馬瓊鋒，嚴(yán)小衛(wèi)

(中交第二航務(wù)工程局有限公司第六分公司，湖北 武漢 430012)

為解決日益擁堵的交通問題，橋梁在設(shè)計規(guī)劃中加大通行能力，越來越多的雙向八車道橋梁開始出現(xiàn)；許多橋梁采用以正交異性結(jié)構(gòu)的寬幅鋼箱梁為主的輕型主梁結(jié)構(gòu)，鋼箱梁的主要安裝方法有支架浮吊吊裝法、頂推法、懸臂拼裝法等，而當(dāng)橋梁跨越通行受限的運(yùn)輸水域時，采用懸臂拼裝工藝無疑是一種比較理想的方法。然而對于寬幅鋼箱梁，在采用懸臂拼裝施工過程中，由于鋼箱梁各工序約束條件的變化，會導(dǎo)致梁段變形狀態(tài)有較大差異，鋼箱梁結(jié)合匹配難度大，因此在寬幅鋼箱梁懸臂吊裝過程中解決吊裝梁與成橋梁對正結(jié)合端成了重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 工程概況

廈漳同城大道三標(biāo)西溪主橋位于福建省漳州龍海市，跨九龍江西溪，橋梁結(jié)構(gòu)形式為獨(dú)斜塔扭背索斜拉橋，墩、塔、梁固結(jié)體系，跨徑組成為(88+200) m。邊跨為雙索面現(xiàn)澆混凝土PC梁結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)梁寬51 m，幾何高度4 m；主跨是準(zhǔn)單索面單箱七室鋼箱梁結(jié)構(gòu)，鋼箱梁寬度47 m，幾何高度4 m，主橋橋型布置如圖1所示。西溪主橋?yàn)槟壳笆澜鐦蛎孀顚挼莫?dú)斜塔扭背索斜拉橋，受其外部環(huán)境的限制，選擇合理的鋼箱梁懸臂拼裝工藝成為該橋施工的關(guān)鍵。

圖1 西溪主橋橋型布置圖(單位:cm)

主跨鋼箱梁總計16個拼裝節(jié)段，其中1#鋼箱梁為鋼混結(jié)合段，與混凝土梁相接；2#～15#梁段為標(biāo)準(zhǔn)梁段；16#梁段為合龍段。梁段劃分如圖2所示。各梁段主要參數(shù)如表1所示。

圖2 鋼箱梁節(jié)段劃分(單位:cm)

表1 梁段主要參數(shù)

2 工程難點(diǎn)分析

(1) 橋位鄰近九龍江西溪入?？冢皇艹毕绊懽畲蟪辈钸_(dá)到6.7 m，水流速度較大，平潮時間較短，對運(yùn)梁船舶定位、梁段吊裝影響大。

(2) 塔梁墩固結(jié)現(xiàn)澆段采用鋼管支架法施工，固結(jié)段施工完成后，需要將1#梁段(鋼混結(jié)合段)吊裝至已搭設(shè)好的支架上，常規(guī)采用大型浮吊進(jìn)行吊裝；但是受上下游已建成橋梁的通航凈空限制，大型水上起重設(shè)備無法進(jìn)場，只能利用橋面吊機(jī)進(jìn)行吊裝1#梁段，對橋面吊機(jī)有較高要求。

(3) 鋼箱梁梁寬達(dá)到47 m，斜拉索布置為準(zhǔn)單索面，吊裝過程吊點(diǎn)和安裝后斜拉索吊點(diǎn)位置的不同會導(dǎo)致梁段橫橋向撓度不一致，現(xiàn)場安裝、匹配難度大。

(4) 受沿海環(huán)境影響，橋位處風(fēng)力較大，施工環(huán)境對鋼箱梁焊接質(zhì)量有較大影響。

3 吊裝設(shè)備選擇

鋼箱梁節(jié)段最重的1#梁段吊重384.4 t，根據(jù)橋面寬度和吊裝重量，確定采用兩臺200 t橋面吊機(jī)；根據(jù)運(yùn)梁船停放位置和1#梁段安裝位置，確定橋面吊機(jī)變幅機(jī)構(gòu)變幅范圍為8.5～24 m。

鋼箱梁寬度為47 m，為保證每個節(jié)段鋼箱梁吊裝時橋面吊機(jī)位置的精確、便于施工中梁段匹配精度的控制，特為橋面吊機(jī)增加了橫移裝置，當(dāng)橋面吊機(jī)行走過程中出現(xiàn)偏位時可以及時調(diào)整，能夠有效控制節(jié)段安裝精度。

1#梁段、16#梁段及2#～15#標(biāo)準(zhǔn)梁段重心位置不同，為了保證梁段吊裝過程中的平衡和縱坡的調(diào)整，根據(jù)不同梁段吊裝時的重心位置，在吊具上開設(shè)了對應(yīng)的扁擔(dān)梁連接孔，同時在吊具上安裝了調(diào)節(jié)油缸以微調(diào)梁段縱坡。吊具與鋼箱梁吊點(diǎn)之間采用鋼絲繩圈聯(lián)系，吊裝時即使水流速度較大影響運(yùn)梁船的精確定位，也能順利實(shí)現(xiàn)吊具與鋼箱梁吊點(diǎn)之間的連接。

4 施工工藝

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工環(huán)境條件，確定施工工藝流程如下：1#梁段吊裝→鋼混結(jié)合段混凝土澆筑→2#梁段吊裝→檢查車安裝→3#～14#梁段吊裝→16#梁段吊放在支架上→15#梁段吊裝→16#梁段回移、安裝。

4.1 1#梁段(鋼混結(jié)合段)吊裝

1#梁段(鋼混結(jié)合段)支架采用鋼管支架，支架搭設(shè)完成后在對應(yīng)鋼箱梁腹板位置放置好三向千斤頂。運(yùn)梁船就位后下放橋面吊機(jī)吊具、利用吊具的鋼絲繩圈連接鋼箱梁吊點(diǎn)。各吊點(diǎn)可靠連接后兩臺橋面吊機(jī)同步、緩慢提升梁段，待梁底脫離運(yùn)梁船1 m左右時撤出運(yùn)梁船。橋面吊機(jī)繼續(xù)提升梁段至梁底高出支架頂面1 m左右時通過變幅機(jī)構(gòu)調(diào)整，將梁段逐漸移動到支架上方，施工過程中要保證梁底與支架之間有足夠的空間避免碰撞(圖3)。

梁段位置調(diào)整到設(shè)計位置后下放梁段，使其落在支架上方的三向千斤頂上，然后解除與橋面吊機(jī)的聯(lián)系。測量梁頂面各控制點(diǎn)坐標(biāo)、標(biāo)高，利用三向千斤頂對梁段進(jìn)行精確調(diào)整、定位，同時調(diào)整梁底臨時鋼支墩標(biāo)高，待梁段調(diào)整好之后將荷載轉(zhuǎn)移到鋼支墩上，并將鋼箱梁、鋼支墩和支架進(jìn)行焊接固定，防止鋼混結(jié)合段混凝土澆筑時鋼箱梁發(fā)生位移。

圖3 1#梁段吊裝示意圖

1#梁段調(diào)整、固定之后，施工鋼混結(jié)合段聚丙烯微膨脹混凝土及預(yù)應(yīng)力，完成1#梁段安裝。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝

標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝過程中，待安裝的n#梁段和已安裝的(n-1)#梁段受力狀態(tài)有較大差異：n#梁段支撐點(diǎn)為吊裝時的吊點(diǎn)，兩吊點(diǎn)橫橋向間距為21.15 m；(n-1)#梁段支撐點(diǎn)為對應(yīng)的斜拉索，斜拉索在鋼箱梁上的錨固點(diǎn)橫橋向間距為3.9 m，橋面吊機(jī)1 470 kN自重荷載分布在鋼箱梁兩側(cè)，橋面吊機(jī)重心橫橋向間距為21.15 m。

待安裝梁段和已安裝梁段間變形狀態(tài)的差異導(dǎo)致現(xiàn)場匹配難度較大，現(xiàn)場按照圖4中①→⑤的順序從剛度最大的位置開始分區(qū)進(jìn)行匹配，將匹配度差異逐步縮小。在鋼箱梁加工時腹板端部預(yù)留20 cm不與頂?shù)装搴附樱憾纹ヅ渫瓿珊笤诂F(xiàn)場進(jìn)行焊接，這樣既能減小梁段間接口處剛度，又能夠提高腹板匹配精度。

圖4 梁段間匹配順序示意圖

橋面吊機(jī)定位精度偏差導(dǎo)致的梁段橫向偏位，在梁段初步就位后可以利用手拉葫蘆進(jìn)行橫向調(diào)整；縱坡可以利用吊具上的調(diào)節(jié)油缸進(jìn)行調(diào)整。

鋼箱梁粗匹配完成后利用碼板進(jìn)行板縫間精匹配，調(diào)整局部板縫高差控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，然后進(jìn)行節(jié)段間焊接。頂、底板及腹板焊接時首先粘貼陶瓷襯墊，打底焊按照焊接工藝評定要求采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。頂板焊接時為避免風(fēng)吹影響焊接質(zhì)量，采用防風(fēng)罩進(jìn)行擋風(fēng)處理。頂板蓋面采用埋弧自動焊，保證焊縫平順一致。

4.3 頂推合龍施工

2#～14#梁段及對應(yīng)斜拉索安裝完成之后，先吊放16#梁段到臨時支架上，并將梁段向邊墩做適當(dāng)?shù)钠?，然后按照?biāo)準(zhǔn)梁段施工工藝流程完成15#梁段匹配、安裝，并進(jìn)行對應(yīng)斜拉索張拉。

待15#梁段施工完成后，對合龍口寬度進(jìn)行48 h連續(xù)觀測，確定合龍口寬度隨氣溫變化的情況，以此確定16#梁段配切長度、切除16#梁段預(yù)留的調(diào)節(jié)長度，在夜間氣溫較穩(wěn)定時段利用16#梁段下方的三向千斤頂將16#梁段調(diào)整至設(shè)計位置，與15#梁段進(jìn)行匹配、焊接，實(shí)現(xiàn)合龍施工。

4.4 檢查車安裝

橋梁檢查車廠內(nèi)加工完成后分節(jié)段運(yùn)輸至橋位，在已拼裝鋼箱梁懸臂前端進(jìn)行組裝后安裝臨時軌道，利用橋面吊機(jī)下放至待吊3#梁段上；提升3#梁段，檢查車隨梁段一起提升至已安裝2#梁段下方；橋面吊機(jī)做變幅，使臨時軌道與2#梁段已安裝的軌道靠近，利用手拉葫蘆微調(diào)精準(zhǔn)對接后對臨時軌道進(jìn)行固定，然后檢查車向2#梁段移動至永久軌道，完成檢查車安裝。

5 結(jié)語

西溪主橋鋼箱梁懸臂拼裝施工過程中通過研發(fā)中國最大變幅橋面吊機(jī)、采用小位移頂推合龍工藝，解決了大型吊裝設(shè)備無法進(jìn)場等條件受限地區(qū)大噸位、大寬度整寬鋼箱梁的吊裝、合龍問題；采取可靠的焊接工藝、制定簡便有效的檢查車安裝方案等一系列技術(shù)措施，保證了鋼箱梁的安裝質(zhì)量和安裝效率，順利實(shí)現(xiàn)了橋梁的施工，整套工藝應(yīng)用效果好，可為類似工程施工提供一定的借鑒和參考。