顶的中心应在同一水平线内，严格控制钢绞线偏移水平线的角度≤3度。10 ⑩钢箱梁在顶推过程必须采取有效的纠偏措施。当箱梁轴线偏移超过一定范围后及时在顶推行进过程中对箱梁进行纠偏工作，使梁回到预定位置。2.4钢箱梁线型控制⑴中线限位装置（侧限）在临时墩上下游两侧设限位装置，限位装置下部为钢结构，与临时墩横向分配梁焊接，上部安装导向轮。⑵标高限位装置（即竖曲线）临时墩上布置200t竖向千斤顶作为标高调整的备用装置。⑶箱梁顶推过程中的限位钢箱梁在顶推的过程中特别是在首次顶推过程中很容易出现中线偏位，将采取如下措施：①在拼装平台上将拼装完毕的钢箱梁安装侧限。②在钢箱梁前端导梁上、顶推墩上安装侧限，使顶推箱梁在既定的轨道上前进。③随着钢箱梁顶推工作的进行，每个临时墩上逐步安装侧限，这样侧限不断增多，钢箱梁中线在顶推中不易跑位。④若钢箱梁在顶推过程中中线有偏差，采取措施如下：a.在已拼装完成的钢箱梁顶面设置测量观测点，在地面固定三角点安置全站仪，在顶推的过程中跟踪测量出钢箱梁中线偏差。b.根据中心偏差放松相反方向的侧限，其放松量等于偏差值。c.在钢箱梁顶推过程中加大另一侧侧限力，使钢箱梁在前进的过程中逐步调整中心位置。⑤箱梁标高调整由于钢箱梁顶推滑道均按设计标高安装，一般不会出现下沉现象，若确实发生下沉，则利用临时墩上布置的200t千斤顶进行加垫起顶。下沉及水平位移观测点是在顶推前即在各临时墩上设置自动位移计，在顶推的过程中可随时观测临时墩的三维坐标变化值，从而判断是否调整。2.5钢箱梁顶推施工注意事项⑴顶推系统使用前应认真调整好行程开关的位置，系统电源质量应予保证。⑵必须保证油液的清洁干净。必须经常过滤油液，并定期更换油液。11 ⑶每次顶推，必须对顶推的梁段中线和滑道顶的标高进行测量，并控制在允许范围以内：①导梁中线符合设计及规范要求；②梁体中线符合设计及规范要求；③滑道面应顺滑流畅⑷滑板两面均应保持清洁，滑道顶面涂上润滑用的硅脂以减少摩擦，清理滑板不可使用汽油或柴油。⑸顶推过程中若发现顶推力骤升，应及时停止并检查原因，特别是检查四氟板。⑹每节段开始顶推时，先推进5cm，立即停止，回油，再推进5cm，再停止，回油，为此反复三次，以松动各滑动面并检查各部分设施，然后正式顶推。⑺顶推时，派专人检查导梁及箱梁，如果导梁构件有变形、螺丝松动、导梁与钢箱梁联结处有变形或箱梁局部变形等情况发生时，应立即停止顶推，进行分析处理。⑻顶推过程中控制重点①根据工况的支点反力估算摩擦力并与油压表相验证，每工况的支点反力由监测单位提供。②位移观测：位移观测主要是梁体的中线偏移和墩顶的水平、竖向位移，在顶推过程需用千斤顶及时调整。③施加顶推力：顶推力的大小是主控台根据摩阻的大小自行调节的，并通过油表来反应，千斤顶使用之前按要求进行校定，油表应进行标定。④四氟板的更换：顶推过程中四氟板必须使用表面光洁、无破损的四氟板，光洁面涂以硅脂，顶推时各支点应有专人检查更换。⑤顶推到最后梁段时特别注意梁段是否到达设计位置，须在温度稳定的夜间顶推到最终位置，并根据温度仔细计算测定梁长。⑥最后一次顶推时应采用小行程点动，以便纠偏及纵移到位。2.6顶推施工顶推系统常见故障及处理方法表6顶推施工顶推系统常见故障及处理方法序号问题急停后处理办法1.换油管或加垫片1千斤顶油管漏油2.或换快快速接头2工具夹片有异响涂上退锚灵12 3泵站电磁阀等工作不正常更换新的4传感器坏了更换新的5竖向顶推千斤顶松动拧紧螺母或补焊加强6钢绞线碰着障碍物把障碍物取掉钢绞线不受力或受力很小(仅在调整的过7预紧钢绞程中可能出现)1.千斤顶卸压，传到下锚上8千斤顶漏油(极少出现)2.割除伸出绞线3.换千斤顶下，或更换密封件2.10钢箱梁顶推施工工效分析钢箱梁就位后，进行顶推施工的准备调试，调试正常后进行正式的顶推施工，预计每个顶推阶段的时间为3天。13 第三章钢箱梁顶推施工进度、人员的安排及设备的配备3.1施工进度安排我单位将精心组织、精心安排、合理利用资源，确保钢箱梁顶推按照项目部的要求进行。3.2施工人员安排为了满足钢箱梁顶推施工要求，配备足够的技术工种和其他操作人员，劳动力使用计划见下表。表7劳动力使用计划表人员数量（人）现场指挥组指挥员1操作员1技术员1小计3作业工人吊装工2滑板更换工人16电工1机械操作工1小计20总计233.3施工设备的配备根据年度施工计划进度和钢箱梁施工计划进度安排，主要机械设备安排如下：表8钢箱梁顶推施工机械配备表序号名称规格数量备注1顶推千斤顶40t18台钢箱梁顶推2泵站TX40P6台钢箱梁顶推3控制器1套钢箱梁顶推4千斤顶200t9台钢箱梁标高调整、落梁5卷扬机1t1台拉锚器更换6手拉葫芦3t5台拉锚器更换14 第四章钢箱梁顶推施工安全、质量保证措施4.1质量目标钢箱梁顶推时，严格按照流程执行，确保顶推施工不会对梁段产生质量影响。4.2质量保证措施由项目经理明确技术人员、施工工人的职责和权限。加强机械设备的管理，强化机械保养和维修制，提高机械设备的完好率和利用率。4.3安全保证措施⑴施工中必须坚持“安全第一，预防为主”的原则，重视安全生产、文明施工的重要性。做到工前交底，工中检查，工后总结。⑵顶推时严格按指令进行，集中指挥，发现问题及时反映并解决后方可进行下一工序的施工。⑶进入施工现场必须戴安全帽，高空作业必须系好安全带，穿防滑绝缘鞋。⑷严格遵守安全用电操作规程。钢结构是良好的导电体，四周应接地良好，拆接设备和电源应有专业电工操作。⑸吊装索具，使用前必须认真检查规格及完好状况。⑹顶推过程中应由专人对桥梁的坐标进行监测，发现偏移及时进行调整。15