钢箱梁桥顶推施工风险辨识与防范措施分析摘要：结合a大桥工程实例，介绍了钢箱梁顶推施工的风险特性，对钢箱梁顶推过程风险进行了分解，最后提出了相应的防范措施。
关键词：风险辨识;顶推;钢箱梁桥;风险防范
工程概况
a大桥起点桩号kll+624.48，终点桩号k16+097.52，桥梁全长4473.04，分别包括南侧堤外引桥(930+830+830+645+645m)，南侧跨大堤桥(75+140+75m)，南侧河滩引桥(645+645m)、主桥
(60+60+160+386m)、北侧河滩引桥(546+546m)、北侧跨大堤桥
(75+140+75m)、北侧堤外引桥(645+645+730+630m)。
公路等级为八车道高速公路，设计速度120公里/小时，标准桥梁宽40.5米，主桥宽度43.6米。
钢箱梁顶推施工的风险特性
钢箱梁施工中，箱梁及导梁在桥面进行焊接拼装，如果焊接施工控制不合理，产生焊接质量问题，各梁段及导梁连接处存在强度缺陷，则有可能为此后的顶推施工工作埋下隐患;如果箱梁底部预制不够平整，滑道顶面不够光洁，滑道及支座存在标高误差，则可能造成箱梁底板应力集中，增加顶推的摩阻力，影响顶推的顺利进行;顶推施工时如不能保证钢箱梁运动的连续性，造成箱梁的“爬行”运动现象，对临时墩会造成反复冲击，而如果顶推不同步，还会产生
负载集中的现象，加重先启动千斤顶的负担，墩水平受力异常增大，钢箱梁横向偏移、都会使墩发生过大偏移，甚至超出其允许值，造成危险;并使相应顶推过程导致梁中线偏差、各墩顶的偏位超出设计要求范围，而未及时发现调整，都将会导致顶推施工风险。
顶推过程中，桥梁的边界条件和荷载条件在各施工阶段均在发生变化，各施工阶段的结构体系与成桥阶段的结构体系是完全不同的，每一截面的内力为正负弯矩交叉出现。
因此使用顶推法施工的钢箱梁必须做施工阶段分析，在施工阶段分析中需要考虑不同施工阶段边界条件和工况的变化等。
钢箱梁顶推过程风险的分解
工程项目的庞大复杂使得对项目风险的分解变的必不可少。
首先对项目风险进行分类，进而通过对本项目施工管理、施工方法、原材料等的了解，以及项目风险的相互关系，将整个工程项目分解成若干个子系统，而且分解的深度是以使人们较为容易的识别出项目的风险，使项目风险具有较高的准确性、完整性和系统性。
3.1投标风险
投标风险主要包括以下方面:
(l)采用固定价格带来的风险;(2)工程款支付条款中的风险; (3)
合同条款不完善; (4)标准不明确所带来的风险; (5)投低标致使项目亏损风险;(6)投标前的现场勘查风险;(7)其他不可预见风险。
3.2钢箱梁顶推过程设计风险
钢箱梁顶推施工与设计有关的因素是多方面的，如对结构受力的复杂性认识不足、结构或构造不合理、截面选择、结构物不均匀沉降、超载或偶然荷载影响等，这些都有可能引起一系列问题的产生。
3.3钢箱梁顶推关键设备风险
针对钢箱梁顶推施工的关键设备，进行风险识别:
(l)钢箱梁拼装平台
钢箱梁顶推平台上部支撑为钢管立柱，顶推平台的钢管直径为
100cm，顶推平台钢管立柱顶面设置可调级滑动支座，总结其风险为: a拼装平台刚度、强度是否足够;b拼装平台是否发生沉降，其沉降通常是地基、基础和上层结构共同作用的结果，通过监测来分析相对沉降是否有差异，以监测该拼装平台的安全; c结构是否产生挠度，测定结构构件受力后产生的弯曲变形量。
(2)导梁
导梁采用工字形、变截面、实腹钢板钢导梁(如图1)，高度为3.3米，与钢箱梁同高，长度为38.5米，总重85吨。
两片导梁纵向由3节6片拼装成型与钢箱梁纵隔板焊接成整体。
两导梁之间平面和横向联系采用析架联接，保证钢导梁的空间整体性，满足受力要求。
导梁在变坡转角处垫塞钢板，使钢导梁在顶推过程中，减少箱梁悬臂负弯矩。
图1 钢导梁立面图
可能发生的问题有:
a导梁的设计与钢箱梁不相匹配，在刚度、长度及重量上的选择不合理;b导梁的使用状态支点最大弯矩与上墩后某一状态的负弯矩峰值不一致;c导梁提升时与墩发生相撞;d导梁各构件是否进行严格检查。
(3)顶推设备
可能出现的风险有:
a控制系统是否统筹兼顾，合理运行;
b影响顶推力控制的因素较多，以及如何调整顶推力;
c施工设备类型的不配套或不合格;
d施工设备的备件、燃料不足;
e施工机械和动力的故障。
3.3钢箱梁顶推启动、运行、合拢控制风险
主桥为独塔双索面钢箱梁斜拉桥，斜拉桥主梁采用流线形扁平钢箱梁，运用整体多点式顶推施工方案架设。
由于顶推施工工艺的相对复杂性以及顶推过程中对施工监控的要求，连续梁桥顶推过程中的涉及到的问题要比成桥以后复杂得多。
而且顶推法施工工艺复杂、机械设备种类多，由其技术复杂和专业化程度高而表现出典型的高风险性，其风险具有不确定性。
可能发生的风险有:
(l)启动引发的有效应力过大，产生构件破坏;
(2)启动产生顶推误差，引起轴向偏移。
3.4材料风险
(l)原材料和成品半成品的供应不足;
(2)原材料和成品半成品的品种和数量的差错;
(3)原材料和成品半成品的质量和规格不合格;
(4)运输、存储和施工中的损耗;
(5)材料的浪费;
(6)材料事故的影响(如失窃等)。
钢箱梁顶推施工主要风险的防范措施
4.1钢箱梁顶推过程设计防范措施
钢箱梁桥顶推施工目前存在的主要问题在于局部应力过大，在这种情况下，顶推施工的方案设计主要从以下三个方面的来考虑: (l)在满足使用性能和施工受力的前提下，尽量降低顶推结构的重量，采用于主梁顶推就位后，再在钢挑梁上安装行车道板，这种方案大大降低了顶推时候的重量，整体和局部的受力状况都得到了改善;(2)对施工方案上进行修改，如增加临时墩的布置，减小反力;增大聚四氟乙烯板面积减小局部应力;(3)对截面的基本形式进行优化设计，例如引入拓扑优化方法来指导截面基本形式的选用。
4.2钢箱梁顶推过程关键设备防范措施
（1）拼装平台
若拼装平台所在处的地基不够坚实，应采取一定措施进行基础处理，一方面保证上部荷载全部施加后拼装平台不会发生超过允许范
围的沉降量，另一方面，做好基层的平整度，为拼装平台安装的垂直度控制打下良好的基础。
（2）导梁
采用变高度钢板为腹板，便于拼装和运输，每根主梁纵向分成多节，节与节之间用拼装钢板与螺栓拼装而成，两根主梁之间用钢管、型钢组成析架式横联和纵联，增强导梁的整体性和刚度。
（3）顶推设备
顶推过程中钢箱梁横向偏移不大于10.0mm;各墩顶的偏位均在设计要求范围之内。
箱梁顶进时，测量人员跟踪监测各墩的偏位及梁体中心线位置，当中心线偏移时，及时调整;顶推设备的安装定位需要配合使用gps与空间三角网点测绘复核;导梁中线偏差不大于
2.0mm;梁体中线偏差不大于2.0mm;顶推过程中必须保证滑板充分
润滑。
4.3钢箱梁顶推启动、运行、合拢控制防范措施
本桥采用柔性多点自动连续顶推工艺。
顶推长度为576米，最大垂直荷载为120960kn，静摩阻系数按0.08考虑，则最大顶推力约为9677kn;主塔及53#墩上安装横向调节千斤顶，连续顶推千斤顶安装在箱梁底板纵隔梁轴线两边，即拉箱梁底板。
临时墩上都安装顶推水平千斤顶，并要求每个桥墩上水平千斤顶拉力与梁在滑道上摩阻力相平衡，这样桥墩就不承受过大的水平推力，可以保证临时墩的安全。
钢箱梁安装合拢段根据现场实际情况设置在54#一顶推平台之间，作为合拢段。
采用龙门起吊安装。
在合拢时，应按平面位置、标高测量、整体施工控制的要求选择一天中日照不强烈、低温、温度均匀时段内进行合拢安装。
在所选定时间内，一次完成临时匹配工作。
拆除顶推千斤顶，进行钢箱梁拼接、施焊工作。
拼接、焊接应在夜晚温度较低、均匀时间内尽早完成，以避免温度应力对未达强度焊缝的破坏。
合拢测量:利用索塔中心位置的控制点进行平面位置测量。
图2为钢箱梁顺利合拢图。
注：文章内的图表及公式请到pdf格式下查看。