程茂欣

（中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京市101100）

0 引 言

目前拖拉法技術(shù)主要應(yīng)用于中小跨度橋梁施工中，它通常采用鋼索配合卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪機(jī)組在滑道上拖拉至指定位置落梁[1]。對(duì)于大跨徑、超寬幅結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜橋梁，由于拖拉質(zhì)量大、墩頂反力大，拖拉時(shí)主體結(jié)構(gòu)和臨時(shí)結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，常規(guī)拖拉工藝和設(shè)備將難以適用，需對(duì)拖拉工藝、設(shè)備、技術(shù)進(jìn)行研究并改進(jìn)。本文以深圳市夢(mèng)海前灣河橋?yàn)楸尘?，?duì)大跨度拱梁組合體系鋼橋?qū)嵤L動(dòng)拖拉的施工工藝進(jìn)行了總結(jié)。

1 工程概況

深圳市夢(mèng)海前灣河橋?yàn)閱慰绾?jiǎn)支拱梁組合體系鋼橋，跨越前灣河水廊道，全長(zhǎng)161.22 m，計(jì)算跨徑155.5 m，橋?qū)?6.5 m。夢(mèng)海前灣河橋橋梁效果圖見(jiàn)圖1。

圖1 夢(mèng)海前灣河橋橋梁效果圖

橋梁上部結(jié)構(gòu)由主箱梁、主拱、鋼架、橫向聯(lián)系桿件及吊桿錨固體系組成。主拱結(jié)構(gòu)采用三維空間曲線造型，由3 道獨(dú)立的單箱通過(guò)橫向聯(lián)系桿件連接成空間剛架拱，橫斷面成三角形結(jié)構(gòu)。主梁采用封閉的正交異形板鋼箱梁，為單箱多室截面，中心處梁高2.3 m，橫斷面上共設(shè)8 道腹板（縱隔板），箱梁車(chē)行道部分橋面板采用2%的橫坡。鋼箱梁構(gòu)造圖見(jiàn)圖2。

圖2 鋼箱梁構(gòu)造圖

2 安裝方案比選

參考同類橋梁施工經(jīng)驗(yàn)，可采用龍門(mén)吊、汽車(chē)吊、主梁頂推或滾動(dòng)拖拉+ 主拱汽車(chē)吊安裝4 種方案。綜合考慮橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝順序、橋位兩側(cè)預(yù)留規(guī)劃地鐵線路、新建河道通水節(jié)點(diǎn)及吊裝設(shè)備等因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，擬采用主梁頂推或滾動(dòng)拖拉+ 主拱汽車(chē)吊安裝方案。

2.1 主梁頂推方案

在0# 橋臺(tái)岸堤側(cè)搭設(shè)50 m 長(zhǎng)拼裝平臺(tái)，并搭設(shè)通長(zhǎng)滑移軌道，在拼裝平臺(tái)上依次逐段拼裝鋼箱梁并向前頂推，前119 m 頂推到位后，在拼裝平臺(tái)上安裝剩余鋼箱梁。施工流程為：搭設(shè)拼裝平臺(tái)→安裝滑移系統(tǒng)→鋼梁在拼裝平臺(tái)上拼裝→履帶吊將拼裝的梁段吊到拼裝平臺(tái)預(yù)定位置→對(duì)各梁段進(jìn)行線形調(diào)整后焊接→安裝頂推設(shè)備、在滑移平臺(tái)上將鋼梁頂推至設(shè)計(jì)橋位[2]。

2.2 主梁滾動(dòng)拖拉方案

施工流程：支架平臺(tái)搭設(shè)→拖拉軌道安裝→汽車(chē)吊將分塊鋼梁吊放至拼裝平臺(tái)→鋼梁分塊位置調(diào)整、拼裝鋼梁橫向節(jié)段并焊接→利用卷?yè)P(yáng)機(jī)和運(yùn)梁軌道小車(chē)將梁體從拼裝平臺(tái)拖拉至組裝平臺(tái)按照1+1 模式匹配→通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)和運(yùn)梁軌道小車(chē)拖拉至設(shè)計(jì)橋位。

2.3 方案比選

2.3.1 技術(shù)方面

（1）施工同步性比選：長(zhǎng)距離頂推超寬幅、大噸位鋼箱梁施工技術(shù)難度大，對(duì)頂推設(shè)備性能要求很高，頂推施工過(guò)程很難確保同步性，施工質(zhì)量及進(jìn)度受影響；滾動(dòng)拖拉施工同步性可控。

（2）線形控制比選：為確保設(shè)計(jì)豎曲線要求，需在頂推過(guò)程中多次調(diào)整標(biāo)高，施工過(guò)程不連續(xù)，工序繁瑣，線形控制難度大；滾動(dòng)拖拉可通過(guò)在臨時(shí)支架頂部預(yù)先設(shè)置好的調(diào)位裝置和臨時(shí)支撐，直接將梁段落放到位，然后進(jìn)行微調(diào)，操作方便靈活，線形可控。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)方面

頂推和滾動(dòng)拖拉方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析見(jiàn)表1。

表1 方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析表

2.3.3 方案確定

通過(guò)上述綜合分析、比較，鋼箱梁采用滾動(dòng)拖拉安裝方案技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。

3 滾動(dòng)拖拉法施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 梁段劃分

根據(jù)運(yùn)輸?shù)南藿鐥l件、起吊能力及施工場(chǎng)地周邊環(huán)境等因素，鋼箱梁采用縱向分段、橫向分塊方式在制造單位加工制作[3]。具體劃分方式為：鋼箱梁縱向共分為13 個(gè)節(jié)段、橫向共分為17 塊，其中兩端為拱梁結(jié)合段，長(zhǎng)度為7.1 m，其余為跨中節(jié)段，長(zhǎng)度分別為10.363 m、10.575 m 和14.1 m，各節(jié)段質(zhì)量為220～320 t。鋼箱梁縱橫向節(jié)段劃分見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 鋼箱梁縱向節(jié)段分段圖（單位：mm）

圖4 鋼箱梁橫向節(jié)段分段圖（單位：mm）

3.2 支撐體系設(shè)計(jì)及施工

支撐體系由樁基礎(chǔ)、樁帽（系梁）、鋼管立柱、立柱間聯(lián)系梁、承重主梁等組成。主要用于鋼箱梁拼裝平臺(tái)、實(shí)施滾動(dòng)拖拉和承受主拱胎架及吊裝鋼拱之用。因此支撐體系在設(shè)計(jì)時(shí)，需綜合考慮各施工階段的受力工況，既要考慮其能承受拖拉時(shí)的最大豎向荷載和最大水平力，也要考慮滿足鋼箱梁滾動(dòng)拖拉以“凸”形豎曲線軌跡前進(jìn)的要求，同時(shí)還要考慮頂梁千斤頂安放位置及焊接作業(yè)平臺(tái)等因素。

3.2.1 樁基礎(chǔ)

河床以下樁基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁和系梁基礎(chǔ)相結(jié)合的方式，采用PHC600 AB 110 管樁?？紤]到樁頂反力動(dòng)態(tài)變化，為避免不均勻沉降，樁端持力層需進(jìn)入全風(fēng)化巖層，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為38 m，采用靜壓法施工，單樁最大承載力特征值200 t，壓樁力400 t，終壓控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合試樁情況、樁端進(jìn)入持力層情況綜合確定，以終壓力控制為主，樁底標(biāo)高控制為輔，基礎(chǔ)混凝土施工時(shí)預(yù)埋鋼板和地腳螺栓孔。3.2.2 樁帽、系梁基礎(chǔ)

樁帽結(jié)構(gòu)尺寸為1 000 mm×1 000 mm×600 mm，縱橫向系梁基礎(chǔ)截面尺寸為1 000 mm×600 mm。位于前灣河河道內(nèi)的樁帽及系梁基礎(chǔ)頂按河床底標(biāo)高進(jìn)行控制，樁帽、系梁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度為C30。系梁基礎(chǔ)平面布置圖見(jiàn)圖5，樁帽構(gòu)造圖見(jiàn)圖6。

3.2.3 鋼管立柱、橫向分配梁

采用A609×10 mm 螺紋鋼管作為鋼管立柱，立柱高度隨兩岸及河槽地勢(shì)漸變，長(zhǎng)度根據(jù)鋼管和樁帽頂標(biāo)高現(xiàn)場(chǎng)配切，在2.5～6 m 之間。安裝前預(yù)先焊接好封端鋼板，鋼管立柱與樁帽預(yù)埋鋼板焊接，由于鋼管立柱間距大，為增強(qiáng)支撐體系的整體穩(wěn)定性，采用A273×8 mm 和A152×6 mm 鋼管作為鋼管立柱間縱橫向連系梁，連系梁端口采用相貫線切割機(jī)加工成型，鋼管立柱上封板頂部設(shè)置2I40a 橫向分配梁。拖拉系統(tǒng)平面布置圖見(jiàn)圖7，中軸線處縱斷面圖見(jiàn)圖8，河道處橫斷面圖見(jiàn)圖9。

3.3 鋼箱梁滾動(dòng)拖拉施工

3.3.1 主要設(shè)施及布置

圖5 系梁基礎(chǔ)平面布置圖（單位：mm）

圖6 樁帽構(gòu)造圖（單位：mm）

圖7 拖拉系統(tǒng)平面布置圖（單位：mm）

圖8 中軸線處縱斷面圖（單位：mm）

圖9 河道處橫斷面圖（單位：mm）

鋼箱梁主要在搭建的臨時(shí)支架平臺(tái)上進(jìn)行安裝，包括鋼箱梁塊段拼裝平臺(tái)、220 t 汽車(chē)吊、滾動(dòng)拖拉系統(tǒng)，滾動(dòng)拖拉系統(tǒng)包括運(yùn)梁軌道小車(chē)、牽引系統(tǒng)及拖拉軌道縱梁。

3.3.2 拖拉牽引設(shè)備選型

主要設(shè)備包括：4 臺(tái)3 t 卷?yè)P(yáng)機(jī)、6 臺(tái)60 t 運(yùn)梁軌道小車(chē)。

（1）運(yùn)梁軌道小車(chē)。根據(jù)鋼箱梁作用于運(yùn)梁軌道小車(chē)的支點(diǎn)反力，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備，選用60 t 運(yùn)梁軌道小車(chē)作為滾動(dòng)拖拉設(shè)備。60 t 軌道小車(chē)由行輪總成、臺(tái)車(chē)構(gòu)架、心盤(pán)以及磨耗板組成，每個(gè)節(jié)段的鋼箱梁下設(shè)置6 臺(tái)軌道小車(chē)，分布在節(jié)段梁前后的軌道縱梁上。運(yùn)梁軌道小車(chē)構(gòu)造示意圖見(jiàn)圖10。

圖10 運(yùn)梁軌道小車(chē)構(gòu)造示意圖（單位：mm）

（2）牽引系統(tǒng)。取載重軌道小車(chē)在鋼軌上的最大摩擦系數(shù)0.006 5，最大節(jié)段質(zhì)量取350 t，小車(chē)在0.625%的上坡段拖拉，考慮鋼箱梁自重產(chǎn)生的分力、正壓力，計(jì)算得到牽引力必須大于4.461 t，因此在鋼箱梁拖拉軌道縱梁兩端各設(shè)置2 臺(tái)額定牽引力3 t 的卷?yè)P(yáng)機(jī)，通過(guò)托架連為一體。

（3）軌道縱梁。分配梁頂部設(shè)置有3 組（每組2個(gè)雙拼63 工字鋼軌道縱梁）及4 組三拼63 工字鋼起頂縱梁（用作箱梁起頂調(diào)整）。工字鋼腹板內(nèi)外每750 mm 設(shè)置1 道厚16 mm 腹板加勁，加勁位置的工字鋼頂、底板設(shè)置有360 mm×200 mm×20 mm的連接板。為保證每組軌道縱梁結(jié)構(gòu)豎向穩(wěn)定性，在每組雙拼軌道縱梁間間隔4 m 設(shè)置1 道槽鋼連接系，軌道縱梁連接板頂面鋪設(shè)重型43 型鋼軌。軌道縱梁構(gòu)造示意圖見(jiàn)圖11。

圖11 軌道縱梁構(gòu)造示意圖（單位：mm）

3.3.3 滾動(dòng)拖拉施工

鋼箱梁塊段通過(guò)220 t 汽車(chē)吊吊放至拼裝平臺(tái)上，為保證鋼箱梁拖拉到位后的精度，在塊段焊接前將其橫橋向調(diào)整為設(shè)計(jì)線形，塊段組拼由中間向兩端對(duì)稱進(jìn)行。經(jīng)測(cè)量確定節(jié)段軸線與橋梁設(shè)計(jì)軸線一致后，方可進(jìn)行縱向焊縫的焊接。分段焊縫經(jīng)檢測(cè)合格后，利用1# 橋臺(tái)位置卷?yè)P(yáng)機(jī)配合將6 臺(tái)軌道小車(chē)拖拉至鋼箱梁梁底位置，將8 臺(tái)50 t 千斤頂放在4 組三拼63 工字鋼上，縱向布置在箱梁隔板處，通過(guò)液壓泵站并聯(lián)同時(shí)工作將1 個(gè)節(jié)段梁頂起，然后緩慢卸載千斤頂，使梁段平穩(wěn)落在軌道小車(chē)上。小車(chē)頂面放置調(diào)節(jié)塊和橡膠防滑墊板，梁段通過(guò)軌道小車(chē)運(yùn)至組裝平臺(tái)與相鄰節(jié)段匹配。

節(jié)段3～12 采用滾動(dòng)拖拉方法施工，節(jié)段1、節(jié)段2 和節(jié)段13 采用原位吊裝。每節(jié)段鋼箱梁拖拉至設(shè)計(jì)橋位后精確定位、焊接相鄰節(jié)段間環(huán)縫。主要施工步驟如下：分塊梁段拼裝平臺(tái)組裝→相鄰梁段組裝平臺(tái)匹配→梁段焊縫檢測(cè)→梁段滾動(dòng)拖拉→梁段精調(diào)、落位→主梁合攏。

3.3.4 精確定位

鋼箱梁拖拉至設(shè)計(jì)橋位后，進(jìn)行起頂和縱橫向精確調(diào)整，使其與前一段鋼箱梁準(zhǔn)確對(duì)接。布置4 臺(tái)千斤頂在三拼63 工字鋼縱梁上，其中兩側(cè)布置2 臺(tái)80 t 三向千斤頂，中間布置2 臺(tái)80 t 豎向千斤頂。千斤頂布置圖見(jiàn)圖12。

圖12 千斤頂布置圖

節(jié)段梁拖拉至設(shè)計(jì)橋位后，測(cè)量其位置偏差，之后采用三向調(diào)位裝置進(jìn)行位置調(diào)整。在縱向三拼63工字鋼縱梁上鋪設(shè)1 層石棉網(wǎng)，上面安裝三向調(diào)位裝置，調(diào)位裝置內(nèi)放置1 臺(tái)80 t 豎向千斤頂，千斤頂與鋼箱梁底板之間設(shè)置鋼板、橡膠板。根據(jù)鋼箱梁的偏位方向，開(kāi)動(dòng)相應(yīng)的水平千斤頂，調(diào)位裝置在水平力作用下與鋼箱梁一起移動(dòng)，直至鋼箱梁位置滿足設(shè)計(jì)要求。調(diào)位時(shí)，縱橫向不能同時(shí)進(jìn)行，應(yīng)按先后順序作業(yè)。

3.3.5 落梁

精準(zhǔn)對(duì)位完成后，80 t 千斤頂落頂，節(jié)段梁落在分配梁上的8 個(gè)臨時(shí)支撐上，將運(yùn)梁軌道小車(chē)抽出用于下一個(gè)輪次鋼箱梁拖拉。臨時(shí)支撐采用A609×10 mm 鋼管，橫橋向在橫隔板下方對(duì)稱布置4 個(gè)，順橋向按間距4.7 m 布置。鋼箱梁節(jié)段安裝前實(shí)測(cè)鋼管立柱安裝位置支架的頂標(biāo)高，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及鋼箱梁底設(shè)計(jì)安裝標(biāo)高計(jì)算出鋼管支撐架的下料高度。鋼管頂采用80 mm×80 mm×20 mm 的鋼板封頂，施工時(shí)需在鋼板上放1 塊厚5 cm 的橡膠，防止鋼箱梁底局部變形。落梁完成后焊接相鄰節(jié)段間環(huán)縫。

按照上述施工方法完成其他節(jié)段鋼箱梁的拖拉架設(shè)施工。

4 施工控制要點(diǎn)

（1）鋼箱梁拖拉施工前全面檢查牽引系統(tǒng)，并進(jìn)行試車(chē)，確保供電、通信設(shè)備正常，對(duì)鋼絲繩實(shí)施預(yù)緊，操作、指揮及監(jiān)測(cè)人員到位。

（2）通過(guò)建立有限元模型，掌握施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力、線形的變化規(guī)律，預(yù)判施工中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題，以此指導(dǎo)實(shí)際施工。

（3）在軌道縱梁上做好標(biāo)尺，拖拉時(shí)以標(biāo)尺為參照物，觀察鋼箱梁移動(dòng)是否同步。軌道梁上坡段間隔30 cm、下坡段間隔20 cm 畫(huà)上刻度，相鄰節(jié)段畫(huà)出3 m 控制線，確保2 梁段預(yù)留間距，梁段兩側(cè)設(shè)置超聲波位移傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼梁行進(jìn)速度。

（4）施工前應(yīng)對(duì)橋墩縱橫軸線、高程及支座的安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行安裝。支撐體系臨時(shí)墩設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)量并記錄初始值。拖拉過(guò)程中主要對(duì)承重主梁撓度、中箱梁橫向位移、應(yīng)力集中點(diǎn)的應(yīng)力、各臨時(shí)墩豎（縱）向位移和牽引力大小實(shí)施監(jiān)測(cè)。

（5）拖拉過(guò)程應(yīng)做到卷?yè)P(yáng)機(jī)同步制動(dòng)，牽引速度應(yīng)小于1 m/min，也可采用手動(dòng)導(dǎo)鏈短距離制動(dòng)，發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)拖拉過(guò)程有異常，采用限位墊塊隨時(shí)制動(dòng)。

（6）拼裝平臺(tái)支墩按箱梁底相對(duì)標(biāo)高設(shè)置，在拼裝處精確放出橋梁中線及邊線，以此來(lái)控制橋面寬度及中線位置[4]。

（7）在鋼箱梁安裝過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)調(diào)整好每段鋼箱梁的線形，確保鋼箱梁整體連接后的線形符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

深圳市前海合作區(qū)夢(mèng)海前灣河橋鋼箱梁采用滾動(dòng)拖拉施工方法，成功解決了超寬幅、大跨度城市景觀橋安裝精度要求高、焊縫質(zhì)量控制難度大的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)6 d 完成1 個(gè)節(jié)段的安裝，且拖拉到位后，軸線和高程誤差不大于10 mm，焊縫檢測(cè)及成橋線形均滿足《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ 2—2008）要求。滾動(dòng)拖拉法在該橋的成功應(yīng)用，為類似橋梁施工提供了參考。