郭建偉，趙江平

（1.廣東凱興達(dá)建筑科技有限公司，廣東 中山 528400；2.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528400）

隨著設(shè)計(jì)理念的發(fā)展，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施也得到了空前的快速發(fā)展，橋梁于城市已不純粹是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，在許多城市涌現(xiàn)出多種具有創(chuàng)新美、和諧美與協(xié)調(diào)美的造型新穎、風(fēng)格獨(dú)特的景觀橋梁。在滿足道路交通功能的前提下，逐漸成為城市重要節(jié)點(diǎn)，反映其所在區(qū)域的地域文化、展現(xiàn)時(shí)代風(fēng)貌，景觀橋作為現(xiàn)代都市的產(chǎn)物，被越來越多的人所關(guān)注?；谳p型化、美觀及經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，圓鋼管桁架結(jié)構(gòu)越來越多地運(yùn)用到橋梁結(jié)構(gòu)中。以中山中墾景觀橋改造工程為例，介紹“螺旋線”鋼結(jié)構(gòu)景觀橋預(yù)拼裝與現(xiàn)場拼裝及吊裝施工流程，為今后此類橋梁的設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 “螺旋線”鋼結(jié)構(gòu)景觀橋概況

中山中墾景觀橋改造是中山岐江河一河兩岸工程中最耀眼、最重要、難度最大項(xiàng)目之一。“螺旋線”鋼結(jié)構(gòu)景觀橋由舊中墾橋改造而成，舊橋橫跨岐江河兩岸，整跨度85m，距水面凈高度11m，河兩岸一邊臨馬路，另一邊與商場連接，現(xiàn)場施工地域狹小，在陸上無法操作重型機(jī)械，全部設(shè)備采用水上作業(yè)，同時(shí)工程工期進(jìn)度緊迫，所有作業(yè)及施工措施均采用超常規(guī)方法，方能確保工程施工安全和工期要求。設(shè)計(jì)方案采用鋼管環(huán)繞橋體，形成螺旋型，造型獨(dú)特、新奇（圖1），但由于管徑過大，彎弧太小，且為螺旋型，并在水上安裝作業(yè)，使整個(gè)制作及施工難度加大。由于水上作業(yè)時(shí)周邊無輔助設(shè)施，當(dāng)出現(xiàn)安裝結(jié)構(gòu)變型及走位時(shí)，將無法在施工現(xiàn)場校正，所以為確保整體安裝的準(zhǔn)確性，確?，F(xiàn)場能一步安裝到位，所有構(gòu)件需在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝之后，校正確保正確之后，分段拆卸，用船運(yùn)抵施工現(xiàn)場后，水中采用船吊,安排有經(jīng)驗(yàn)的施工人員進(jìn)行配合作業(yè)。

圖1 中山中墾橋改建前后

2 “螺旋線”鋼結(jié)構(gòu)拼裝技術(shù)特點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1 主體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

中墾景觀橋“螺旋線”鋼結(jié)構(gòu)主體（圖2）主要包括由橢圓形H鋼梁、連系桿、矩形主鋼梁、螺旋線鋼管構(gòu)件、連接桿等，其中：17榀橢圓形H鋼梁分別安裝在天橋的中間，主剛架跨度長達(dá)86m，螺旋線鋼管構(gòu)件環(huán)繞天橋外圍，施工難度極大，因此本項(xiàng)目施工應(yīng)以螺旋線鋼管構(gòu)件的吊裝為主導(dǎo)，在吊裝時(shí)采用在構(gòu)件上焊接吊裝耳板后用卡環(huán)的吊裝方法。在構(gòu)件空間定位時(shí)，鑒于本工程現(xiàn)場操作在水面上，為了便于操作采用固定專用板臨時(shí)定位，調(diào)整后再滿焊接。

圖2 ”螺旋線”鋼結(jié)構(gòu)主體

2.2 安裝難點(diǎn)

①現(xiàn)場條件無法搭設(shè)吊裝設(shè)備，所有施工設(shè)施均在水中和高空作業(yè)。天橋兩岸一邊為人行道，一邊是商場，無法在陸地搭設(shè)吊裝設(shè)備進(jìn)行施工；天橋離水面高達(dá)10m，晚上會(huì)有大量的過往船只，所有施工設(shè)施全部在水中和高空作業(yè)，而且工期緊迫，施工難度極大，安全防護(hù)措施也更復(fù)雜，使得施工成本急劇增加。

②“螺旋線”異型鋼結(jié)構(gòu)空間構(gòu)造復(fù)雜，對接難度大。本項(xiàng)目的鋼構(gòu)件都是異型構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件空間構(gòu)造復(fù)雜，對接難度大，且構(gòu)架需現(xiàn)場焊接連接，缺乏必要的輔助措施，構(gòu)件安裝時(shí)，勢必造成較大的焊接變形和走位，這是施工必須克服的困難。

③“螺旋線”異型鋼結(jié)構(gòu)跨度大，安裝精度控制要求高，需要嚴(yán)格控制構(gòu)件變形及消除殘余應(yīng)力。本項(xiàng)目主要構(gòu)件均是彎曲構(gòu)件，構(gòu)件本身呈螺旋式變化多端，跨度大，空間大，重量輕，運(yùn)輸時(shí)，均需超寬運(yùn)輸且運(yùn)輸時(shí)，構(gòu)件與構(gòu)件之間不能疊加，造成運(yùn)輸次數(shù)多，效率低，加之項(xiàng)目處于商業(yè)中心的鬧市區(qū)，大型運(yùn)輸車輛無法進(jìn)入，只能通過船運(yùn)。

④工期緊，現(xiàn)場拼裝和堆放場地狹小。工程船運(yùn)卻須在凌晨2：00橋的吊橋上升起吊后方能通過，要確保在要求的工期內(nèi)順利完成本工程，解決現(xiàn)場拼裝和堆放場地狹小的問題，同時(shí)要考慮安全、經(jīng)濟(jì)地完成該工程的吊裝。

3 拼裝工藝流程

根據(jù)總體施工思路和構(gòu)件特征，本項(xiàng)目的螺旋鋼管，根據(jù)施工方案先在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，對所有構(gòu)件進(jìn)行預(yù)拼裝校核,然后再分成一段一段運(yùn)抵施工現(xiàn)場吊裝安裝。因此，拼裝的質(zhì)量直接影響到本工程的安裝質(zhì)量和精度，施工過程中必須采取有效措施保證拼裝質(zhì)量（圖3）。

圖3 拼裝工藝流程

3.1 鋼結(jié)構(gòu)工廠胎拼裝架

在工廠預(yù)備一個(gè)長100m、寬30m的拼裝場地，根據(jù)螺旋線的直徑制作一個(gè)拼裝模型胎架,將所有螺旋鋼管線在拼裝模型胎架（圖3）進(jìn)行拼裝，拼裝吊機(jī)選用3臺(tái)50t的汽車吊吊機(jī)和一臺(tái)10m長的平板車進(jìn)行構(gòu)件吊運(yùn)。在胎架安裝時(shí),先采用全站儀放線，設(shè)置主梁控制點(diǎn)，根據(jù)控制點(diǎn)設(shè)置胎架，用水準(zhǔn)儀抄平,根據(jù)圖紙調(diào)整胎架的標(biāo)高。為確保構(gòu)件拼裝時(shí)的外形尺寸，拼裝胎架必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行設(shè)置。胎架放置在路基箱上，表面通過鋼墊板找平。在胎架中心定位完畢后，胎架與鋼墊板焊接固定。根據(jù)構(gòu)件長度及場地情況，每3m布置一榀胎架支架。剛架現(xiàn)場拼裝對接口在胎架上校核無誤后，利用臨時(shí)連接耳板固定，最后進(jìn)行焊接。

圖4 拼裝模型胎架

3.2 螺旋鋼管線與鑄鋼件的分段、對接

根據(jù)吊機(jī)工況、運(yùn)輸長度、施工場地狀況的吊裝方法,螺旋鋼管線，將分為16段進(jìn)行吊裝。由于螺旋管與鑄鋼件的對接是在空間的位置，且每一個(gè)對接口的坐標(biāo)都要控制也由于該工程螺旋管要隨橋體起拱，因此對拼裝要求很高。我們采用對接耳板先把構(gòu)件定位，然后用全站儀找到具體的坐標(biāo)點(diǎn)位，再用千斤頂進(jìn)行微調(diào)，以確保拼裝的精度。

3.3 鑄鋼節(jié)點(diǎn)的組裝及焊接收縮量補(bǔ)償

因鑄鋼件的角度直接影響到剛架的定位，無論是在廠內(nèi)組裝還是在現(xiàn)場拼裝焊接，均需控制好胎架的方位尺寸，以便現(xiàn)場拼裝精度能符合設(shè)計(jì)要求。廠內(nèi)組裝焊接鑄鋼節(jié)點(diǎn)與剛架時(shí)，可只搭設(shè)簡單的胎架，如采用型鋼支托鑄鋼節(jié)點(diǎn)，并調(diào)節(jié)端口的水平度，然后將鑄鋼節(jié)點(diǎn)與箱形梁焊接，焊接時(shí)須控制鑄鋼節(jié)點(diǎn)的方向。為了準(zhǔn)確的固定鑄鋼件的位置，需制作拼裝桿件固定架把鑄鋼件固定在胎架上。

由于焊口較多，焊縫金屬填充量較大，因此，拼裝過程中的焊接收縮量很大，必須在焊接之前加以補(bǔ)償。在工廠進(jìn)行無余量預(yù)組裝，即桿件的下料長度不考慮焊縫根部間隙，此時(shí)的控制尺寸為設(shè)計(jì)尺寸；在吊裝現(xiàn)場進(jìn)行有余量拼裝，即留有焊縫根部間隙。建模后，可以計(jì)算不同點(diǎn)處的撓度變形值，在整體拼裝胎架搭設(shè)的過程，將撓度補(bǔ)償值加以考慮。

3.4 拼裝關(guān)鍵技術(shù)

拼裝前,應(yīng)對胎架的布置進(jìn)行檢查，相臨兩構(gòu)件之間的距離不宜過大，胎架上部與剛架連接的連接板定位尺寸應(yīng)正確。剛架拼裝時(shí)，先按照事先放好的定位線安裝。剛架在保證了總長后，利用水平儀檢查平臺(tái)上的水平度（平面度）。此項(xiàng)測量的允許誤差最大不超過3.0mm，在接口截面不超過2.0mm。平面度觀測后對不合格的位置要做好標(biāo)記，用千斤頂和墊板組合進(jìn)行調(diào)整，但須保證千斤頂在整個(gè)組裝焊接過程中不發(fā)生沉降現(xiàn)象。剛架拼裝調(diào)整后，須記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)并備案。如沒及時(shí)進(jìn)行焊接，需對該現(xiàn)場做好保護(hù)工作。即不允許大型機(jī)械設(shè)備、車輛在平臺(tái)附近通行作業(yè)，不允許任何對構(gòu)件的撞擊。為減少焊接的變形，構(gòu)件在組裝好后，焊接時(shí)應(yīng)對稱施焊。

3.5 構(gòu)件拼裝步驟

由于該構(gòu)件造形特別，制作與安裝工期緊，現(xiàn)場在水上高空作業(yè)，所以預(yù)拼裝環(huán)節(jié)是整個(gè)項(xiàng)目能否順利實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如圖5，工廠拼裝按以下步驟進(jìn)行：①安裝胎模架，及在胎架的兩邊各搭設(shè)一排操作腳手架；②安裝在胎模架頂部頂位主鋼梁位置，調(diào)吊裝主鋼梁；③按照螺旋鋼管線的分段構(gòu)件，吊裝左邊上部構(gòu)件段；④按照螺旋鋼管線的分件，吊裝右邊上部構(gòu)件段；⑤按照螺旋鋼管線的分件，吊裝左邊側(cè)面構(gòu)件段；⑥按照螺旋鋼管線的分件，吊裝右邊側(cè)面構(gòu)件段；⑦按照螺旋鋼管線的分件,吊裝左邊側(cè)面下部構(gòu)件段；⑧按照螺旋鋼管線的分件，吊裝右邊側(cè)面下部構(gòu)件段；⑨利用兩臺(tái)汽車吊，對安裝好的螺旋鋼管線進(jìn)行全面的調(diào)校；⑩對調(diào)校好的螺旋鋼管線，除了預(yù)留現(xiàn)場的拼接接頭，其他所有接口進(jìn)行全面的加焊，并打模噴漆。在安裝螺旋管時(shí)，為確定構(gòu)件能安全的固定在組裝的胎模架上，需制作固定的卡架將螺旋管，臨時(shí)固定在胎模架上。

圖5 工廠構(gòu)件拼裝

4 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場吊裝

為確保本工程工期及質(zhì)量目標(biāo)，經(jīng)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比及優(yōu)選，天橋鋼結(jié)構(gòu)的調(diào)裝采用水上吊裝作業(yè)的方式進(jìn)行,如圖5采用2艘80t船吊布置在天橋的左右兩側(cè)同時(shí)吊裝安裝,使橢圓形H鋼梁在施工過程中能確保兩邊平衡加載,防止出現(xiàn)均衡加載導(dǎo)致橢圓形。預(yù)備一艘30t船吊在跨外進(jìn)行部分構(gòu)件補(bǔ)檔，按照工程的施工先后順序，先行安裝17榀橢圓形H鋼梁，再安裝連系于橢圓形H鋼梁的連系桿，并將17榀橢圓形H鋼梁與連系桿焊接固定，再安裝中間主鋼梁，在安裝好主鋼梁后在由上到下，從兩邊同時(shí)分段吊裝螺旋線鋼管構(gòu)件。

鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的步驟：①吊裝天橋兩側(cè)的矩形鋼梁安裝焊接，矩形鋼梁安裝鉸支座，在天橋上安裝橢圓形H鋼梁端部的鉸支座。止水帶是主要的受力部位，支座的力通過止水帶傳給橋體，因此為了保證止水帶的受力，在止水帶對接口位置采用了套筒連接，這樣既能保證焊縫質(zhì)量又能起到加強(qiáng)的作用；②吊裝橢圓形H鋼梁的安裝支架，確保橢圓形H鋼梁在安裝時(shí)能定位準(zhǔn)確并支撐好橢圓形H鋼梁，防止施工變形；③從橋的一端開始吊裝橢圓形矩型鋼梁和橢圓形H鋼梁；④在安裝固定橢圓形矩型鋼梁和橢圓形H鋼梁后，在橢圓形矩型鋼梁和橢圓形H鋼梁中間焊接臨時(shí)支架，開始吊裝安裝中間主鋼梁。為保證對接口的受力要求，采用套管對接方式；⑤從天橋的兩側(cè)面同時(shí)吊裝兩側(cè)上部螺旋線鋼管件，并將其固定在連接桿和鉸支座上；⑥從天橋的兩側(cè)面同時(shí)吊裝螺旋線兩側(cè)中部鋼管件，并將其固定在連接桿和鉸支座上；⑦吊裝施工用的水平吊車裝置；⑧利用特制的臨時(shí)吊車從船上垂直吊起螺旋管底部的構(gòu)件。

圖6 水上吊裝作業(yè)方式

5 結(jié)束語

中山中墾景觀橋是中山岐江河一河兩岸改造工程中最耀眼的項(xiàng)目之一，該項(xiàng)目由舊橋改造而成，通過運(yùn)用全新的思維和創(chuàng)新的方法，解決了景觀橋“螺旋線”異形鋼結(jié)構(gòu)的安裝難題，高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的改建了中山中墾“螺旋線”型景觀橋，為類似橋梁的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝提供一定的參考。改造后的中山中墾景觀橋景觀效果明顯，進(jìn)一步提升了橋梁所在區(qū)域的整體景觀效果，采用大直徑的鋼管盤繞成螺旋體，使橋呈現(xiàn)出流體的弧線美感，蜿蜒而流暢，動(dòng)感表現(xiàn)得淋漓盡致。從側(cè)面看去整個(gè)建筑恰似一條動(dòng)感盤動(dòng)的巨龍，橫跨在江上，將成為中山市新的標(biāo)志性建筑。