步履式多点同步顶推系统施工关键技术研究

步履式多点同步顶推系统施工关键技术研究

摘要：无锡市江海西路主线高架桥上跨锡宜高速公路采用跨径75米钢箱梁，顶

推法施工，根据高速管理部门意见、钢箱梁结构形式，临时工程措施费用等方面

综合考虑，制定由15台步履式移桥器组成的多点同步顶推系统实施，本文就顶

推系统组成和施工关键技术进行研究。

关键词：钢箱梁步履式移桥器；多点同步顶推系统关键技术

引言

本次顶推施工钢箱梁钢箱距地面高，自重较大，施工时高速不能中断交通。为降低风险，减少措施工程量，避免干扰交通，结合场地条件，经研究对比，最终采用步履式多点同步顶

推方案进行钢箱梁顶推施工。

1.项目概述

江海西路主线桥与锡宜高速呈48°夹角，顶推施工钢箱梁段长75m，重约1200t，横向采

用三箱单室结构，箱室之间横向彼此独立，利用桥面板进行连接。受场地限制，钢箱梁第一

次安装54m，顶推37m，导梁到达对侧临时支墩；第二次安装21m，向前顶推45m，到达设

计位置。本次顶推施工采用15台步履式移桥器作为动力装置进行顶推作业。

2.步履式多点同步顶推系统的优点

步履式多点同步顶推方案的优点：①各个移桥器同步工作，作用在钢箱梁上的力均衡，滑动平顺；②采用液压系统控制启停，加速极小，钢结构和支架系统无抖动情况；③三个

独立油缸，精确做到向上顶起，纵向平移，横向纠偏，随时进行调整和纠偏，落梁准确度在

3mm以内；④步履式移桥器顶推过程属于结构内力，水平分力小，可不设或设置简易反力

架即可；⑤拖拉滑移顶推，滑移轨道全长设置，支架工程量大，费用高，步履式顶推系统可

利用箱梁自身抗弯能力去掉滑移梁，节省临时措施费。

3.步履式多点同步顶推系统的组成及原理

主要使用的关键技术和设备：①钢箱梁多点同步顶升、顶推施工技术；②15套步履式

移桥器；③3套液压泵源系统；④1套电脑同步控制中心。

步履式顶推设备效果、实物图

步履式移桥器组成为基座、向上顶升液压油缸、横向侧移液压油缸、纵向顶推液压油缸等，由计算机控制液压驱动设备实现三向油缸的活动。

动力设备由电气控制设备和泵源液压设备构成。依据步履式移桥器的数量及泵站流量配

置3台60KW的液压变频泵站，每台泵站有两个独立工作的单泵。

计算机控制系统，由计算机、动力源模块、测量反馈模块、传感模块和相应的配套软件

组成，通过CAN串行通信协议组建局域网。它是建立在反馈原理基础之上的闭环控制系统，

通过高精度传感器不断采集设备的压力和行程信息，从而确保液压缸能顺利工作。

顶推设备型号参数：标准顶升荷载3.75/7.5MN，顶升高度20cm；标准推移荷载1.0MN，推移距离100cm；标准侧移荷载0.6MN，侧移距离10cm；泵站配置：每套泵站为4台移桥

器提供动力，泵站额定压力25MPa；泵站控制方式：变频，泵站功率60KW；

采用多点顶推方式，各个临时支点上都安装移桥器，将水平推力分散到每个支点上。公

式如下：当ΣFi]Σ（fi±ai）Ni时，梁体才能被推动。式中：Fi—第i个支点处的水平千斤顶的推力；Ni—第i个支点处的支点最大支反力；fi—第i个支撑架处的支点装置的相应摩擦系数；ai—支撑架纵坡率，“＋”为向上推移，“-”为向下推移。

步履式移桥器顶推工作原理是竖向顶升油缸将钢箱梁顶起，水平顶推油缸将竖向油缸向

前推动，顶升油缸回缩将钢箱梁搁置于换手支墩上，水平千斤顶回油完成一个循环顶推工作。

4.施工关键技术

（1）顶推施工控制重点

①由工况支反力计算摩擦力并同油压表进行验证。顶推水平力计算：水平力取荷载的百分之五。②位移观测：顶推过程中随时对钢梁的平面位置、高程和支架的位置、沉降进行观测，施工过程随时调整。③施加顶推力：各支点水平推力的值由摩阻力大小调节，由高精度

油表反应出来。④顶推系统正式工作前应根据流程进行试验。⑤顶推过程中，每一循环对

钢梁平面位置和高程进行复核，如出现偏差，则需要立即调整。⑥作业时如果发现某个千斤

顶推力出现较大偏差，应立即停机查明原因。⑦作业时，专人对导梁、钢箱梁的外形进行检查。⑧注意作业过程中竖向油缸、水平油缸的力值变化。⑨即将达到设计位置时应采用点动，及时纠偏保证精确就位。

⑵轴线控制措施

在顶推施工过程中，易出现桥梁轴线偏离理论位置，影响桥梁平面位置。因此，顶推设

备要有足够的轴线纠偏能力。

①要保证每个作用点千斤顶施加力的分辨率高，同步性好，做到轴线两侧水平千斤顶推力一致。随时观察钢箱梁轴线偏差，若偏差超过规定范围，可通过移桥器上的侧移油缸进行

调整。

②钢箱梁每个节段就位后，对该节段的高程、平面位置进行复核，符合要求后进行连接，各节段拼装完成后应保证整体的线型与设计一致，轴线偏差符合规范要求。

⑶同步顶推保证措施

虽然顶推过程中各支点位置受力随时变化，但通过位移传感器、计算机控制中心可实现

各个支点千斤顶动作同步，减小附加内力产生对结构造成影响。顶推作业时，系统能够保证

各支点将钢箱梁同步顶起，同步向前推进，动作一致。各支点动作是否一致主要通过安装各

油缸周边的位移传感器来反馈。

控制策略：所有支点位置的水平油缸以其中一台油缸为基准油缸，通过计算机同步控制

系统，其余水平油缸跟随基准油缸一起做动作，设定相对位移差值，若某台油缸相对位移差

值超过设定值，系统自动调节该油缸的供油速率，使其与基准油缸位移差在设定值以内，进

而达到各水平油缸同步动作。

⑷纠偏措施

钢箱梁顶推过程中，应随时观测钢箱梁的轴线偏位，随时调整，保证整个顶推过程钢箱

梁轴线偏差在规定范围内。若需要侧向调整，则启动侧移液压缸，侧推顶推块，将钢箱梁的

水平位置调整到允许范围内，实现纠偏功能。特别强调，采取横向纠偏措施应与纵向顶推同