■黃清明

（南平武沙高速公路有限公司，南平 353000）

隨著我國鋼結構制造技術的發(fā)展，鋼箱梁已廣泛應用于各類橋梁的施工，特別是在交通樞紐或復雜施工環(huán)境等特殊場合[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)搭設腳手架， 安全風險高；連續(xù)頂推法對現(xiàn)場的技術控制嚴格，尤其是橋梁線型不易于控制。 為此，本研究以文新互通主線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鍵技術，并對施工工藝進行了優(yōu)化。

1 工程概況

順昌縣華陽山合掌巖旅游景區(qū)路網工程，由文新互通、沿江快速通道（即國道316 提級改造）、服務區(qū)等工程組成。 其中文新互通主線橋屬于文新互通主線的一部分（圖1），橋梁采用1×30 m 簡支鋼箱梁， 上部結構形式為單箱多室簡支鋼橋梁（圖2）。 鋼箱梁橫坡通過鋼梁整體旋轉實現(xiàn)，鋼梁結構尺寸不變。

圖1 橋位平面圖

圖2 主橋斷面圖

2 工程難點及應對措施

2.1 工程的主要特點與難點

（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)，致使吊裝場地工作面不足，為此需制定合理的分段既能滿足運輸安裝、 結構受力等要求，又能減少對交通的影響[2]。 同時，橋址兩側邊坡防護較高，通道內超大型起重設備的站位及作業(yè)半徑有限，不可能一次縱向提升鋼箱梁。 必須在廠內加工制作后，通過分批、分段運輸至施工現(xiàn)場。 （2）本項目交叉施工作業(yè)中的既有道路交通流量較大，如果施工區(qū)域內的交通引導和控制措施不到位，將會釀成交通事故和交通堵塞，后果不可預測。 （3）擬建橋梁使用的鋼箱梁寬度相對較大。 為了便于鋼箱梁的修建，需要在當地拓寬道路，并需要修建臨時支架。 施工期為雨季時，必須提供臨時排水系統(tǒng)，保證排水暢通，地基基礎穩(wěn)定[3]。 （4）鋼箱梁臨時支撐的架設和組裝對整體線形質量有很高的要求，鋼箱梁的裝配精度和變形控制必須符合設計和規(guī)范要求。

2.2 工程施工的應對措施

（1）以設計建議的分段部位為基礎，結合結構廠制作條件、車輛及運輸路線的沿途路況、現(xiàn)場吊裝等，制定切實可行構件焊接及檢測方法[4]。 （2）現(xiàn)場勘查道路交通情況，考慮構件分段部位及支撐架的安置部位。 以滿足現(xiàn)場道路通行能力為前提、確保構件安全、可靠安裝為基礎，對構件分段、現(xiàn)場支撐部位和吊車吊裝情況進行全盤考慮[5]。 同時，為盡量減小對現(xiàn)場交通的影響，構件的出廠運輸和現(xiàn)場吊裝均盡量安排在車流量較小的凌晨實施。 （3）為確保分段構件在現(xiàn)場能順利對接，工程制作時，采取“先在工廠整體制作驗收后，再分批、分段運輸至現(xiàn)場”的思路，確保構件的運輸和現(xiàn)場安裝質量[6]。（4）在制定吊裝方案時，應充分考慮現(xiàn)場高壓電線的布置情況，方案策劃時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備

跨A 匝道段鋼箱梁吊裝工藝為：施工便道及場地平整、 硬化→支架基礎施工→安裝支架架設→支座、 支架測量復核→吊車就位→梁段運輸→梁段試吊→梁段吊裝→測量、 碼固節(jié)段焊接→焊縫檢測→橋位補涂→鋼橋梁主體結構驗收裝→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和平面曲線上，在鋼箱梁制造時應采取必要的技術手段使各部件的制造精度滿足要求，嚴格控制各梁段的橫向尺寸，將梁段之間接口的相對公差應控制在允許范圍內，有利于各接口的順利拼接。 在通用夾具架進行了多次梁段式連續(xù)匹配裝配，以控制高程對齊。 梁段的長度、寬度、高度、裝配長度、橋梁中心線、拱度和其他偏差應控制在設計規(guī)定的允許范圍內。 儲存期間，必須按照設計要求在縱向和橫向橫隔板的交叉處支撐臨時支點。 基礎穩(wěn)定，避免不均勻沉降，使支承點承受均勻的力，保證梁體不變形。 （3）底漆、中間漆和面漆的保護應按要求在工廠完成，驗收合格的鋼箱梁節(jié)段按計劃順序運輸至現(xiàn)場。

3.1.2 鋼箱梁分段吊裝劃分

（1）安全可靠、滿足設計和規(guī)范要求。 所有截面位置和截面接口的錯縫必須由設計確認。 截面與跨中錯開位置不小于800 mm，頂、底板、腹板錯縫不小于300 mm，符合設計要求。 （2）滿足橋址、生產場地、運輸及起重設備的自然條件要求。 由于本項目位于福建閩北高山區(qū)，橋址兩端均采用高速公路開挖護坡，鋼梁運輸通道高速路面寬度較窄，超大型起重設備站位及轉彎半徑有限， 必須充分考慮制造、運輸和吊裝引起的截面重量和尺寸限制，確保鋼梁單元在運輸和吊裝過程中的結構穩(wěn)定性。 各部分已分塊與設計方溝通，并已由設計方確認。 根據現(xiàn)場受力、運輸、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)場施工準備及吊裝施工

3.2.1 施工準備與基本要求

在安裝鋼箱梁前， 應對以下內容進行檢查復核[7]：（1）橋墩墩頂處的實際標高；（2）支座所在點位的平整度及橫向與縱向軸線；（3）支座的具體規(guī)格及尺寸。

3.2.2 鋼箱梁臨時支架安裝

臨時支架架設時采用水準儀測量地面坡度，嚴格保證頂部水平。 立柱選用鋼管柱的截面尺寸為Φ426×10 mm； 驗算時按最大高度6.0 m 計算長柱每段全長1～6 m， 短柱每段長度分別為0.25 m 和0.5 m。 立柱采用對接焊連接固定（表1）。

表1 鋼箱梁支架參數

根據梁底凈高、鋼箱梁分段尺寸及現(xiàn)場實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、鋼板、鋼管柱支墩、支架爬梯、操作平臺、I40b 雙拼工字鋼、調節(jié)管（圖4）。

圖4 鋼箱梁支架示意圖

3.2.3 選擇合適的吊車

本項目主梁節(jié)段均選用單臺QAY220 汽車吊吊裝（圖5）。

圖5 吊車吊裝區(qū)域尺寸示意圖

經對比分析，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 范圍以內，則單臺吊車起重負載為G=1.1×27.49+0.5=30.74 t（0.5為吊鉤、索具等工具重量），查QAY220 型汽車吊，當選用臂長35.4 m，吊裝半徑18 m 工況時，吊車額定起重量為35 t>30.74 t，吊車滿足使用要求。

表2 主梁節(jié)段參數

3.2.4 鋼箱梁拼裝要點

（1）鋼箱梁的起吊、回轉、放置及對吊點安裝等過程都必須安排專人負責指揮。 （2）在鋼箱梁吊裝時，需要與現(xiàn)場司機溝通，掌握鋼箱梁兩端實際位移和荷載數據的變化。 （3）中間箱梁吊裝到規(guī)定位置后需在其兩端進行有效的固定[8]，并在底部設置型鋼支撐牢固，然后根據實際情況及時焊接。

3.2.5 分段糾偏

當提升到離支架50 mm 左右時，使鋼箱梁中心線和軸線與橋墩上的預設標記重合。 微調到位后，將限位碼安裝在支架的各個側面，然后緩慢固定鋼箱梁。鋼箱梁的標高應根據標高表確定。吊裝時，將調整鋼板安裝在支架上進行微調，并用電子水準儀復核標高[9]。 如有偏差，應重新調整。 鋼梁吊裝定位過程中，可通過在支架上放出鋼箱梁中心線并與中心線對齊來控制鋼箱梁中心線及前后位置。

3.2.6 現(xiàn)場焊接控制

梁焊接前， 相鄰兩墩之間的所有跳板均應鋪設，跳板上應覆蓋模板，模板上應覆蓋防火石棉布，并應準備防火盆，以防止墜落物，保護施工人員的安全。 由于體積大、焊接工作量大、焊接質量高，采用隔離氣體保護焊和埋弧焊工藝[10]。自檢后，在鋼材上蓋章立即封存并完善相應的施工記錄。 專項檢驗合格后進行探傷。 通過探傷可以進一步確定焊縫的實際情況，為今后的定向處理提供可靠的依據。

3.3 支架驗算

根據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 鋼箱梁支架結構

3.3.1 支架穩(wěn)定性計算

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w=2 656.08 cm3；慣性半徑i=14.712 cm；截面積A=130.69 cm2；軸向應力［σ］=170 MPa；理論質量102.59 kg/m。通過分析圖紙可知門架墩柱最高為6.0 m。 鋼管立柱按兩端鉸接計算鋼管立柱自重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GB50009-2012《建筑結構荷載規(guī)范》 支架驗算的臨時施工荷載標準值為4 kN，分項系數取為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 為位動載系數，1.2 為不均勻系數。

3.3.2 強度驗算

強度驗算：[N]=A[σ]=130.69×170×102=2221.73 kN,Pmax<［N］,滿足要求。

3.3.3 壓桿穩(wěn)定性驗算

安全系數：n=15962/81.975=194.717＞3， 滿足要求。

3.3.5 雙拼40#工字鋼強度驗算

梁段單側放置2 點支撐點，則每個接口共設置4 個支撐點（圖7）。

圖7 梁段支撐點示意圖

雙拼I40# 工字鋼按中點單點受力F1 為最不利地受力條件計算，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 結構強度檢算

工字鋼計算跨徑l=2.0 m，根據設計規(guī)范，本材料容許彎曲應力[σw]=215 N/mm2，容許剪應力[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行驗算，計算得到：

根據以上驗算，此次選用雙拼I40b 鋼箱梁強度和剛度均滿足鋼箱梁支撐要求。

4 結語

根據順昌縣華陽山合掌巖旅游景區(qū)路網工程文新互通式鋼箱梁吊裝工程的特點，通過優(yōu)化交通誘導措施，精心組織施工，鋼箱梁吊裝順利完成。 該技術方案，解決了大截面、大中跨度鋼梁吊裝就位問題，解決了高速公路的交叉施工問題，滿足了工期要求。 綜上所述，合理應用分段吊裝技術，可以有效解決大中跨度鋼箱梁-高速公路大中橋施工難度，滿足場地、運輸等各方面的要求，降低施工風險和對運輸的不利影響。 工程實踐和研究表明，該施工技術能有效解決跨線施工的重點和難點問題，為類似跨線施工提供參考。