雒煥斌，徐海杰

（中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，天津300384）

1 工程概況

煙臺(tái)金山灣大橋上部結(jié)構(gòu)采用14m×35m預(yù)應(yīng)力連續(xù)小箱梁，橋梁全長(zhǎng)498m，下部結(jié)構(gòu)采用組合臺(tái)、柱式墩，基礎(chǔ)采用混凝土鉆孔灌注樁[1]。景觀橋塔位于橋梁中部9號(hào)墩處，橋塔順橋向設(shè)計(jì)為“風(fēng)帆”，造型獨(dú)塔，橫橋向設(shè)計(jì)為“A”字形塔，塔墩梁固結(jié)，自上而下由塔柱、人行道平臺(tái)及橋墩3部分組成，橋面以上部分為塔柱，由4根曲線鋼箱塔柱構(gòu)成，合龍于塔頂處，橋面以上塔柱高80m，整體重874t。鋼箱橋塔從塔底至塔頂根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況鋼箱截面鋼板厚度分別采用28，24，20mm，箱室內(nèi)布置縱向加勁肋、橫隔板（臨時(shí)工作平臺(tái)），縱向加勁肋斷面為200mm×16mm，橫向加勁肋和橫隔板厚度16mm[2]。

2 工藝特點(diǎn)

該工程鋼結(jié)構(gòu)景觀塔制作與安裝技術(shù)主要有以下特點(diǎn)。

1）利用工藝胎架按照鋼塔設(shè)計(jì)線形進(jìn)行加工制造。

2）塔身制作合理分段，優(yōu)化吊裝設(shè)備配置，減少吊裝設(shè)備投入。

3）采用碼板穩(wěn)固定位與高精度全站儀監(jiān)控相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了鋼塔分節(jié)安裝、高空精確定位的目標(biāo)，使安裝誤差控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

4）采用自制的拼拆式掛籃和箱內(nèi)橫隔板臨時(shí)工作平臺(tái)，操作人員箱內(nèi)作業(yè)與箱外輔助作業(yè)相結(jié)合的施工方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)腳手架作業(yè)平臺(tái)，不僅大大降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，而且減少了工程措施費(fèi)的投入。

3 鋼結(jié)構(gòu)塔身制作

3.1 鋼結(jié)構(gòu)塔身分段設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)景觀橋塔既高又重，不能一次性整體吊裝，因此塔身在工廠內(nèi)制作時(shí)要根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場(chǎng)最大起重量分成鋼混結(jié)合段、中間塔段及塔頂3部分進(jìn)行加工，每段又分成若干個(gè)單元構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件的制作要考慮運(yùn)輸條件、設(shè)備吊裝能力、橫隔板焊接位置等（橫隔板距端口的距離滿足人員操作需要，即在0.6～1.6m）。根據(jù)以上條件及現(xiàn)場(chǎng)吊裝方案將整個(gè)鋼塔按照塔柱、縱梁、橫梁、塔頂?shù)戎饕课环譃?5個(gè)單元塊[3]，中間塔柱部分最大吊裝節(jié)重約41t，塔頂部分最大吊裝節(jié)重約57t。

由于鋼塔為異形曲線形設(shè)計(jì)[4]，因此制作時(shí)需找出每節(jié)鋼箱的重心位置，從而確定吊點(diǎn)的具體位置，使吊鉤通過(guò)鋼箱重心，以確保構(gòu)件吊裝時(shí)的中心線與設(shè)計(jì)中心線吻合，保證上下段鋼箱吊裝時(shí)搭接面基本平行，因此廠內(nèi)鋼箱加工制作時(shí)，需對(duì)每節(jié)鋼箱的重量分布進(jìn)行分析，針對(duì)每個(gè)吊裝構(gòu)件繪制“吊耳位置圖”，掛籃吊耳設(shè)置于每段鋼箱外壁頂部，每個(gè)側(cè)面設(shè)置2個(gè)。

3.2 塔身鋼結(jié)構(gòu)廠內(nèi)加工

3.2.1 胎架制作

為確保塔身鋼結(jié)構(gòu)制作精度，先要制作胎架，胎架按用途分為單元節(jié)胎架和合箱胎架，合箱胎架是分段裝配中的重要專(zhuān)用工藝裝備，其表面線形與鋼塔分段的外表面相吻合，使鋼塔分段的裝配和焊接工作具有良好的條件，減少分段脫離胎架后的焊接變形和支承鋼塔分段重力。胎架制造前要繪制設(shè)計(jì)圖紙并經(jīng)核準(zhǔn)后方可進(jìn)行胎架制作，胎架制作完成后復(fù)核胎架控制點(diǎn)坐標(biāo)，校核合格后投入使用。

3.2.2 鋼結(jié)構(gòu)加工

鋼結(jié)構(gòu)主要工藝流程：零件下料→單元件制造→立體組裝→涂裝。

零件下料采用預(yù)加補(bǔ)償量一次下料的工藝方案，預(yù)加補(bǔ)償量為100mm，分別設(shè)置在塔頂、縱梁及橫梁端口處[5]。

梁段各單元在專(zhuān)用胎架上制作，以滿足全橋不同單元件制作的需要；立體單元在專(zhuān)用胎架上進(jìn)行制作，采用正裝法組裝。

鋼結(jié)構(gòu)加工采用成組制作技術(shù)，對(duì)各單元端口尺寸進(jìn)行統(tǒng)一控制，以提高單元件的制作精度。

4 吊裝設(shè)備選擇與吊裝平臺(tái)布置

本工程鋼箱景觀橋塔按照鋼混結(jié)合段、中間塔柱段及塔頂3段進(jìn)行吊裝，根據(jù)每段吊重需選擇1臺(tái)100t汽車(chē)式起重機(jī)和1臺(tái)400t履帶式起重機(jī)，汽車(chē)式起重機(jī)主要用于吊裝鋼混結(jié)合段構(gòu)件，履帶式起重機(jī)吊裝中間塔柱段和塔頂段。另外，還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件修建吊裝平臺(tái)和起重機(jī)進(jìn)場(chǎng)道路，具體沿大橋南北兩側(cè)各修建1處工作平臺(tái)及場(chǎng)區(qū)運(yùn)輸?shù)缆?，用于起重機(jī)行走作業(yè)及構(gòu)件堆放，北側(cè)工作平臺(tái)頂面有效長(zhǎng)度80m、寬度24m，南側(cè)工作平臺(tái)頂面有效長(zhǎng)度130m、寬度26m，工作平臺(tái)迎水面堆筑2m厚塊石進(jìn)行邊坡防護(hù)，防止水流沖刷，塊石護(hù)坡頂面高出正常水位0.5m。

5 鋼結(jié)構(gòu)塔身分段安裝

5.1 鋼混結(jié)合段安裝

鋼結(jié)構(gòu)景觀橋塔下端固結(jié)于人行道平臺(tái)內(nèi)，在人行道平臺(tái)、橋墩的連接處設(shè)鋼混結(jié)合段，并采用預(yù)加應(yīng)力的方式保證鋼塔上的內(nèi)力平順傳遞到下部結(jié)構(gòu)[6]。為提高鋼混結(jié)合段傳力的可靠性，將首段鋼箱伸入混凝土內(nèi)0.5m，采用PBL剪力鍵與混凝土相連：通過(guò)1 500mm長(zhǎng)鋼板伸入混凝土下塔柱，上開(kāi)50mm圓孔，圓孔內(nèi)插入22螺紋鋼筋。

鋼混結(jié)合段鋼箱采用100t汽車(chē)式起重機(jī)吊裝，鋼箱就位后在橋面上用全站儀跟蹤定位，人工輔助起重機(jī)就位。第1段鋼箱安裝時(shí)，下部先用墊木塊及木楔進(jìn)行粗略調(diào)整，然后在鋼箱底部4個(gè)角各安裝1個(gè)千斤頂，在全站儀精密觀測(cè)指揮下，通過(guò)調(diào)整每個(gè)千斤頂實(shí)現(xiàn)精確定位。鋼箱精密定位完成后，在鋼箱底部4個(gè)角位置與橋墩4根勁性骨架焊接，實(shí)現(xiàn)鋼箱固定（見(jiàn)圖1）。

圖1 鋼混結(jié)合段安裝定位

5.2 中間塔段安裝

1）采用起重機(jī)+掛籃+箱內(nèi)作業(yè)平臺(tái)的施工方案安裝中間塔柱因中間塔柱較高，且海邊風(fēng)速較大，安裝腳手架操作平臺(tái)很困難，以及后期拆除腳手架操作平臺(tái)存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至無(wú)法拆除，因此中間4個(gè)塔柱均采用掛籃輔助安裝。掛籃在橋面圍繞鋼混結(jié)合段鋼箱進(jìn)行組裝，組裝完成后施工人員通過(guò)鋼箱內(nèi)側(cè)檢修梯爬到頂部，并在鋼箱頂部橫隔板位置采用木跳板封閉人孔，形成臨時(shí)箱內(nèi)作業(yè)平臺(tái)，人工配合起重機(jī)將全部8根鋼絲繩固定于第1段鋼箱掛籃吊耳處，掛籃的每個(gè)吊點(diǎn)均采用2根鋼絲繩進(jìn)行冗余連接，以滿足掛籃在不同箱段之間的過(guò)渡操作。將帶有掛鉤的爬梯與塔柱進(jìn)行焊接，施工人員通過(guò)爬梯進(jìn)入掛籃內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，掛籃設(shè)有倒鏈提升系統(tǒng)，并在鋼塔縱橫梁對(duì)應(yīng)位置采用可開(kāi)啟式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以穿越鋼塔縱橫梁。施工人員進(jìn)入掛籃后，通過(guò)倒鏈將掛籃緩慢提升到環(huán)縫位置，然后用400t履帶式起重機(jī)吊裝上層鋼箱，通過(guò)掛籃平臺(tái)施工人員及箱內(nèi)人員配合，完成鋼箱定位、焊接等工作[7]。箱內(nèi)作業(yè)平臺(tái)及掛籃如圖2所示。

圖2 箱內(nèi)工作平臺(tái)掛籃提升

采用掛籃輔助安裝時(shí)，還需配置1個(gè)特制的掛梯，掛梯采用10號(hào)角鋼作為主體桁架，梯子采用7號(hào)角鋼連接，掛梯外側(cè)采用10圓鋼每米設(shè)1道防護(hù)，每道防護(hù)豎向互相連接，梯子寬1m，長(zhǎng)15m，可伸縮，每段連接方式采用栓接以便于現(xiàn)場(chǎng)靈活使用?？烧{(diào)掛梯如圖3所示。

圖3 可調(diào)掛梯

2）中間塔柱定位塔柱定位分2步進(jìn)行：[1]在廠內(nèi)預(yù)拼裝定位；[2]在現(xiàn)場(chǎng)安裝定位。

在車(chē)間分段制作鋼塔時(shí)，在地面進(jìn)行相鄰分段的預(yù)拼裝，每個(gè)鋼箱拼接面至少取3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，在相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)采用全站儀進(jìn)行精確定位，預(yù)拼裝完成后，以全站儀為主、鋼尺復(fù)核的方式，對(duì)上下截面相應(yīng)位置的4個(gè)空間角點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。在廠內(nèi)立體組裝時(shí)運(yùn)用水準(zhǔn)儀進(jìn)行鋼塔組裝胎架各支撐點(diǎn)的測(cè)量校核，采用激光經(jīng)緯儀及全站儀對(duì)鋼塔組裝精度進(jìn)行全程控制測(cè)量，主要檢查長(zhǎng)度、寬度及端口尺寸、四角標(biāo)高、塔壁頂（底）板定位線與胎架標(biāo)記線的重合度，確保組裝后的尺寸、坐標(biāo)及線形符合設(shè)計(jì)要求。

預(yù)拼裝檢測(cè)合格后，在鋼箱拼接面內(nèi)壁每側(cè)焊接2個(gè)連接件，拼接面位置處共設(shè)置8對(duì)連接件（尺寸為300mm×250mm×20mm），用于現(xiàn)場(chǎng)安裝定位。連接件由碼板和銷(xiāo)釘組成，安裝塔柱時(shí)利用起重機(jī)和鋼塔自身截面臨時(shí)定位后，調(diào)節(jié)鋼箱，使8對(duì)連接件的銷(xiāo)釘孔全部對(duì)中，利用臨時(shí)連接的銷(xiāo)釘進(jìn)行連接定位，然后用全站儀進(jìn)行空間坐標(biāo)復(fù)核，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，施工人員根據(jù)需要，在鋼箱內(nèi)部環(huán)縫上下位置焊接豎向Q235調(diào)整鋼板（尺寸為300mm×200mm×20mm），用千斤頂進(jìn)行微調(diào)，精度滿足要求后施工人員在內(nèi)部將碼板進(jìn)行永久性固定。用上述方法逐節(jié)完成塔柱的安裝和空間定位，如圖4所示。

3）中間塔段縱、橫梁安裝待中間塔柱環(huán)縫焊接位置由第三方檢測(cè)合格后進(jìn)行縱梁或橫梁安裝，施工人員將掛籃提升至縱梁或橫梁位置，由起重機(jī)將縱、橫梁吊至安裝位置，用碼板臨時(shí)固定進(jìn)行定位安裝（縱梁和橫梁上均做類(lèi)似于支架平臺(tái)的防護(hù)，以便進(jìn)行摘鉤和切除吊耳作業(yè)）。

圖4 節(jié)段連接端口設(shè)置碼板、千斤頂微調(diào)

6 塔頂安裝

塔頂部分共分為3個(gè)構(gòu)件，其中最大構(gòu)件重57t，構(gòu)件均在廠內(nèi)焊接完成，現(xiàn)場(chǎng)采用400t履帶式起重機(jī)吊裝。

1）塔頂下段吊裝前，將塔頂工作平臺(tái)焊接在塔頂下段頂部與塔頂下段一同吊裝。平臺(tái)底部鋪設(shè)3mm厚的扁豆紋鋼板，外側(cè)用3mm彩鋼網(wǎng)圍護(hù)，每隔60cm設(shè)置底桿、直腹桿及斜腹桿。

2）塔頂下段安裝完成后，根據(jù)施工需要在適當(dāng)位置開(kāi)工藝孔，塔內(nèi)人員通過(guò)工藝孔進(jìn)入塔頂平臺(tái)內(nèi)，然后采用400t履帶式起重機(jī)吊裝塔頂上段，施工人員通過(guò)塔頂平臺(tái)與塔內(nèi)人員配合進(jìn)行焊接作業(yè)，采用連接件進(jìn)行粗定位和精確定位，與中間塔柱定位方式相同。鋼塔上段安裝好后，施工人員通過(guò)工藝孔進(jìn)入鋼塔內(nèi)部，采用陶瓷襯墊單面焊雙面成形技術(shù)封堵工藝孔，施工人員通過(guò)內(nèi)部檢修爬梯下到地面，鋼塔上段安裝完成。塔頂安裝如圖5所示。

圖5 塔頂安裝

7 結(jié)語(yǔ)

采用本工藝施工不僅可減少設(shè)備和人員投入，而且可節(jié)約成本，施工方法簡(jiǎn)便。利用滑動(dòng)式掛籃和可調(diào)式掛梯，并借助箱內(nèi)臨時(shí)作業(yè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空中定位和焊接作業(yè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)腳手架，大大降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。在鋼箱端口四角設(shè)置坐標(biāo)反光貼進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，不但操作方便，還可隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控并調(diào)整鋼箱位置，確保了鋼箱安裝精度。該技術(shù)通過(guò)在煙臺(tái)金山灣大橋的成功應(yīng)用，為今后類(lèi)似工程的實(shí)施積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。