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        分析大跨度公路橋梁中的鋼箱梁施工技術(shù)

        2021-01-22 08:15:27
        四川水泥 2021年5期
        關(guān)鍵詞:鋼箱梁跨度分段

        (江蘇捷達(dá)交通工程集團(tuán)有限公司,江蘇 223001)

        鋼箱梁施工技術(shù)具有良好的強(qiáng)度、自重、剛度與整體性等優(yōu)勢(shì),對(duì)于公路橋梁工程而言,也是主梁的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)形式。因?yàn)楫?dāng)前道路交通流量、鋼箱梁跨度不斷增加,使得跨路施工也面臨極高的難度高,處在相對(duì)復(fù)雜的施工環(huán)境中,大跨度鋼箱梁施工不僅要保證穩(wěn)定性與質(zhì)量,還要規(guī)避對(duì)周圍環(huán)境、人們?nèi)粘I畹挠绊??;诖?,下面針?duì)某大跨度公路橋梁工程中鋼箱梁施工技術(shù)的應(yīng)用展開探討。

        1 工程概況

        (1)淮安市快速路匝道鋼箱梁所在標(biāo)段主線匝道 A 起點(diǎn)樁號(hào)為AK0+094.858,終點(diǎn)樁號(hào)為AK0+714.811,橋梁全長(zhǎng)619.9525m,全橋共7 聯(lián),第3 聯(lián)上部結(jié)構(gòu)采用26+43+26m 鋼箱梁。梁體斷面采用單箱單室截面,底板水平設(shè)置,頂板設(shè)5%的單向橫坡,邊腹板采用斜腹板。鋼箱梁一般段中心線處梁高1800mm,梁頂面總寬10100mm,全梁底面總寬5776mm。鋼箱內(nèi)側(cè)懸臂長(zhǎng)1791mm,外側(cè)懸臂長(zhǎng)1708mm。主梁平面中心線在R=90.15m 的圓曲線。

        (2)鋼箱梁一般段中心線處梁高1800mm,梁頂面總寬9000~10100mm,全梁底面總寬4526mm。鋼箱梁橋面寬度漸變,懸臂根部1.2m 范圍尺寸為定值,橋面寬度變化通過挑臂端部長(zhǎng)度變化調(diào)整。鋼箱梁懸臂采用托架結(jié)構(gòu),托架底板厚20mm,底板寬480mm。鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)段縱向每2 米設(shè)置一道跨間橫隔板,橫隔板采用實(shí)腹式與框架式間隔布置;跨間隔板板厚14mm,實(shí)腹式隔板中間開設(shè)人孔,采用板肋式豎向加勁;在各支點(diǎn)處設(shè)置端橫隔板,端支點(diǎn)處隔板板厚為20mm,中支點(diǎn)處隔板板厚為30mm;支點(diǎn)處隔板兩面各設(shè)兩道板式豎向肋,并于底板磨光頂緊。鋼箱梁為全封閉構(gòu)造,端隔板為圍焊,不設(shè)焊縫通過切口。

        2 大跨度公路橋梁鋼箱梁施工技術(shù)的應(yīng)用

        2.1 準(zhǔn)備工作

        因?yàn)榇舜喂窐蛄汗こ痰慕煌ōh(huán)境比較復(fù)雜,大跨度連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)施工應(yīng)該要加強(qiáng)技術(shù)管理,準(zhǔn)備階段編制管理方案,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工提供指導(dǎo)。正式展開鋼箱梁施工之前參照設(shè)計(jì)規(guī)范、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境制定組織管理方案、鋼箱梁施工方案等[1]。公路橋梁鋼箱梁的最大跨度是48m,具有危險(xiǎn)性,所以還應(yīng)該開展專家論證。施工單位和所在地區(qū)的交通管理部門及時(shí)聯(lián)系,制定交通疏導(dǎo)規(guī)劃,選擇車流量少的時(shí)段展開吊裝施工。

        2.2 預(yù)制施工

        開始預(yù)制施工之后,根據(jù)已經(jīng)制定的鋼箱梁施工方案展開針對(duì)性的預(yù)制施工作業(yè),包括鋼箱梁分段、制作板單元及拼裝梁端拼裝、鋼箱梁預(yù)拼裝三個(gè)環(huán)節(jié)。

        ①鋼箱梁分段。鋼箱梁前期制造,由專業(yè)工廠負(fù)責(zé),開始預(yù)制之前技術(shù)人員需要閱讀鋼箱梁規(guī)范要求,所有進(jìn)場(chǎng)原材料必須嚴(yán)格按照,經(jīng)過取樣、復(fù)驗(yàn)、焊接工藝評(píng)定這一系列流程,最終得出的評(píng)定結(jié)果,可以作為焊接工藝的參考依據(jù)[2]。對(duì)照鋼箱梁結(jié)構(gòu)特征、制作要求、材料運(yùn)輸、施工環(huán)境等多方面因素,鋼箱梁分段時(shí)要控制分段距離,不能過長(zhǎng)或者過短,很容易增加后期吊裝環(huán)節(jié)的難度,選擇的分段與接口位置錯(cuò)縫,也應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。本次公路橋梁工程鋼箱梁分段作業(yè),將位于主線兩側(cè)的鋼箱梁縱向分段,數(shù)量為5 段,而橫向分段,則是根據(jù)箱室分塊,有單箱雙室和單箱三室。根據(jù)縱向分段情況,鋼箱梁兩側(cè)位置的翼緣板提前在工廠制作完成后再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)焊接。施工項(xiàng)目所有主體箱室分為20 段,其中最重吊裝段的長(zhǎng)度是25.27m,重量在 82t 左右。箱梁分塊、分段注意頂部與底板之間應(yīng)該保持錯(cuò)開狀態(tài),錯(cuò)開距離大約15cm。

        ②制作板單元及拼裝梁端拼裝。制作板單元時(shí),所有制作流程包括預(yù)處理、切割下料、組焊、檢驗(yàn)與組裝、焊接,處理過程中全部采用自動(dòng)化裝置,保證處理效率、質(zhì)量,還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題[3]。拼裝梁段時(shí),技術(shù)人員同時(shí)運(yùn)用多梁段連續(xù)匹配組焊、預(yù)拼裝兩種工藝,提前在封閉的廠房?jī)?nèi)進(jìn)行拼裝,可以規(guī)避外部惡劣天氣對(duì)拼裝效果的影響。節(jié)段涂裝作業(yè),也在專門的涂裝空間展開,而且還空間內(nèi)設(shè)置了除濕、通風(fēng)等專業(yè)設(shè)置,優(yōu)化涂裝環(huán)境質(zhì)量,使最終的涂裝效果符合工藝規(guī)范。

        ③鋼箱梁預(yù)拼裝。當(dāng)鋼箱梁正式出廠、運(yùn)輸之前,務(wù)必經(jīng)過預(yù)拼裝環(huán)節(jié),可以校正橋面板、橋底板,使長(zhǎng)度達(dá)成統(tǒng)一。計(jì)算所有梁段頂板、底板長(zhǎng)度差,有利于后期預(yù)拼裝環(huán)節(jié)校正尺寸參數(shù)。針對(duì)鋼箱梁梁段進(jìn)行預(yù)拼裝處理時(shí),要求全部梁段實(shí)施拼裝,參照?qǐng)D紙?jiān)诹憾沃g提前預(yù)留好縫隙,加強(qiáng)鄰近兩個(gè)梁段之間連接斷面的契合度。隨后便可以施焊預(yù)裝焊縫,確定這一環(huán)節(jié)處理合格,前一節(jié)鋼箱梁可以運(yùn)輸至統(tǒng)一地點(diǎn)堆放,預(yù)留出一節(jié)鋼箱梁和下一節(jié)鋼箱梁實(shí)施預(yù)拼裝,要求和安裝順序一致,中途不能隨意調(diào)換梁段號(hào)。鋼箱梁預(yù)拼裝還可以調(diào)整鋼箱梁的總長(zhǎng)度,當(dāng)預(yù)拼裝單元預(yù)拼之后要進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量,對(duì)比之后的差值及時(shí)修正,不能出現(xiàn)誤差積累現(xiàn)象。對(duì)接口在預(yù)拼裝環(huán)節(jié)也得到修正,梁段端口數(shù)值偏差經(jīng)過調(diào)整后,空中安裝環(huán)節(jié)便能夠精準(zhǔn)焊接。

        2.3 鋼箱梁運(yùn)輸

        前期預(yù)制環(huán)節(jié)結(jié)束,鋼箱梁運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng),廠內(nèi)起重機(jī)吊裝大鋼箱梁節(jié)段至運(yùn)輸平車上,由運(yùn)輸平車運(yùn)到安裝地點(diǎn)。運(yùn)輸過程中車廂上的枕木位于鋼箱梁的尾端,且高度超出頭部,尾部懸挑適中即可,運(yùn)輸環(huán)節(jié)做好鋼箱梁成品工作。

        2.4 現(xiàn)場(chǎng)放置臨時(shí)支墩

        鋼箱梁進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)吊裝,臨時(shí)支墩是非常重要的輔助工具,應(yīng)該及時(shí)計(jì)算穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度等參數(shù),使臨時(shí)支墩、吊車、地基等與上部荷載規(guī)范一致,開始吊裝前做好防護(hù),加強(qiáng)吊裝施工安全性。因此本次公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)涉及到大量鋼管周轉(zhuǎn),考慮到成本、受力問題,設(shè)置臨時(shí)支墩時(shí),選擇8 根鋼管進(jìn)行拼裝,組裝鋼管的參數(shù)全部是Ф630mm×10mm,獲得桁架塔式鋼管柱支墩。連接橫向鋼管,采用28#槽鋼,基礎(chǔ)預(yù)埋件作為支墩下部固定位置[4]。施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的所有臨時(shí)支墩,采用雙拼I45a 工字鋼將頂部進(jìn)行橫向連接,構(gòu)成縱梁平臺(tái),縱梁頂部位置放置雙向千斤頂,當(dāng)鋼箱梁就位,便可以對(duì)分段高度、里程位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。基礎(chǔ)部分的鋼混結(jié)構(gòu)采用C20 鋼混結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)置150mm 間距,分布規(guī)格為Ф18 的雙層主筋,Ф10 箍筋的分布間距則是300mm。

        2.5 試吊與吊裝

        鋼箱梁通過吊裝的方式放置到指定位置,但在正式吊裝前要進(jìn)行試吊。開始試吊前應(yīng)該了解當(dāng)日天氣,吊裝不能在風(fēng)力較大的環(huán)境下進(jìn)行,若風(fēng)力超過5 級(jí)便要停止吊裝,保證試吊與施工人員的人身安全?,F(xiàn)場(chǎng)采用起吊設(shè)備,提前規(guī)定好放置的指定位置,設(shè)備的支腿位置參考地質(zhì)勘查報(bào)告內(nèi)容及時(shí)做好處理,可以鋪設(shè)鋼板、路基箱。正式試吊前對(duì)起重性能進(jìn)行檢驗(yàn),保證試吊操作全過程的安全性。當(dāng)試吊構(gòu)件已經(jīng)起吊,此時(shí)在起吊構(gòu)件的下方一定范圍內(nèi)拉起安全防護(hù)繩,避免威脅到附近行人的人身安全。構(gòu)件已經(jīng)起吊且距離地面約500mm,此時(shí)便要停止吊裝,由施工人員檢查地基基礎(chǔ)承載,當(dāng)確定基礎(chǔ)承載安全,反復(fù)試吊2 次之后再進(jìn)行檢查。如果構(gòu)件試吊環(huán)節(jié)十分順利,便可開展結(jié)構(gòu)正式吊裝[5]。

        提前在工廠制作完成的鋼箱梁?jiǎn)卧獕K,經(jīng)過預(yù)拼裝、噴涂等處理流程,以不同的批次運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)指定位置,待所有單元塊吊裝架設(shè)到達(dá)指定位置,可以開始拼裝、焊接、涂裝等作業(yè)。正式開始吊裝后,按照吊裝主體箱梁、翼緣板的順序,注意如下幾點(diǎn):①根據(jù)全橋最大、最重及吊裝半徑最大位置進(jìn)行吊裝設(shè)備選型,選擇租用一臺(tái)300 噸汽車吊,35.9 米主臂、14 米回轉(zhuǎn)半徑進(jìn)行吊裝,根據(jù)選取最不利工況核算,汽車吊安全系數(shù)1.35,起重機(jī)的起重高度必須滿足所吊裝的構(gòu)件的安裝高度要求。②根據(jù)起重設(shè)備選型樣本,最重節(jié)段吊裝4 點(diǎn)起吊。③所有吊耳在吊裝前需對(duì)其進(jìn)行無損探傷檢查。④根據(jù)鋼箱梁分段,通過全站儀定位支架安裝位置,橋梁吊裝前應(yīng)對(duì)支架標(biāo)高進(jìn)行確認(rèn),支架標(biāo)高、位置必須滿足施工要求,部分支架地基必須硬化處理。⑤吊機(jī)提前進(jìn)入指定吊裝位置,以免后期吊裝發(fā)生移動(dòng)現(xiàn)象。開始吊裝后,操作人員利用吊機(jī)吊起構(gòu)件,到達(dá)指定的安裝高度后回轉(zhuǎn)。注意回轉(zhuǎn)要采用φ20 白棕繩,將其作為風(fēng)繩,由專業(yè)技術(shù)人員控制,以免在吊裝時(shí)和臨時(shí)支架、附近構(gòu)筑物碰撞。一旦開始回鉤,鋼箱梁就位要與提前標(biāo)注測(cè)量控制點(diǎn)位置想接近,通過倒鏈、千斤頂可以準(zhǔn)確就位,未松鉤時(shí)先栓緊臨時(shí)定位板,接口縫寬度也應(yīng)該精準(zhǔn)控制,避免在找正時(shí)產(chǎn)生較大位移量。

        3 大跨度公路橋梁鋼箱梁施工技術(shù)安全控制建議

        本次大跨度公路橋梁工程中,針對(duì)鋼箱梁施工技術(shù)的應(yīng)用專門提出安全管理要求,現(xiàn)場(chǎng)鋼箱梁施工樹立安全意識(shí)。關(guān)于鋼箱梁施工技術(shù)的安全管理,提出以下建議:

        3.1 加強(qiáng)安全培訓(xùn)與控制的重視

        施工現(xiàn)場(chǎng)搭建的施工平臺(tái),應(yīng)該加強(qiáng)布置合理性,對(duì)應(yīng)工作崗位的施工人員、機(jī)械設(shè)備、消防設(shè)備、電氣設(shè)備與使用操作規(guī)范等,也需要加強(qiáng)安全防范工作,根據(jù)完本次施工制定的安全制度完善布置,提前編制應(yīng)急預(yù)案,而且需要在崗前培訓(xùn)中,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)施工人員安全教育,使所有施工人員重視安全控制。

        3.2 明確鋼箱梁試吊的重要性

        開始鋼箱梁施工前,施工人員需要嚴(yán)格對(duì)照施工圖紙、組織施工方案等,做好技術(shù)交底。尤其是吊梁的試吊環(huán)節(jié),確定試吊的必要性,在試吊時(shí)對(duì)鋼箱梁吊裝有充足的準(zhǔn)備,保證正式吊裝穩(wěn)定性、操作安全性,提高鋼箱梁施工技術(shù)的應(yīng)用水平。

        3.3 鋼箱梁與構(gòu)件安全防護(hù)

        前期工廠預(yù)制結(jié)束后,將鋼箱梁成品運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng),在運(yùn)輸過程中預(yù)制梁支撐點(diǎn)不能發(fā)生變化。構(gòu)件吊裝環(huán)節(jié),也要注意吊點(diǎn)所在位置,不能任意發(fā)生變化或改動(dòng)。運(yùn)輸之前做好梁體防護(hù),確保后期施工時(shí)預(yù)制梁吊裝,能夠保證起吊處在水平位置,還不能在吊裝時(shí)與其他構(gòu)件發(fā)生碰撞,以免重要設(shè)備破損。

        3.4 機(jī)械設(shè)備安全檢查

        施工現(xiàn)場(chǎng)一般會(huì)運(yùn)用到大量機(jī)械設(shè)備,這些設(shè)備在正式使用前,應(yīng)該統(tǒng)一組織性能方面的檢查,確保后期施工不會(huì)出現(xiàn)中途發(fā)生故障的現(xiàn)象,也能夠滿足鋼箱梁施工技術(shù)的操作要求,規(guī)避吊裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)繩索脫扣與破斷等危險(xiǎn)性行為。另外,鋼箱梁吊裝作業(yè)盡可能在白天進(jìn)行,如果必須要夜間施工,則要保證施工現(xiàn)場(chǎng)照明條件,指揮人員發(fā)出準(zhǔn)確的信號(hào),避免夜間吊裝指揮錯(cuò)誤而影響到鋼箱梁施工效果。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,大跨度公路橋梁工程采用鋼箱梁施工技術(shù),從前期預(yù)制構(gòu)件開始,直至施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工結(jié)束,施工人員均要樹立安全管理觀念,避免操作不當(dāng)導(dǎo)致的危險(xiǎn)。另外,鋼箱梁施工涉及到運(yùn)輸這一環(huán)節(jié),尤其要做好防護(hù)工作,保障預(yù)制構(gòu)件性能,也為現(xiàn)場(chǎng)施工吊裝做好準(zhǔn)備,憑借鋼箱梁施工技術(shù),提高大跨度公路橋梁工程施工效率。

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