蘇 勇

上海建工集團(tuán)股份有限公司總承包部 上海 200080

傳統(tǒng)的橋梁現(xiàn)澆技術(shù)，施工工期長、施工機(jī)械多、作業(yè)人員管控難、現(xiàn)澆作業(yè)環(huán)境污染嚴(yán)重、交通占道時(shí)間長。因此，將橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，采取“工廠分塊預(yù)制”的方法進(jìn)行制作，采用“現(xiàn)場快捷拼裝”的方法進(jìn)行安裝，從而形成橋梁預(yù)制拼裝技術(shù)，可有效解決中心城區(qū)橋梁工程建設(shè)效率、質(zhì)量、安全和效益的協(xié)調(diào)難題[1-2]。

1 工程概況

上海北橫通道北虹路立交主線S匝道采用大跨度斜交鋼箱梁形式，斜交角度約30°。其中，跨蘇州河鋼箱梁綜合考慮吊裝順序，主線N、S這2條線路共同施工；所有部位均先采用支架法安裝邊跨段（岸上段及部分鄰近岸邊的水上部分），然后安裝水上懸臂段及合龍段，最后安裝翼板防撞墻，上下分段的鋼箱梁節(jié)段在地面組拼好之后整體吊裝。路上作業(yè)安裝節(jié)段采用350、400 t履帶吊，水上作業(yè)安裝節(jié)段采用150 t浮吊。

2 大跨懸臂拼裝施工工藝簡介

大跨度鋼箱梁懸臂拼裝在保證施工安全和分段結(jié)構(gòu)受力合理的前提下，利用兩側(cè)的橋梁墩臺(tái)和附屬支撐裝置，盡可能增大快速路兩側(cè)懸臂分段長度，合龍段分段長度應(yīng)整體跨越城市快速路和航道，一次吊裝完成。北虹路立交跨越中環(huán)線和蘇州河采用“大跨度懸臂拼裝”進(jìn)行鋼箱梁結(jié)構(gòu)吊裝，該方法跨越中環(huán)線、蘇州河等不設(shè)支架，不影響現(xiàn)有交通路網(wǎng)和航道，有效解決施工對(duì)既有城市快速路和運(yùn)行航道的影響（圖1、圖2）。

圖1 跨蘇州河鋼箱梁大跨懸臂拼裝效果圖

圖2 跨中環(huán)線鋼箱梁大跨 懸臂拼裝效果圖

3 鋼箱梁分段原則

受箱梁加工廠至安裝現(xiàn)場陸運(yùn)和水運(yùn)線路的橋梁限高影響，鋼箱梁需進(jìn)行分段。

1）陸運(yùn)構(gòu)件：梁高超過4.2 m的箱體上下分段，梁寬6 m以下，橫向分3段（箱體＋兩側(cè)翼板）或者箱體帶單側(cè)翼板；超過6 m的超寬箱體橫橋向分段；所有節(jié)段宜控制在40 m之內(nèi)。

2）水運(yùn)構(gòu)件：梁高超過6.1 m的箱體高度方向上下分段；梁寬方向主線橋除主墩墩頂帶兩側(cè)翼板，區(qū)域一分為三，其余匝道視具體情況均一分為三（箱體＋兩側(cè)翼板）或者帶單側(cè)翼板；長度控制在38 m以內(nèi)。

分縫避開腹板加勁肋，橫向斷縫處采用“Z”字形搭接接口。鋼箱梁分段受周邊作業(yè)空間及吊裝設(shè)備起重能力的限制。為了降低鋼箱梁懸臂安裝的變形及施工控制，水上懸臂段長度控制在12 m之內(nèi)，特殊情況下最大不超過14 m。

4 鋼箱梁吊裝工藝

4.1 鋼箱梁地面拼裝工藝

4.1.1 地面拼裝臨時(shí)支撐設(shè)置

箱梁地面拼裝支架采用φ300 mm鋼管樁。支架高度分為0.2、0.3、0.6、1.0 m，兩端設(shè)置調(diào)平鋼板，底部采用水泥砂漿或采用鋼板坐底（圖3）。

現(xiàn)場拼裝胎架布設(shè)具體要求：

1）為了調(diào)整線形，支架鋼墩可以疊層使用，但最多不超過2層，且高度大的支架放在下層、高度小的支架放在上層。

2）梁段調(diào)整時(shí)采用千斤頂進(jìn)行臨時(shí)支撐，待調(diào)整完成后需采用刀板將梁端與支架焊接固定，刀板高度不大于250 mm。

3）支架鋼墩布設(shè)數(shù)量：順橋向不少于2個(gè)，橫橋向每2道腹板不少于1個(gè)，且每個(gè)梁段鋼墩布設(shè)數(shù)量不少于4個(gè)。

4.1.2 超高梁段上下分段的地面拼裝

1）在箱梁制作時(shí)，將每條橫隔板安裝位置引至兩側(cè)腹板，形成隔板中心線標(biāo)識(shí)，作為上下分段的縱向定位點(diǎn)。

2）制梁廠在加工該上下分段的箱梁時(shí)，在隔板加強(qiáng)處設(shè)置安裝定位牛腿，通過定位牛腿實(shí)現(xiàn)梁段的前后、左右、上下各相對(duì)位置的精調(diào)整。

3）使用鋼尺對(duì)兩端面的梁高、對(duì)角線、梁寬進(jìn)行測量，對(duì)組拼后的箱型梁旁彎、橫隔板位置進(jìn)行復(fù)核，合格后方可進(jìn)行剛性固定。

4）使用壓板對(duì)腹板對(duì)接處、橫隔板對(duì)接處進(jìn)行對(duì)接口的板面調(diào)平，對(duì)接板的高低差（錯(cuò)邊量）控制在1 mm內(nèi)，方可對(duì)拼縫進(jìn)行馬板固定，馬板間距≤350 mm。

4.1.3 梁段的整體拼裝

1）首先在地面拼裝主箱梁，將主箱梁放置在臨時(shí)支墩上，通過千斤頂調(diào)整監(jiān)控點(diǎn)高程與理論高程相同。

2）將監(jiān)控點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為拼裝場地的實(shí)際坐標(biāo)，通過轉(zhuǎn)化后的監(jiān)控點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測量，精確定位各橋段。

3）主箱梁拼裝焊接完成后，進(jìn)行翼板的安裝，通過箱梁的縱橫坡控制翼板安裝線形。

4）對(duì)組拼后的合龍段重新進(jìn)行重心計(jì)算，確定吊點(diǎn)位置，通過吊耳位置的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)合龍段起吊姿態(tài)的控制。

4.2 梁段定位及微調(diào)精定位

4.2.1 鋼箱梁粗定位

工廠制作鋼箱梁時(shí)每個(gè)節(jié)段上應(yīng)做好測量標(biāo)記，并按監(jiān)控要求告知對(duì)應(yīng)每個(gè)測量點(diǎn)的x、y、z的坐標(biāo)值，節(jié)段吊裝時(shí)以橋梁中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行鋼箱梁的粗定位，以減少微調(diào)時(shí)的工作量。

4.2.2 吊裝空中姿態(tài)調(diào)整

在每段鋼箱梁吊裝前，需要技術(shù)人員提前對(duì)吊點(diǎn)位置復(fù)核確認(rèn)，并精確計(jì)算出每根鋼絲繩的長度。

吊裝時(shí)用不同長度的鋼絲繩和卸扣配合調(diào)整好每個(gè)吊點(diǎn)吊具的長度。

梁體起吊離地30 cm后，復(fù)測梁體兩端的高度差是否和安裝位置相符，確保梁體4個(gè)端點(diǎn)的位置誤差均不大于30 cm，否則重新調(diào)整吊具的長度。

必要時(shí)可以采用滑輪組和手拉葫蘆配合的方式調(diào)整吊具的長度（圖4）。

圖3 鋼箱梁現(xiàn)場拼裝臨時(shí)支架

圖4 滑輪組調(diào)整示意

4.2.3 鋼箱梁精確定位

1）縱橫向調(diào)整：鋼箱梁粗定位后首先進(jìn)行縱橫向位置的調(diào)整，其方法是在橋面板上采用12 mm×400 mm×200 mm碼板連接，碼板間距1 m，然后通過水平千斤頂，對(duì)橋面碼板進(jìn)行移位，達(dá)到梁體水平位置調(diào)整。

2）豎向調(diào)整：用φ300 mm鋼支墩將鋼箱梁頂起，通過割除鋼墩的高度將梁段落下，每次10～20 mm，反復(fù)此過程，直至達(dá)到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的要求。

4.3 鋼箱梁固定

4.3.1 碼板、縱向支撐

各節(jié)段吊裝落架的三維坐標(biāo)根據(jù)施工監(jiān)控提供的數(shù)據(jù)確定。鋼箱梁體定位公差符合要求后將碼板固定并與鋼墩點(diǎn)焊，要求定位焊有足夠的強(qiáng)度。避免連續(xù)焊，以減少對(duì)梁底板材的損傷。

端橫梁的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，焊接工作量大，同時(shí)又是首節(jié)段定位，定位精確度直接影響后續(xù)梁段定位尺寸，主要采取以下2種臨時(shí)固定措施。

1）碼板固定。鋼箱梁在進(jìn)行塊體或節(jié)段之間焊縫焊接時(shí)，應(yīng)用臨時(shí)碼板臨時(shí)固定，碼板與鋼梁采用臨時(shí)點(diǎn)焊，每500 mm間距布置，碼板規(guī)格12 mm×200 mm×400 mm（圖5）。

2）縱向支撐固定。節(jié)段縱向定位時(shí)由于焊接收縮、溫度變化等，導(dǎo)致縱向定位尺寸變化，產(chǎn)生累計(jì)誤差，為了保證梁段長度，首節(jié)段定位必須精確、穩(wěn)固，采取在墩頂橫向布置2個(gè)臨時(shí)固定支撐的措施（圖6）。

圖5 碼板固定示意

圖6 墩頂臨時(shí)固定裝置布置

4.3.2 臨時(shí)匹配

懸臂段鋼箱梁拼裝頂板采用工裝（圖7）、底板采用對(duì)接牛腿，每個(gè)懸臂拼接斷面配置2套；超高段上下分段鋼箱梁對(duì)接固定采用工裝，長度超過20 m的節(jié)段每側(cè)腹板拼接箱體內(nèi)側(cè)布置3套工裝，長度小于20 m的節(jié)段每側(cè)腹板拼接箱體內(nèi)側(cè)布置2套工裝。

圖7 工裝實(shí)物

4.3.3 箱體局部加強(qiáng)

跨蘇州河懸臂拼裝水中臨時(shí)支架支點(diǎn)及調(diào)節(jié)千斤頂作用點(diǎn)處，箱體集中荷載過大，單個(gè)作用點(diǎn)90～470 t，為防止箱體變形，采取箱體局部加強(qiáng)措施，采用厚20 mm的Q345鋼板作為加勁板來增強(qiáng)箱體局部剛度，加勁板在箱梁預(yù)制加工過程中同步焊接（圖8）。

圖8 箱體局部加強(qiáng)加勁板布置

4.4 鋼箱梁接口連接與定位復(fù)核

梁段吊裝完成后對(duì)鋼箱梁的橋梁中心線、豎向線形進(jìn)行調(diào)整，按照腹板→頂板→底板的順序進(jìn)行對(duì)接縫的碼平，碼平時(shí)宜先碼平箱口剛性較大的拐角部位，然后固定中間，采用定位板和火焰矯正的方法進(jìn)行局部調(diào)整，保證對(duì)接縫板面錯(cuò)位不大于1.0 mm。

因施工期間晝夜溫差較大，溫度對(duì)鋼箱梁平面位置有影響。如果鋼梁在前一天已完成接口連接但未焊接，第2天應(yīng)在凌晨日出之前需再次復(fù)核鋼箱梁4個(gè)測控點(diǎn)和2個(gè)軸線控制點(diǎn)，誤差滿足安裝精度要求后方可進(jìn)行下一步的焊接施工。

4.5 合龍段安裝

4.5.1 合龍測量

合龍段測量的平面及高程系統(tǒng)控制均采用經(jīng)復(fù)核后的大橋測量平面控制網(wǎng)，主要以控制軸線和各測點(diǎn)的相對(duì)偏差為主，如有誤差應(yīng)盡早消除，以保證合龍段的安裝精度。軸線測量時(shí)，應(yīng)測量環(huán)境溫度場對(duì)測量的影響。

4.5.2 合龍段切割

合龍段工廠制造時(shí)要留有余量，根據(jù)合龍溫度確定合龍段拱肋長度。為保證鋼拱合龍段的順利吊裝，先對(duì)合龍端口進(jìn)行精確監(jiān)測。測量人員對(duì)其空間狀態(tài)進(jìn)行不少于48 h的不間斷精確測量。

4.5.3 合龍段安裝要點(diǎn)

1）與監(jiān)控等相關(guān)單位共同商討，以采取最佳的合龍分段和連接方式。

2）建立高精度測量系統(tǒng)，借助現(xiàn)代先進(jìn)的測量儀器，提高合龍段的測量精度；嚴(yán)格控制合龍段的加工精度，確保合龍順利實(shí)施。

3）鋼箱梁安裝順序必須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和不發(fā)生永久變形，并能保持或及時(shí)校正結(jié)構(gòu)的預(yù)拱度和平面位置。

4）鋼箱梁開始安裝前，對(duì)頂板高程、橋梁中心線進(jìn)行復(fù)核，不超過允許偏差方可安裝。鋼箱梁就位過程中測量人員全程測量。

5 結(jié)語

大跨度斜交曲線鋼箱梁采用懸臂＋大節(jié)段施工工藝，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，鋼箱梁安裝線形控制精度要求高，特別是合龍段的精度控制，要采取連續(xù)監(jiān)測措施[3]。本工程鋼箱梁整體安裝后，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。