■黃清明

（南平武沙高速公路有限公司，南平 353000）

隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的發(fā)展，鋼箱梁已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)橋梁的施工，特別是在交通樞紐或復(fù)雜施工環(huán)境等特殊場(chǎng)合[1]。 目前鋼箱梁施工主要有分段提升法、整體提升法及連續(xù)頂推法，其中分段提升法需要高空作業(yè)搭設(shè)腳手架， 安全風(fēng)險(xiǎn)高；連續(xù)頂推法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)控制嚴(yán)格，尤其是橋梁線(xiàn)型不易于控制。 為此，本研究以文新互通主線(xiàn)橋鋼箱梁整體提升法施工為例，闡述了鋼箱梁吊裝施工的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)施工工藝進(jìn)行了優(yōu)化。

1 工程概況

順昌縣華陽(yáng)山合掌巖旅游景區(qū)路網(wǎng)工程，由文新互通、沿江快速通道（即國(guó)道316 提級(jí)改造）、服務(wù)區(qū)等工程組成。 其中文新互通主線(xiàn)橋?qū)儆谖男禄ネㄖ骶€(xiàn)的一部分（圖1），橋梁采用1×30 m 簡(jiǎn)支鋼箱梁， 上部結(jié)構(gòu)形式為單箱多室簡(jiǎn)支鋼橋梁（圖2）。 鋼箱梁橫坡通過(guò)鋼梁整體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，鋼梁結(jié)構(gòu)尺寸不變。

圖1 橋位平面圖

圖2 主橋斷面圖

2 工程難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

2.1 工程的主要特點(diǎn)與難點(diǎn)

（1）橋梁橫跨規(guī)劃在建道路A 匝道上方，存在高速公路主線(xiàn)橋鋼箱梁吊裝需要與下方A 匝道交叉施工作業(yè)，致使吊裝場(chǎng)地工作面不足，為此需制定合理的分段既能滿(mǎn)足運(yùn)輸安裝、 結(jié)構(gòu)受力等要求，又能減少對(duì)交通的影響[2]。 同時(shí)，橋址兩側(cè)邊坡防護(hù)較高，通道內(nèi)超大型起重設(shè)備的站位及作業(yè)半徑有限，不可能一次縱向提升鋼箱梁。 必須在廠(chǎng)內(nèi)加工制作后，通過(guò)分批、分段運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。 （2）本項(xiàng)目交叉施工作業(yè)中的既有道路交通流量較大，如果施工區(qū)域內(nèi)的交通引導(dǎo)和控制措施不到位，將會(huì)釀成交通事故和交通堵塞，后果不可預(yù)測(cè)。 （3）擬建橋梁使用的鋼箱梁寬度相對(duì)較大。 為了便于鋼箱梁的修建，需要在當(dāng)?shù)赝貙挼缆罚⑿枰藿ㄅR時(shí)支架。 施工期為雨季時(shí)，必須提供臨時(shí)排水系統(tǒng)，保證排水暢通，地基基礎(chǔ)穩(wěn)定[3]。 （4）鋼箱梁臨時(shí)支撐的架設(shè)和組裝對(duì)整體線(xiàn)形質(zhì)量有很高的要求，鋼箱梁的裝配精度和變形控制必須符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2.2 工程施工的應(yīng)對(duì)措施

（1）以設(shè)計(jì)建議的分段部位為基礎(chǔ)，結(jié)合結(jié)構(gòu)廠(chǎng)制作條件、車(chē)輛及運(yùn)輸路線(xiàn)的沿途路況、現(xiàn)場(chǎng)吊裝等，制定切實(shí)可行構(gòu)件焊接及檢測(cè)方法[4]。 （2）現(xiàn)場(chǎng)勘查道路交通情況，考慮構(gòu)件分段部位及支撐架的安置部位。 以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)道路通行能力為前提、確保構(gòu)件安全、可靠安裝為基礎(chǔ)，對(duì)構(gòu)件分段、現(xiàn)場(chǎng)支撐部位和吊車(chē)吊裝情況進(jìn)行全盤(pán)考慮[5]。 同時(shí)，為盡量減小對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交通的影響，構(gòu)件的出廠(chǎng)運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)吊裝均盡量安排在車(chē)流量較小的凌晨實(shí)施。 （3）為確保分段構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)能順利對(duì)接，工程制作時(shí)，采取“先在工廠(chǎng)整體制作驗(yàn)收后，再分批、分段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)”的思路，確保構(gòu)件的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量[6]。（4）在制定吊裝方案時(shí)，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)高壓電線(xiàn)的布置情況，方案策劃時(shí)要考慮與其保持足夠的安全距離。

3 鋼箱梁制作及吊裝前準(zhǔn)備

跨A 匝道段鋼箱梁吊裝工藝為：施工便道及場(chǎng)地平整、 硬化→支架基礎(chǔ)施工→安裝支架架設(shè)→支座、 支架測(cè)量復(fù)核→吊車(chē)就位→梁段運(yùn)輸→梁段試吊→梁段吊裝→測(cè)量、 碼固節(jié)段焊接→焊縫檢測(cè)→橋位補(bǔ)涂→鋼橋梁主體結(jié)構(gòu)驗(yàn)收裝→支架拆除。

3.1 鋼箱梁制作與分段

3.1.1 鋼箱梁制作

（1）鋼箱梁在工廠(chǎng)采用1:1 的胎架完成各節(jié)段制作匹配。 （2）由于鋼箱梁位于豎曲線(xiàn)和平面曲線(xiàn)上，在鋼箱梁制造時(shí)應(yīng)采取必要的技術(shù)手段使各部件的制造精度滿(mǎn)足要求，嚴(yán)格控制各梁段的橫向尺寸，將梁段之間接口的相對(duì)公差應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)，有利于各接口的順利拼接。 在通用夾具架進(jìn)行了多次梁段式連續(xù)匹配裝配，以控制高程對(duì)齊。 梁段的長(zhǎng)度、寬度、高度、裝配長(zhǎng)度、橋梁中心線(xiàn)、拱度和其他偏差應(yīng)控制在設(shè)計(jì)規(guī)定的允許范圍內(nèi)。 儲(chǔ)存期間，必須按照設(shè)計(jì)要求在縱向和橫向橫隔板的交叉處支撐臨時(shí)支點(diǎn)。 基礎(chǔ)穩(wěn)定，避免不均勻沉降，使支承點(diǎn)承受均勻的力，保證梁體不變形。 （3）底漆、中間漆和面漆的保護(hù)應(yīng)按要求在工廠(chǎng)完成，驗(yàn)收合格的鋼箱梁節(jié)段按計(jì)劃順序運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。

3.1.2 鋼箱梁分段吊裝劃分

（1）安全可靠、滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。 所有截面位置和截面接口的錯(cuò)縫必須由設(shè)計(jì)確認(rèn)。 截面與跨中錯(cuò)開(kāi)位置不小于800 mm，頂、底板、腹板錯(cuò)縫不小于300 mm，符合設(shè)計(jì)要求。 （2）滿(mǎn)足橋址、生產(chǎn)場(chǎng)地、運(yùn)輸及起重設(shè)備的自然條件要求。 由于本項(xiàng)目位于福建閩北高山區(qū)，橋址兩端均采用高速公路開(kāi)挖護(hù)坡，鋼梁運(yùn)輸通道高速路面寬度較窄，超大型起重設(shè)備站位及轉(zhuǎn)彎半徑有限， 必須充分考慮制造、運(yùn)輸和吊裝引起的截面重量和尺寸限制，確保鋼梁?jiǎn)卧谶\(yùn)輸和吊裝過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 各部分已分塊與設(shè)計(jì)方溝通，并已由設(shè)計(jì)方確認(rèn)。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)受力、運(yùn)輸、吊裝等因素綜合分析，制定如下分段方案（圖3）。

圖3 鋼箱梁分段示意圖

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備及吊裝施工

3.2.1 施工準(zhǔn)備與基本要求

在安裝鋼箱梁前， 應(yīng)對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行檢查復(fù)核[7]：（1）橋墩墩頂處的實(shí)際標(biāo)高；（2）支座所在點(diǎn)位的平整度及橫向與縱向軸線(xiàn)；（3）支座的具體規(guī)格及尺寸。

3.2.2 鋼箱梁臨時(shí)支架安裝

臨時(shí)支架架設(shè)時(shí)采用水準(zhǔn)儀測(cè)量地面坡度，嚴(yán)格保證頂部水平。 立柱選用鋼管柱的截面尺寸為Φ426×10 mm； 驗(yàn)算時(shí)按最大高度6.0 m 計(jì)算長(zhǎng)柱每段全長(zhǎng)1～6 m， 短柱每段長(zhǎng)度分別為0.25 m 和0.5 m。 立柱采用對(duì)接焊連接固定（表1）。

表1 鋼箱梁支架參數(shù)

根據(jù)梁底凈高、鋼箱梁分段尺寸及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用鋼管柱支架施工。 鋼管柱支架從下到上分為：混凝土基礎(chǔ)、鋼板、鋼管柱支墩、支架爬梯、操作平臺(tái)、I40b 雙拼工字鋼、調(diào)節(jié)管（圖4）。

圖4 鋼箱梁支架示意圖

3.2.3 選擇合適的吊車(chē)

本項(xiàng)目主梁節(jié)段均選用單臺(tái)QAY220 汽車(chē)吊吊裝（圖5）。

圖5 吊車(chē)吊裝區(qū)域尺寸示意圖

經(jīng)對(duì)比分析，最不利梁段的重量為27.49 t（表2），所有梁段吊裝半徑均可控制在18 m 范圍以?xún)?nèi)，則單臺(tái)吊車(chē)起重負(fù)載為G=1.1×27.49+0.5=30.74 t（0.5為吊鉤、索具等工具重量），查QAY220 型汽車(chē)吊，當(dāng)選用臂長(zhǎng)35.4 m，吊裝半徑18 m 工況時(shí)，吊車(chē)額定起重量為35 t>30.74 t，吊車(chē)滿(mǎn)足使用要求。

表2 主梁節(jié)段參數(shù)

3.2.4 鋼箱梁拼裝要點(diǎn)

（1）鋼箱梁的起吊、回轉(zhuǎn)、放置及對(duì)吊點(diǎn)安裝等過(guò)程都必須安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)指揮。 （2）在鋼箱梁吊裝時(shí)，需要與現(xiàn)場(chǎng)司機(jī)溝通，掌握鋼箱梁兩端實(shí)際位移和荷載數(shù)據(jù)的變化。 （3）中間箱梁吊裝到規(guī)定位置后需在其兩端進(jìn)行有效的固定[8]，并在底部設(shè)置型鋼支撐牢固，然后根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)焊接。

3.2.5 分段糾偏

當(dāng)提升到離支架50 mm 左右時(shí)，使鋼箱梁中心線(xiàn)和軸線(xiàn)與橋墩上的預(yù)設(shè)標(biāo)記重合。 微調(diào)到位后，將限位碼安裝在支架的各個(gè)側(cè)面，然后緩慢固定鋼箱梁。鋼箱梁的標(biāo)高應(yīng)根據(jù)標(biāo)高表確定。吊裝時(shí)，將調(diào)整鋼板安裝在支架上進(jìn)行微調(diào)，并用電子水準(zhǔn)儀復(fù)核標(biāo)高[9]。 如有偏差，應(yīng)重新調(diào)整。 鋼梁吊裝定位過(guò)程中，可通過(guò)在支架上放出鋼箱梁中心線(xiàn)并與中心線(xiàn)對(duì)齊來(lái)控制鋼箱梁中心線(xiàn)及前后位置。

3.2.6 現(xiàn)場(chǎng)焊接控制

梁焊接前， 相鄰兩墩之間的所有跳板均應(yīng)鋪設(shè)，跳板上應(yīng)覆蓋模板，模板上應(yīng)覆蓋防火石棉布，并應(yīng)準(zhǔn)備防火盆，以防止墜落物，保護(hù)施工人員的安全。 由于體積大、焊接工作量大、焊接質(zhì)量高，采用隔離氣體保護(hù)焊和埋弧焊工藝[10]。自檢后，在鋼材上蓋章立即封存并完善相應(yīng)的施工記錄。 專(zhuān)項(xiàng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行探傷。 通過(guò)探傷可以進(jìn)一步確定焊縫的實(shí)際情況，為今后的定向處理提供可靠的依據(jù)。

3.3 支架驗(yàn)算

根據(jù)分段方式及梁段重量支架最不利位置為左幅ZF-JD3/ZF-JD4 與ZF-JD5/ZF-JD6 接口位置（圖6）。

圖6 鋼箱梁支架結(jié)構(gòu)

3.3.1 支架穩(wěn)定性計(jì)算

本方案采用Φ426 mm 鋼管立柱， 鋼管壁厚t=10 mm；慣性矩I= 28 287.252 cm4；抗彎截面系數(shù)w=2 656.08 cm3；慣性半徑i=14.712 cm；截面積A=130.69 cm2；軸向應(yīng)力［σ］=170 MPa；理論質(zhì)量102.59 kg/m。通過(guò)分析圖紙可知門(mén)架墩柱最高為6.0 m。 鋼管立柱按兩端鉸接計(jì)算鋼管立柱自重102.59 kg/m×6.0 m×9.8 N/kg×8=48.3 kN； 管立柱最大軸力根據(jù)圖紙重量單組支架最大受力為：（19.72+22.80+22.99+26.10）/2=45.8 t=449 kN， 每組支架由8根鋼管組成。 依據(jù)GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 支架驗(yàn)算的臨時(shí)施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值為4 kN，分項(xiàng)系數(shù)取為1.35。Pmax=1.1×1.2×449/8+1.2×48.3/8+1.35×4/8=81.975 kN，其中1.1 為位動(dòng)載系數(shù)，1.2 為不均勻系數(shù)。

3.3.2 強(qiáng)度驗(yàn)算

強(qiáng)度驗(yàn)算：[N]=A[σ]=130.69×170×102=2221.73 kN,Pmax<［N］,滿(mǎn)足要求。

3.3.3 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

安全系數(shù)：n=15962/81.975=194.717＞3， 滿(mǎn)足要求。

3.3.5 雙拼40#工字鋼強(qiáng)度驗(yàn)算

梁段單側(cè)放置2 點(diǎn)支撐點(diǎn)，則每個(gè)接口共設(shè)置4 個(gè)支撐點(diǎn)（圖7）。

圖7 梁段支撐點(diǎn)示意圖

雙拼I40# 工字鋼按中點(diǎn)單點(diǎn)受力F1 為最不利地受力條件計(jì)算，支架位置受力為（19.72+22.80+22.99+26.10）/2=45.8 t=449 kN 則F1=1.1×1.2×449/4=148 kN，工字鋼為雙拼工字鋼。 則每根I40#工字鋼受力為F=148/2=74 kN。

3.3.6 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算

工字鋼計(jì)算跨徑l=2.0 m，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，本材料容許彎曲應(yīng)力[σw]=215 N/mm2，容許剪應(yīng)力[τ]=125 N/mm2。

工字鋼箱梁容許撓度[f]=l/400=2 000 mm/400=5 mm,而梁體變形為整體變形，由單片上頂梁工字鋼進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算得到：

根據(jù)以上驗(yàn)算，此次選用雙拼I40b 鋼箱梁強(qiáng)度和剛度均滿(mǎn)足鋼箱梁支撐要求。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)順昌縣華陽(yáng)山合掌巖旅游景區(qū)路網(wǎng)工程文新互通式鋼箱梁吊裝工程的特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化交通誘導(dǎo)措施，精心組織施工，鋼箱梁吊裝順利完成。 該技術(shù)方案，解決了大截面、大中跨度鋼梁吊裝就位問(wèn)題，解決了高速公路的交叉施工問(wèn)題，滿(mǎn)足了工期要求。 綜上所述，合理應(yīng)用分段吊裝技術(shù)，可以有效解決大中跨度鋼箱梁-高速公路大中橋施工難度，滿(mǎn)足場(chǎng)地、運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娴囊?，降低施工風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)運(yùn)輸?shù)牟焕绊憽?工程實(shí)踐和研究表明，該施工技術(shù)能有效解決跨線(xiàn)施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，為類(lèi)似跨線(xiàn)施工提供參考。