何佳明 （中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市道路建設(shè)也逐漸完善。為了緩解交通壓力，大量城市道路進(jìn)行改擴(kuò)建。城市道路跨越河流、公路等通常采用橋梁結(jié)構(gòu)，而鋼箱梁橋具有抗拉強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)自重小、跨越能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)美觀等特點(diǎn)，成為了首選橋型。鋼箱梁橋常用的架設(shè)方法有：支架法、頂推法、滑移法、懸拼法、浮運(yùn)法等，懸拼法作為鋼箱梁橋建造的主要方法之一，不受橋址水文條件、通航、墩高等限制，特別適合于跨越大江大河的鋼箱梁橋架設(shè)施工。我國已建成的鋼箱梁橋，如濟(jì)南齊河公路大橋、寧波北環(huán)甬江特大橋、武漢青山長江大橋等均采用了懸拼法施工。獨(dú)塔非對(duì)稱斜拉橋由于地理?xiàng)l件、工期要求等，鋼箱梁架設(shè)可能會(huì)綜合兩種或多種架設(shè)方法，例如邊跨支架法+中跨懸臂拼裝法、邊跨支架法+中跨頂推滑移法等。本文針對(duì)獨(dú)塔非對(duì)稱斜拉橋（半漂浮體系）施工特點(diǎn)，結(jié)合工程所在的內(nèi)河施工環(huán)境因素，介紹鋼箱梁架設(shè)采用支架法+懸拼法的綜合施工工藝以及內(nèi)河鋼箱梁浮運(yùn)的關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

阜裕大橋拆除新建工程位于阜陽市城區(qū)東南部，靠近潁河和泉河交匯的三角洲公園和阜陽船閘。工程北起阜口路，跨越和諧路、規(guī)劃穎濱路、北岸大堤、潁河、南岸大堤、河濱路至蓮花路北側(cè)，與河濱路形成全互通立交，道路呈南北走向，建設(shè)長度1.735km，其中橋梁長度1.127km。跨越潁河為阜裕大橋，也叫渦陽路潁河大橋，為城市主干路，主線車道設(shè)置雙向6車道，輔道設(shè)置為雙向4車道，橋面寬度為60m，主橋采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，總重約10000t。阜裕大橋橋跨布置為（35＋90＋166）m三跨獨(dú)塔斜拉橋，全長291m，半漂浮體系。主跨166m跨越主河道（III級(jí)航道）；橋塔采用水滴型索塔，總高度95.6m，上塔柱斜拉索錨固區(qū)采用鋼混凝土結(jié)合的錨箱結(jié)構(gòu)，中下塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；斜拉索采用高強(qiáng)度平行鋼絲拉索，在梁端進(jìn)行張拉；下部采用承臺(tái)及群樁基礎(chǔ)。阜裕大橋主橋平面起點(diǎn)至WSK1+349.385位于0.5%的直線段上，其余均位于緩和曲線上。橋面橫坡為雙向2.0%，縱斷面位于R=4100m的豎曲線上。主橋梁體采用半封閉超寬雙邊鋼箱截面，中心線處高度3.5m（標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段頂?shù)装逋饩夐g高度）。標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度60m。邊箱寬度12.65m；懸臂長度 8.95m；兩箱室間凈距16.6m。輔助墩設(shè)置混凝土壓重，總重約4160t。鋼箱梁縱向按照設(shè)計(jì)圖紙共分為32節(jié)段；塔區(qū)梁段編號(hào)為T0，索塔以北梁段編號(hào)為N1～N11，索塔以南梁段編號(hào)分別為S1～S20。

圖1 斜拉橋總體布置（單位：m）

2 總體施工方案

本工程鋼橋梁橋位安裝采用“支架法”+“懸臂拼裝法”組合施工。鋼梁在制造廠分段分塊加工制作，通過汽車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，邊跨S3～N11梁段采用260t履帶吊，利用支架法進(jìn)行安裝；主跨S4～S19梁段在現(xiàn)場(chǎng)拼裝碼頭拼裝成整節(jié)段吊裝單元，通過組合式浮箱浮運(yùn)至鋼箱梁起吊位置，采用2臺(tái)160t架梁吊機(jī)整體懸臂拼裝并進(jìn)行斜拉索張拉施工。S20節(jié)段鋼梁采用200t汽車吊站位于南岸混凝土梁面進(jìn)行吊裝，完成主橋全部鋼梁架設(shè)。

圖2 鋼梁架設(shè)施工總體布置

3 鋼梁架設(shè)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 邊跨支架法架設(shè)施工技術(shù)

①鋼箱梁邊跨承重支架設(shè)計(jì)

9#、12#支架采用φ630×12mm鋼管樁基礎(chǔ)，剩余支架采用混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)或預(yù)埋于橋墩承臺(tái)中，獨(dú)立基礎(chǔ)下方換填水泥土，深度為1.4m，承載力不小于 160kPa。1#～8#支架采用 φ1000×20mm或 φ1000×30mm鋼管立柱，10#、11#支架采用φ426×10mm鋼管立柱，9#、12#支架采用φ630×12mm鋼管為立柱，縱橫向連接系均采用φ219×6mm鋼管。鋼梁與立柱之間布置抄墊塊，用以調(diào)整鋼梁標(biāo)高。

圖3 邊跨承重支架順橋向布置圖（單位：mm）

②鋼箱梁吊裝

根據(jù)工程的總體進(jìn)度要求，邊跨鋼箱梁安裝時(shí)設(shè)置邊跨合龍段，合龍段編號(hào)為N2梁段。鋼箱梁吊裝采用1臺(tái)260t履帶吊站位于鋼箱梁中間橫梁區(qū)域，采用退步法依次安裝N11-N1梁段后，再依次進(jìn)行主塔區(qū)域的T0→S1→S2→S3→N1梁段的安裝，最終在N2梁段進(jìn)行邊跨合龍。鋼箱梁橫向?qū)挾葹?0m，采用履帶吊吊裝作業(yè)時(shí)，先進(jìn)行兩側(cè)的邊鋼箱梁施工，再進(jìn)行中間的正交異性橋面板安裝，最終進(jìn)行兩側(cè)的懸挑單元安裝。

3.2 鋼箱梁組拼滑移浮運(yùn)施工技術(shù)

①鋼箱梁組拼滑移支架

組拼滑移支架上設(shè)置拼裝區(qū)、存梁區(qū)及待浮運(yùn)區(qū)，可實(shí)現(xiàn)分段分塊鋼箱梁在支架上采用“1+1”循環(huán)組拼模式進(jìn)行梁段總拼、試拼一體化施工。平臺(tái)采用φ630×12mm鋼管樁基礎(chǔ)，滑道梁下方鋼管樁入土深度23m，鋼梁組拼區(qū)下方入土深度為18m。樁頂設(shè)雙拼HW600×300型鋼做分配梁，分配梁頂部安裝四拼HN700×300型鋼滑道梁，單側(cè)滑道梁長度為36m，分擔(dān)梁與立柱、滑道均采用焊接連接；鋼管樁之間的縱橫向連接系桿件采用φ273×6mm鋼管。

②鋼箱梁浮運(yùn)

將 10只長17.5m，寬3m，高1.8m的浮箱組拼成整體，組合后浮箱尺寸為35×15×1.8m，組合浮箱有效承運(yùn)載能力500t。在浮箱上布置加強(qiáng)型貝雷梁并布置抄墊措施，梁段浮運(yùn)時(shí)共有8處可調(diào)節(jié)高度的抄墊支點(diǎn)。為加強(qiáng)組合浮箱整體性，沿浮箱長度方向設(shè)置4排2HN700×300型鋼與浮箱焊接固定。

主跨S4～S19節(jié)段鋼箱梁采用懸臂拼裝法。采用1臺(tái)150t履帶吊在鋼梁組拼滑移平臺(tái)上采用“1+1”匹配模式將鋼箱梁分塊單元組拼成整節(jié)段，將整節(jié)段鋼箱梁滑移。S4～S19節(jié)段滑移至平臺(tái)最前端待浮運(yùn)位置，通過浮箱浮托起頂鋼箱梁、運(yùn)輸至待架梁段正下方，通過鋼絞線錨固，調(diào)整浮運(yùn)梁段的位置。橋面吊機(jī)下放吊具，連接吊具與鋼箱梁的吊耳，起吊鋼箱梁整體就位。

3.3 鋼箱梁整節(jié)段懸臂拼裝工藝

根據(jù)施工部署，本工程主跨S4～S19共有16個(gè)節(jié)段需整節(jié)段懸臂拼裝，S20無索段作為最終的合龍段，采用一臺(tái)汽車吊站位于已施工完成的邊跨現(xiàn)澆梁上吊裝散拼。施工機(jī)械主要為2臺(tái)160t架梁吊機(jī)和200t汽車吊。2臺(tái)160t架梁吊機(jī)的前支點(diǎn)、后錨點(diǎn)均位于已安裝梁段的縱腹板與橫隔板交叉點(diǎn)正上方，其站位如圖4所示。

圖4 邊跨承重支架橫橋向布置圖（單位：mm）

運(yùn)梁浮箱初步定位后，將橋面架梁吊機(jī)吊具落至待吊鋼箱梁的正上方，距鋼箱梁頂50cm左右，在浮箱上收放錨纜進(jìn)行二次精確定位，對(duì)正后，將吊機(jī)吊具與梁段吊耳銷接，啟動(dòng)吊機(jī)使吊具受力。檢查鋼絲繩是否垂直，若不垂直，則應(yīng)再行調(diào)整浮箱位置，直到吊裝鋼絲繩垂直為止，另外還應(yīng)檢測(cè)兩側(cè)對(duì)稱吊裝梁段是否連接好，確認(rèn)無問題后方可起鉤。

為了使鋼箱梁段能精確安裝到設(shè)計(jì)位置，橋面吊機(jī)起勾應(yīng)平穩(wěn)，分級(jí)穩(wěn)步加載使梁段均衡，起吊至接近橋面時(shí)，應(yīng)緩慢減速直至起吊箱梁比橋面略低，微調(diào)橋面吊機(jī)，使箱梁邊、縱對(duì)齊。梁段的安裝定位應(yīng)在環(huán)境溫度變化較小的時(shí)候進(jìn)行，根據(jù)監(jiān)控單位發(fā)出的指令值，測(cè)定并控制鋼箱梁的安裝高程。使鋼箱梁節(jié)段端部與已架鋼箱梁節(jié)點(diǎn)前端準(zhǔn)確對(duì)位。對(duì)位完成后，進(jìn)行鋼箱梁匹配連接，在鋼箱梁節(jié)段吊裝就位并臨時(shí)連接后，檢測(cè)橋梁線形、橋梁中心線、長度及接口匹配情況。

在橋面架梁吊機(jī)、鋼梁自重、拉索作用下，已安裝懸臂梁段與起吊梁段產(chǎn)生相反方向的變形，其變形情況如圖4所示。鋼箱梁起吊到位后，先將鋼梁邊箱腹板位置對(duì)齊，并安裝腹板臨時(shí)連接件，然后從腹板位置向箱梁中心位置利用焊接碼板及安裝嵌補(bǔ)段使吊裝梁段部分重量傳遞給已安裝梁段，使吊鉤荷載降低，橋面吊機(jī)前支點(diǎn)反力隨著減小，已安裝梁段與待安裝梁段高差隨之減小，隨后重復(fù)進(jìn)行焊接碼板與嵌補(bǔ)段安裝、吊鉤卸載過程，使梁段變形減小至合理范圍，開始進(jìn)行全截面焊接。調(diào)整之后變形情況如圖5所示。

圖5 組拼滑移支架立面圖（單位：mm）

完成鋼箱梁環(huán)形對(duì)接口焊接及U肋、板肋嵌補(bǔ)段焊接并檢測(cè)合格后，進(jìn)行斜拉索的第一次張拉，完成張拉后架橋機(jī)松鉤、卸除后端錨固進(jìn)行架橋機(jī)移位、錨固，根據(jù)監(jiān)控指令繼續(xù)吊裝下一梁段，直至全橋懸臂拼裝施工完成。

3.4 鋼梁合龍施工技術(shù)

①合龍工況

首先利用1臺(tái)260t履帶吊站位于地面采用支架法由北向南依次N11～N3節(jié)段鋼梁，再利用1臺(tái)260t履帶吊站位于地面采用支架法由南向北依次S3～N1節(jié)段鋼梁，然后進(jìn)入邊跨合龍工況，N2節(jié)段作為合龍段，利用260t履帶吊采用支架法進(jìn)行架設(shè)，合龍工況如圖6所示。

圖6 組拼滑移支架浮運(yùn)區(qū)橫立面圖（單位：mm）

圖7 鋼梁浮運(yùn)示意圖（單位：mm）

圖8 鋼梁懸拼法架設(shè)示意圖（單位：mm）

圖9 調(diào)整后梁段變形

圖10 邊跨合龍工況圖

本橋合龍應(yīng)選在氣溫變化較穩(wěn)定的陰天。并考慮近期氣象條件情況，合龍口鎖定后，盡快采用匹配件及碼板進(jìn)行定位固定，待合龍段鋼箱梁對(duì)接箱口焊接完成并檢驗(yàn)合格后立即解除邊跨主墩的支座約束，固定端位于主塔處，完成體系轉(zhuǎn)換。

②偏差控制

豎向偏差：在承重支架柱頂設(shè)置豎向千斤頂，根據(jù)實(shí)測(cè)合龍口豎向偏差值，利用柱頂千斤頂對(duì)已安裝梁段高程進(jìn)行調(diào)整來消除合龍口豎向偏差。

軸線偏差：在合龍口兩側(cè)的已安裝梁段頂面設(shè)置交叉對(duì)拉葫蘆，利用對(duì)拉葫蘆將軸線偏差消除。

縱向偏差：合龍段S20在廠內(nèi)加工時(shí)，將小里程側(cè)（向塔側(cè)）長度增加20mm，合龍時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)S20梁段配切并在溫度穩(wěn)定期間安裝以調(diào)整縱向偏差。

4 結(jié)語

通過對(duì)阜裕大橋結(jié)構(gòu)形式、地理氣候條件、現(xiàn)場(chǎng)條件的綜合分析，提出獨(dú)塔斜拉橋采用鋼梁浮運(yùn)法+整節(jié)段懸臂拼裝施工方案。該橋于2020年9月3日開始鋼桁梁架設(shè)，計(jì)劃2021年11月15日實(shí)現(xiàn)全橋合龍。施工中從大型臨時(shí)支架布置、鋼梁拼裝浮運(yùn)、大節(jié)段懸拼限位、跨中合龍等方面出發(fā)，充分考慮獨(dú)塔斜拉橋的施工特點(diǎn)，理論分析結(jié)合施工監(jiān)測(cè)，解決了超寬幅鋼箱梁斜拉橋單向懸拼架設(shè)施工難題。鋼梁浮運(yùn)法+整節(jié)段懸臂拼裝綜合施工技術(shù)在獨(dú)塔斜拉橋的成功應(yīng)用，減少了大量高空作業(yè)時(shí)間，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，有效節(jié)約了施工工期，達(dá)到了為項(xiàng)目創(chuàng)效增益的效果，對(duì)類似橋梁工程有重要的參考價(jià)值。