浅析步履式顶推系统及施工关键技术

发表时间：2020-10-19T03:08:07.695Z 来源：《防护工程》2020年17期作者：张朝亮

[导读] 顶推法施工最早出现在19世纪50年代末期，目前，在桥梁建筑领域内属于比较成熟的工艺。

穆钜（上海）动力技术有限公司上海市 201612

摘要：在我国的桥梁工程中，应用比较多的桥梁结构为组合结构，这种结构具有比较优越的性能。但是在实际的工程应用中，组合桥梁结构壁比较薄，部分刚度低于混凝土箱梁和闭口钢箱梁，所有之前所应用的顶推设备适用性降低，基于此，步履式顶推系统被研发并应用到实际的工作中，这种系统相较于原有的顶推设备，其性能更加的突出，同时也获得了较好的成效。本文对步履式顶推系统及施工关键技术进行了深入的探讨。

关键词：组合桥梁结构；步履式顶推系统；施工关键技术

顶推法施工最早出现在19世纪50年代末期，目前，在桥梁建筑领域内属于比较成熟的工艺。但是对大跨径的组合桥梁结构顶推施工技术的应用并不多，其原因在于：组合桥梁结构中桥梁钢结构属于薄壁，并且部分刚度不高，在进行施工中很难控制结构应力以及线形。在此背景下，也就促使了新的顶推施工模式。步履式顶推系统的合理应用，是为了确保顶推施工中结构应力以及线形控制可以符合设计的标准。

1顶推设备及工艺要求

由于组合结构桥梁实施整体性的顶推，多以其结构受力情况也比较复杂，所以对于施工的控制要求是比较高的。在应用顶推设备，其工艺要求为：一是，顶推系统在是施工中需要具备三个方向的姿态调整功能，分别是竖直方向的顶升方向、纵向的水平顶推方向、横桥方向，通过这三种姿态调整功能，来符合梁的变形工艺要求；二是，顶推属于自平衡多点工艺，在施工中不可以在墩身上给予过多的顶推反力；三是实施顶推作业的时候，需要在设备的内部进行相对的滑动，滑移的位置不能够在梁底部；四是，再实施顶推作业的时候，可以进行临时以及导梁的设置，在结构上不可以临时设置锚固件，但是可以实施腹板受力；五是，在顶推设备的系统设计中，利用模块化的方式进行研发，可以具有比较高的应用范围，针对有差异的桥墩尺寸等进行针对性的施工；六是，顶推系统和桥墩两边的顶升以及顶推同步精度是4毫米，每一个桥墩顶升以及顶推同步精度是5毫米。

2 步履式顶推系统的特点

步履式顶推系统的出现改善了传统的顶推方式，在应用中发挥着较为重要的作用，该系统的特点表现在以下几点：第一，安全及稳定性高。结构形式选择的式平滑摩擦，其结构更加的集中，在运行中的安全和稳定性要更高一些；第二，可维护性，利用组合结构可以随时更换结构的设计，尤其出现异常情况下，可以进行及时的更换和维护；第三，便捷性高，利用步履式顶推系统可以不用进行临时结构的设置，在施工中所有的摩擦滑动均在装置中完成；第四，高性能，在中轴线的监控系统中属于集中主动式，这种方式改善了传统测量中存在的缺陷，确保中轴线更加精确，同时在控制技术上使用了更加成熟的电液比例控制技术，控制成效较高；第五，此系统中的组成部分均为防水的设计，是为了适应各种不同的天气情况和地理环境；第六，通用性较高，该系统在研发和设计中，是以模块化的方式进行设计的，其适应性更高。

3 步履式顶推系统总体结构

步履式顶推系统的总体结构包括以下几个方面：顶推装置、液压系统、控制系统。其工作流程为以计算机控制以及液压驱动的手段为基础，通过顶推装置来实现组合、顺序的动作。

3.1 顶推装置

步履式顶推装置的组成部分包括：滑箱、滑、顶升千斤顶、平移千斤顶、纠偏装置等。其中滑箱的作用为梁体受力结构的支撑，在顶面的位置放置五厘米的橡胶垫，主要是为了确保其均匀受力，在底部的位置焊接不锈钢板，和滑道上的四氟板形成滑移面。为了降滑移面之间的摩擦系数降低，可以调整四氟板的表面形状，并在缝隙的位置添加硅油。在滑道的两边各安装具有导向轮的纠偏装置，可以优化和改进梁体顺桥导向和横桥纠偏。顶升千斤顶的安装位置在滑道的下部，安装的模式为套筒，在千斤顶的活塞头部安装有球头，能够在施工中自行根据坡度的不同进行适当的调整。平移千斤顶的作用是为了将滑箱推动，进而带动梁体的移动。

3.2 液压系统

步履式顶推系统的工作的动力来自于液压系统，利用泵站输出的液压动力作为驱动，完成顶升、平移、纠偏等动作，进而使得桥梁可以顺利开展顶升、平移以及纠偏。顶升的操作和平移的操作需要将时间点错开，主要是为了确保顶推的安全形。液压泵站的组成结构包括：电机泵组、比例控制阀组、顶升阀组、纠偏阀组、平移阀组、冷却以及过滤等。通过电机的驱动可以为液压系统供以压力油，油液通过比例多路阀组，对其流量大小、通断等进行控制，之后根据实际情况的差异，进入到具有差异性的回路系统中，包括：顶升、平移和纠偏。比例换向阀的应用是顶升、纠偏共同应用一片，另一片则是平移系统应用。在压力表中可以显示出系统得安全压力数值。

3.3 控制系统

步履式顶推控制系统的计算机部分情况为分布式，其组成结构包括：一个主控制台、多个现场控制器、多个传感器、数据线等。主控计算机以传感器收集到的信息，通过控制程序以及计算方式，明确每一台千斤顶的位置移动的顺序，并且做好集群千斤顶的协调。在进行远程控制中，可以涵盖于每一个现场，对现场顶推施工的情况进行操作和控制，在显示屏中还可以显示出千斤顶的油压和位移。基于联机的情况下，主控计算机的任何一个操作均可以实现自动化，现场的控制器起到的作用是面异常情况，可以进行关闭。同时该系统中涉及了数据的存储和警报的功能，也就是在突发情况下，可以强行停止作业。

步履式顶推系统中的控制系统采用到的策略包括四个：第一，竖向顶升千斤顶控制的策略，主要对位置的移动进行控制，其次式对压力的控制。两个主次控制是处于同步的状态；第二，平移顶推千斤顶控制的策略。该策略的主要控制也是针对于位置的移动，其次是压力控制；第三，顶推施工中动态纠偏的策略。箱梁的中轴线需要以黑色线标识出来，如果在进行平移的过程中，光电开关未能够检测到，这就可以证明梁体出现了偏移的情况，在这种情况下，控制吸引则会出现相应的反应，对千斤顶的动作进行必要的横向调节，一直到可以利用光电开关可以看到黑色的中轴线；第四，平衡度控制的策略，在整体的顶推施工中，需要一直进行平衡度的检测和控制，保证梁体的平衡度保持在合理的范围内。

4 步履式顶推施工关键技术

结合实际的建设工程，在应用步履式顶推中，其施工的关键技术包括：第一，中轴线和墩身轴线的偏差需要小于等于原本设计的偏差数值；第二，具有充足的垫梁长度以及刚度，同时在间隔20毫米橡胶垫的基础上，使其梁体的底部相重合，确保在梁体的腹板进行受力；第三，为了确保桥梁的安全性，则需要在垫梁的位置上设置钢板，并加上MGE滑板；第四，在实施纠偏的操作时候，需要更加平稳的状态，其原因在于如果动作幅度过大，会出现异常的情况，造成不必要的影响。同时需要严格的按照标准进行系统的控制，在竖向顶升以及水平顶推的同步数值控制在5毫米之内，并且墩身的两的位置在4毫米之内；第五，在良好的天气中进行此顶推工作，同时需要进行明确的计算以及预测。

5 结束语

步履式顶推系统因为该系统具有较高的安全、稳定性，顶推系统可以进行高效的顶推，不仅成本低、安全性高，同时在进行轴线和调查方面具有以的重要的意义。利用步履式系统可以降低桥梁、桥墩的结构受力，不会对系统造成损害，由此可见，可以对此系统进行全的应用。

参考文献：

[1]黄志华.浅谈步履式顶推施工技术在钢箱梁施工中的应用[J].中国水运（下半月），2019，19（09）：255-256.

[2]卢丽娟.循环托举式步履机钢梁顶推施工质量控制[J].建材与装饰，2019（17）：245-246.

[3]肖云，李钊，任开富，吴松霖，方永桥.步履式同步顶推系统的设计及应用研究[J].建筑技术开发，2017，44（13）：25-26.

[4]刘俊，吕振刚，彭先振，郭世滔，彭莎.步履式顶推系统的控制策略研究[J].预应力技术，2014（02）：11-16.