李鳳成

中鐵北京局第二工程有限公司

1 引言

連續(xù)鋼桁梁主要施工方法有：支架法和架橋機懸臂拼裝法，對于支架法需要在每個鋼梁節(jié)段節(jié)點位置設置支撐點，當鋼梁節(jié)段數(shù)量大時，該方法支撐點多、施工周期加長；架橋機懸臂拼裝施工時，對于大跨度鋼桁梁，施工條件復雜，施工時由于附加荷載大，施工線性難以控制，而對于變高度連續(xù)鋼桁梁施工對架梁設備控制要求較高，普通架橋機無法在變高度鋼梁下完成循環(huán)架梁任務。

2 工程概況

某鐵路項目黃河特大橋主橋為（120+4×180+120）m下承式、變高度、連續(xù)、鋼桁梁橋，為雙線鐵路，下弦鐵路橋面采用參與主桁共同受力的密布橫梁正交異形整體鋼橋面板，主桁采用N 形桁上弦變高桁式，邊支點桁高14m，中支點桁高32m。主桁桁寬12.4m，節(jié)間長12.0m。

圖1 橋梁總體圖

3 施工技術

待墩身施工完成后，分別在97至98號墩（1、2、3、5、8節(jié)段）、103 至102 號墩（1、2、3、4、6、9）位置設置臨時支墩，每組臨時支墩對應在每個鋼桁梁節(jié)點的位置處。首先利用設置在兩段邊跨80t龍門吊機在臨時支墩上分別架設兩端邊跨前4個節(jié)間鋼桁梁作為吊機工作平臺，在已架設梁段兩邊跨上弦頂拼裝70t全回轉吊機，從邊跨向跨中架梁，最終在100#～101#墩跨中進行鋼梁合龍施工，架梁吊機在架設只墩頂位置處翻越正式墩頂上鋼梁尖點，實現(xiàn)吊機移動。

3.1 起步節(jié)段施工

（1）主橋97號～103號墩下部結構施工時，同步施工97#～98#墩和103#～102#墩邊跨臨時墩，以及98#～102#各中跨臨時墩，臨時墩原則上應在正式墩完成前施工結束。在施工邊跨臨時墩的同時分別在97#墩、103#墩沿鋼梁架設方向各安裝1 臺80t 跨線龍門吊機。

（2）主橋97#墩、103#墩及邊跨臨時墩施工完成后，從主橋兩端兩個邊墩（97#墩和103#墩）利用兩臺80t跨線龍門吊機在邊跨臨時墩上分別拼裝兩個邊跨前4個節(jié)間鋼桁梁，已拼裝完成的鋼梁節(jié)段作為架梁吊機拼裝平臺。

圖2 起步段施工布置圖

3.2 跨中標準節(jié)段施工

（1）在兩個邊跨第4節(jié)間鋼桁梁頂面利用80t跨線龍門吊機分別安裝一臺70t 全回轉架梁吊機。鋼梁桿件采用用棧橋運至架梁位置，并利用吊機取梁。

圖3 起步節(jié)段施工

（2）架梁吊機架梁程序和作業(yè)工況。

①架梁吊機拼裝。a）利用跨線龍門吊機架設邊跨前4個節(jié)間（E0～E4）。b）利用龍門吊機，在已架設邊跨鋼梁的上弦（前方輪箱在A3節(jié)點）上完成架梁吊機拼裝。

注：此時調(diào)平油缸安裝在低位，前調(diào)平螺桿安裝在高位、后調(diào)平螺桿安裝在低位。

圖4 架梁吊機安裝

②架梁吊機定點架梁。a）安裝架梁吊機拉錨。b）調(diào)整錨固位置，使錨固拉板對應軌道上的銷軸孔，調(diào)整錨固螺桿，使錨固板即將拉緊。c）操作頂油缸將輪箱頂起，使車輪踏面與軌道間隙3mm～6mm。d）操作架梁起重機，架設A4～A5節(jié)間。

圖5 平行節(jié)段架梁姿態(tài)

③架梁吊機開始爬坡架梁。a）解除架梁吊機的拉錨與反力錨，輪箱落于軌道上。b）驅動前走行油缸，架梁吊機前行一個節(jié)間。注:架梁吊機走行時，臂桿一直朝向坡頂。c）重復②—a、b、c步驟。d）利用上下底盤間的后調(diào)平油缸及后螺桿的配合，將上底盤調(diào)平。e）操作架梁起重機，架設A5～A6節(jié)間。f）重復a～e步驟，架設A6～A10節(jié)間鋼梁。

圖6 上坡節(jié)走行

④架梁吊機架設拱頂A10～A11節(jié)間鋼梁。a）重復③—a、b、c、d步驟。b）調(diào)整后調(diào)平油缸，使其從低位安裝到高位。c）操作架梁吊機，架設A10～A11節(jié)間。

圖7 上坡節(jié)段架梁姿態(tài)

⑤架梁吊機站位拱頂，架設A11～A12 節(jié)間鋼梁。a）重復③—a、b、c、d步驟。注:此時前輪箱站位在拱頂?shù)腁10節(jié)點。b）操作架梁吊機，架設A11～A12節(jié)間。

⑥架梁吊機走行過坡頂。a）解除架梁吊機的拉錨與反力錨;b)驅動走行油缸，架梁吊機緩緩前行至前輪箱即將跨過坡頂A10節(jié)點前方3m 處；（注：此過程中，Ⅰ后調(diào)平油缸從高位移至低位）；Ⅱ即將到位時，協(xié)同微調(diào)前后走行油缸保證架梁吊機走行安全。c）調(diào)整前后輪箱的錨固位置，安裝錨固拉板到位并調(diào)整螺桿使拉板稍稍帶力。d）通過微調(diào)后調(diào)平油缸，安裝上下底盤間后鉸座的銷軸，拆除前鉸座銷軸。e）調(diào)整臂桿方向，使其朝向坡頂。f）解除輪箱的錨固裝置，架梁吊機準備前行。

圖8 架橋機過尖點

⑦架梁吊機開始下坡架梁。a）驅動后走行油缸，架梁吊機前行到前輪箱到達A11節(jié)點。b）安裝后輪箱拉錨。c）調(diào)整錨固位置，使錨固拉板對應軌道上的銷軸孔，調(diào)整錨固螺桿，使錨固板即將拉緊。d）操作頂油缸將輪箱頂起，使車輪踏面與軌道間隙3mm～6mm。e）操作架梁起重機，完成A12～A13節(jié)間鋼梁的架設。f）重新使臂朝向坡頂，解除錨固，使輪箱落于軌道之上，準備前行。

圖9 下坡行走

⑧架梁吊機下坡架梁。a）重復操作⑦—a、b、c、d、e、f 步驟，完成A13～A18節(jié)間的下坡架梁。

圖10 下坡節(jié)段架梁姿態(tài)

⑨架梁吊機的拆除。a）鋼梁架設在合龍口（A32’-E32’）完成合龍后后，利用小里程側架梁吊機將大里程側架梁吊機拆除。b）小側架梁吊機掉頭回行，當越過一個坡頂后，臂桿回頭將臨近節(jié)點坡頂橫梁安裝到位。c）小側架梁吊機繼續(xù)回行，重復b步驟，直至到達邊跨A1～A4節(jié)間的跨線龍門吊機下。d）利用跨線龍門吊機將小里程側架梁吊機拆除。

3.3 抄墊及起頂施工

（1）根據(jù)Midas Civil施工階段分析，需在跨中E18、E22、E33、E37、E18’、E22’節(jié)點下需設置臨時支墩，為消除鋼梁架設撓度，在架設到位后及時抄墊牢固，保證鋼梁架設到下一墩頂處時，能順利跨過墩頂。

圖11 臨時墩墩頂布置示意圖

（2）邊跨鋼桁梁架設完成后，利用97#（103#）墩和98（102#）墩頂千斤頂同時起頂邊跨鋼桁梁，并抄墊牢固，拆除邊跨鋼桁梁臨時墩墩頂臨時墊塊，然后利用97#（103#）墩頂千斤頂起頂并回落鋼桁梁至正式支座上，再利用98#（102#）墩頂千斤頂調(diào)整邊跨鋼桁梁標高及線形以滿足鋼桁梁繼續(xù)架設到99#（101#）正式墩時，能夠剛好順利跨過。

“起頂施工”是為了消除鋼梁撓度及轉角影響，將懸臂端“頂平”。支點的起頂僅在主桁節(jié)點下設千斤頂，采用以節(jié)點為單位的供油系統(tǒng)，并控制兩桁間各節(jié)點的相對高差不超過5mm。

（3）繼續(xù)使用鋼桁架屋架起重機吊起中間的剩余部分，并將跨架（98#～99#，101#102#）伸展到正式的碼頭頂。用99#、101#校正位固定式碼頭千斤頂起吊后，拆卸臨時碼頭頂梁。然后，調(diào)整鋼架的高度和線性，在正式的碼頭頂安裝千斤頂，以滿足101#繼續(xù)豎立以關閉的要求。當99#繼續(xù)懸臂式施工至100#時，只需順利通過，然后采用同樣的施工方法將鋼架懸跨到中間跨。

3.4 合龍段施工

鋼梁合龍主要是進行鋼梁桿件的合龍，鋼梁桿件的合龍步驟為先合龍下弦，其次是上弦，最后合龍斜桿；對于桿桿采用“雙長圓孔+合龍鉸”實現(xiàn)鋼梁桿件的無應力狀態(tài)合龍，其次是采用“鋼梁間隙及高差輔助裝置”進行調(diào)節(jié)。

（1）利用合龍口旁墩頂鋼梁頂升裝置縱向、橫向、豎向位移調(diào)整鋼梁合龍桿件三維坐標，調(diào)整鋼梁中軸線及合龍口兩側梁段標高，使合龍口處拼接板與下弦桿件長圓孔相互重合，插入銷軸；長圓孔銷軸插入后，利用墩頂起頂裝置及輔助調(diào)整裝置，使上弦桿節(jié)點板與上弦下圓孔初步重合，打入上弦較小鉸軸，臨時固定上弦桿，拆除長圓孔銷軸，再次調(diào)整主墩鋼梁頂升裝置，使上弦桿節(jié)點板與上弦上圓孔重合，打入鉸軸，完成上弦桿的合龍連接。

（2）通過兩側墩頂鋼梁頂升裝置及吊機輔助，使斜桿節(jié)點板與下弦長圓孔重合，打入銷軸，待節(jié)點板與下弦圓孔重合，打入鉸軸，完成斜桿臨時連接。

圖12 合龍施工

（3）為了解決鋼桁梁合龍時對接桿件高差、間隙及線形調(diào)整得到保證以及快速、精確、方便施工。我們采用一種可以有效利用人力、施工空間、減少無效調(diào)整的情況，快速有效地、以高質量高精度的方法對合龍桿件進行高差及線形精調(diào)施工。

圖13 間隙調(diào)節(jié)裝置

圖14 高差調(diào)節(jié)裝置

高差調(diào)節(jié)裝置：主要構件為油頂、MGE 板、鋼板組合而成的新型結構的高差調(diào)平裝置。其主要構造有Z 形鋼板持力托、與鋼梁連接錨固連接板、標高調(diào)節(jié)油頂、MGE 矩形持力滑板、油頂反力板。

間隙調(diào)節(jié)裝置：調(diào)節(jié)裝置需油頂一個、M32 高強螺栓34 套、持力框一副、反力板一塊；將持力框與一側地對拉桿件通過高栓固定，反力板與另一側地對拉桿件通過螺栓固定，油頂放在持力框和反力板之間，出缸至桿件間隙達到預期值，完成對拉操作，進行下步安裝桿件間高強螺栓的操作。

在鋼桁梁合龍過程中使用此套裝置，通過對合龍桿件頂面油頂施加壓力使合龍桿件兩端高差滿足合龍要求同時使合龍桿件側面拼接板連接高栓孔位在豎直方向吻合，通過對對接桿件高程上的調(diào)整使倆桿件豎向高栓孔吻合，致使合攏段桿件間線形高差滿足高栓安裝對桿件螺栓孔精確對位的要求，打入高栓，從而使鋼桁梁合龍時的桿件拼裝得以節(jié)能高效地完成。

圖15 合龍完成

3.5 拆除臨時結構

全橋合龍完成后拆臨時支墩及墩頂輔助設備，進行橋面及附屬結構施工。

4 施工總結

對于大跨度邊高度連續(xù)鋼桁梁施工過程中材料消耗大、施工時間長、風險大、效率低的缺點采用“臨時支架抄墊技術+360°全回轉懸臂架橋機”施工，只需要在特殊節(jié)點設置臨時支架，解決懸臂端鋼桁梁變形過過大的問題。同時360°全回轉可實現(xiàn)在鋼梁頂面上坡、下坡、平坡的鋼梁桿件的架設，實現(xiàn)吊機的翻越尖點施工，利用上下地盤的上下調(diào)節(jié)作用，是上部轉臺一直保持水平，由0°～+23°，-23°～+23°的轉變過程，完成下承式變高度連續(xù)鋼桁梁在各工況下的架設施工。真正實現(xiàn)變高度連續(xù)鋼桁梁低能耗、高精度、快速、低風險架梁施工。

主墩鋼梁頂升裝置可以很好利用現(xiàn)有墩身平臺而無需增加其他施工平臺實現(xiàn)鋼桁梁橫向、縱向、豎向三個方向同時精確調(diào)整，使合龍桿件能夠快速調(diào)整至設計位置。合龍通過高差調(diào)節(jié)裝置及間隙調(diào)節(jié)裝置可實現(xiàn)合龍段桿件的精確調(diào)整，即調(diào)整精度高、易操作、更能提高施工精度。