付凱斌

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州511450）

0 引言

在20 世紀(jì)80 年代，法國首先設(shè)計(jì)并建造了以波形鋼腹板代替普通的混凝土箱梁腹板的新型組合結(jié)構(gòu)橋梁——Cognac 橋。我國波形鋼腹板組合梁橋起步較晚，自2005 年建成第一座波形鋼腹板組合梁橋——江蘇淮安長征橋以來，目前已建和在建的波形鋼腹板橋梁達(dá)40 余座。隨著工程經(jīng)驗(yàn)的積累和設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，波形鋼腹板組合梁已經(jīng)開始向大跨、復(fù)雜橋型發(fā)展。雖然與傳統(tǒng)混凝土梁相比，波形鋼腹板梁具有自重輕、便于裝配施工、造價(jià)低、耐久性好、全壽命周期經(jīng)濟(jì)效益高、低碳節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但目前國內(nèi)波形鋼腹板吊裝工藝仍不是很完善，本文依托工程實(shí)例施工，提出相應(yīng)安裝控制措施，進(jìn)一步完善波形鋼腹板吊裝，提升工藝的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

1 工程概況

依托九綿高速LJ20 標(biāo)蜈蚣口特大橋鋼腹板吊裝施工進(jìn)行研究。蜈蚣口特大橋全長311m，左右線橋孔設(shè)計(jì)為（75m+160m+75m）。主橋上部構(gòu)造設(shè)計(jì)為波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)，采用單箱單室結(jié)構(gòu)，箱梁頂板寬12.6m，底板寬7.5m，翼緣懸臂2.55m，翼緣端厚20cm，懸臂根部厚80cm，箱梁頂板厚30cm，墩頂局部加厚至130cm。箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高4.0m，橋墩與箱梁相接的根部斷面及墩頂0 號(hào)梁段高10.0m；箱梁底板厚從箱梁根部截面的120cm 漸變至跨中及邊跨支點(diǎn)截面的35cm 厚，箱梁梁高、底板厚度均按1.8 次拋物線。

2 波形鋼腹板體吊裝技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

2.1 吊裝方式靈活

波形鋼腹板的吊裝施工，其施工方式主要是靈活多變。在吊裝時(shí)，為了便于吊裝作業(yè)，必須先將梁箱結(jié)構(gòu)拆分成塊體。吊裝完畢后，在工地上進(jìn)行梁箱的組裝。裝配完畢后，根據(jù)工地的具體情況，進(jìn)行合理的安排和運(yùn)輸。該結(jié)構(gòu)可以在任何時(shí)候進(jìn)行拆裝，從而使梁箱的吊裝工作更加靈活。由此可見，在具體的施工過程中，吊裝施工是提高工程施工質(zhì)量和安全的有效途徑。

2.2 提高施工的工作效率

提高施工效率是每一座橋梁工程的重要指標(biāo)。針對(duì)波形鋼腹板梁箱，在其吊裝作業(yè)中，梁箱結(jié)構(gòu)已完成了拆裝，所以在吊裝完畢后，可以直接在工地上進(jìn)行組裝，從而有效地減少了施工進(jìn)度，節(jié)省了大量的人力和物力。此外，梁箱的施工作業(yè)中，各種結(jié)構(gòu)都以拼裝為主，大大提高了施工的方便，同時(shí)也有利于提高整體工程的工作效率。

2.3 對(duì)周邊環(huán)境影響不大

在建設(shè)過程中，如橋梁、公路等交通工程，往往會(huì)給周圍環(huán)境和人民的正常生活造成不良影響。而在波形鋼腹板的吊裝工程中，由于大部分的施工工序都是在吊裝過程中進(jìn)行的，所以在實(shí)際的安裝和施工中，對(duì)周圍的環(huán)境影響比較小。另外，對(duì)建筑環(huán)境的保護(hù)也表現(xiàn)在梁箱體結(jié)構(gòu)上，采用吊裝法后，梁箱在施工中不易發(fā)生碰撞，降低了梁箱結(jié)構(gòu)在施工中的損壞，使整個(gè)施工環(huán)境更加安全、可靠[1]。

3 波形鋼腹板體吊裝技術(shù)施工工藝應(yīng)用

3.1 吊裝施工工藝流程

在工程現(xiàn)場執(zhí)行吊裝施工任務(wù)時(shí)，對(duì)工程現(xiàn)場的地腳螺栓進(jìn)行檢驗(yàn)，通過后方可允許波形鋼腹板吊裝施工的構(gòu)件和吊裝機(jī)械進(jìn)場，并進(jìn)入安裝階段。安裝時(shí)，首先安裝柱體和梁體，隨后進(jìn)行支撐系桿的施工安裝；此后安裝其他零散構(gòu)件，安裝完畢后將施工設(shè)備撤離現(xiàn)場。安裝柱體和梁體時(shí)需要按照順序進(jìn)行，第一步是對(duì)接調(diào)整，此后依次安裝普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓，安裝高強(qiáng)度螺栓前需要保證所有普通螺栓都已經(jīng)固定。完成后依次對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行初擰和終擰處理，保證柱體與梁體以及梁體之間的連接效果。

3.1.1 前期準(zhǔn)備

在波形鋼腹板吊裝施工前期階段需要全面檢查基礎(chǔ)軸線、位移偏差、錨栓間距等多項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，確定各項(xiàng)參數(shù)符合吊裝施工標(biāo)準(zhǔn)后辦理交接手續(xù)。如果在前期檢查階段發(fā)現(xiàn)存在偏差，則應(yīng)當(dāng)立即解決偏差現(xiàn)象，方可開展吊裝施工工作。另外，對(duì)制作的構(gòu)件進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)構(gòu)件偏差超過規(guī)定范圍的情況。

前期準(zhǔn)備階段要做好波形鋼腹板吊裝構(gòu)件的準(zhǔn)備工作，根據(jù)波形鋼腹板吊裝施工要求準(zhǔn)備現(xiàn)場資料，包括吊裝施工過程中使用的吊車、吊索、電焊機(jī)等設(shè)備。吊裝施工過程中需要設(shè)置標(biāo)高，還應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備鐵墊片和鋼楔；另外要注意控制點(diǎn)定位，通過三維模型測量控制點(diǎn)。

3.1.2 吊裝機(jī)械和鋼絲繩的選擇

波形鋼腹板吊裝施工機(jī)械的選擇，需要考慮施工場地以及建筑波形鋼腹板特征。常見的吊裝機(jī)械包括汽車式起重機(jī)和吊車，汽車式起重機(jī)噸位更大，可完成鋼立柱、鋼梁的吊裝任務(wù)；吊車噸位較小，承擔(dān)其他構(gòu)件以及系桿的吊裝任務(wù)。與此同時(shí)，考慮到吊裝機(jī)械對(duì)地面承重的影響，必要情況下可采取地面硬化處理方式，避免吊裝施工可能帶來的地面塌陷影響。鋼絲繩的選擇需要考慮到抗拉強(qiáng)度、直徑、安全系數(shù)等指標(biāo)，符合吊裝施工承重要求。

3.2 波形鋼腹板安裝準(zhǔn)備

在波形鋼腹板吊裝過程中，合理選擇吊裝設(shè)備，確保設(shè)備能夠滿足構(gòu)件吊裝要求，有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)期建設(shè)目標(biāo)，提前消除施工安全隱患。因此，施工單位及技術(shù)人員應(yīng)充分重視設(shè)備的選擇，明確設(shè)備選擇在波形鋼腹板吊裝中的重要性。如果選用的設(shè)備規(guī)模較大，將增加企業(yè)的施工成本，則不符合工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性原則。如果選用的設(shè)備規(guī)模偏小，在吊裝過程中很容易出現(xiàn)設(shè)備倒塌、力量不足等問題。為保證吊裝質(zhì)量，工作人員應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況合理選擇設(shè)備，既要滿足工程吊裝要求，又要避免資金浪費(fèi)。塔吊是目前使用最多的吊裝設(shè)備，在選擇塔吊類型時(shí)，應(yīng)綜合考慮施工范圍、構(gòu)件吊裝范圍、塔吊臂長等因素，使構(gòu)件堆放在塔吊吊臂范圍內(nèi)，避免影響施工現(xiàn)場交通。在波形鋼腹板構(gòu)件吊裝過程中，必須有專門的指揮人員統(tǒng)籌管理吊裝過程，并保證施工人員、管理人員和設(shè)備操作人員之間的無障礙溝通。準(zhǔn)確定位波形鋼腹板的安裝中線位置以及控制點(diǎn)的位置，由設(shè)計(jì)安裝高程和實(shí)測高程確定安裝高度，控制點(diǎn)位置一般為混凝土節(jié)段劃分線處。

臨時(shí)支撐包括放置波形鋼腹板的臨時(shí)支撐架和臨時(shí)固定波腹板穩(wěn)固支架，如圖1、2 所示。臨時(shí)支撐架高度為依據(jù)安裝高程和實(shí)測控制點(diǎn)高程確定的安裝高度。它可用角鋼按照安裝高度提前備料，吊放在墩頂，現(xiàn)場焊接成“門”形，垂直于波形鋼腹板中心線放置，高度略低于安裝高度，方便于波腹板定位調(diào)整。固定波形鋼腹板穩(wěn)固支架采用角鋼或鋼管，用角鋼或鋼管臨時(shí)連接在鋼模板支架上，待底板混凝土澆筑完成強(qiáng)度達(dá)到要求之后即可拆除[2]。

圖1 波形鋼腹板0#塊底部臨時(shí)支撐架示意圖

圖2 波形鋼腹板穩(wěn)固支架示意圖

3.3 波形鋼腹板整體吊裝

對(duì)于超大構(gòu)件吊裝，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件尺寸和重量合理布置吊點(diǎn)。為了避免吊點(diǎn)受力集中應(yīng)力過大，吊裝過程經(jīng)常通過增加吊點(diǎn)數(shù)量的方式來降低吊點(diǎn)的局部應(yīng)力，保證吊裝構(gòu)件的變形量在合理范圍內(nèi)。隨著吊點(diǎn)的增加還應(yīng)解決好吊點(diǎn)鋼絲繩均衡受力措施。吊耳一般選擇四點(diǎn)或者八點(diǎn)吊裝，常規(guī)一般選擇四點(diǎn)吊裝，可做到鋼絲繩均衡受力。若采用八點(diǎn)吊裝，應(yīng)解決好鋼絲繩均衡受力問題，采用相鄰吊點(diǎn)纏繞一根鋼絲繩的方法。對(duì)于設(shè)計(jì)的吊耳應(yīng)進(jìn)行受力分析，確保吊耳的強(qiáng)度和剛度滿足要求，根據(jù)計(jì)算分析吊耳承受55t 荷載時(shí)，吊耳單元最大的應(yīng)力為91.6439N/mm2，低于規(guī)范限值324.5N/mm2，焊縫處對(duì)應(yīng)的變形最大值為0.133mm。解決鋼絲繩均衡受力的措施也可采用扁擔(dān)梁或滑輪組。

3.4 懸臂澆筑節(jié)段波形鋼腹板安裝

在頂板混凝土澆筑后（強(qiáng)度達(dá)到85% 以上）掛籃前移，但頂板模板保持不動(dòng)，采用塔吊將待裝波形鋼腹板起吊到0 號(hào)塊橋面位置，再使用小車將波形板（最大高度6.4m）運(yùn)送到掛籃尾部，掛籃的起升機(jī)構(gòu)將待安裝腹板安裝到位，與前節(jié)腹板相連，掛籃結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

3.5 合龍段波形鋼腹板安裝

掛籃施工中，在合龍前兩個(gè)塊段測量合龍段兩側(cè)鋼腹板的里程和高程，并及時(shí)調(diào)整兩側(cè)鋼腹板的位置，確定合龍段鋼腹板及鋼底板長度，通知生產(chǎn)中心按照既定尺寸加工合龍段波形鋼腹板。懸臂段混凝土澆筑完成后，開始吊裝合龍段波形鋼腹板，安裝方法同懸臂澆筑節(jié)段，合龍段兩側(cè)一端掛籃拆除另一端掛籃走行。

4 波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋鋼腹板吊裝施工控制措施

鋼腹板施工前采用BIM 技術(shù)合理規(guī)劃節(jié)段，加工過程中采用高精度調(diào)位系統(tǒng)，快速定位后采用數(shù)控加工設(shè)備，應(yīng)用自動(dòng)埋弧焊車焊接鋼板，減小各節(jié)段加工誤差，保證鋼腹板各模塊加工精度。鋼腹板吊裝施工采用預(yù)制組件搭設(shè)支架，支架基礎(chǔ)壓實(shí)后直接將預(yù)制條形基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支柱、調(diào)節(jié)塊、腹桿連接件進(jìn)行組裝，大大減少了支架安裝時(shí)間和工人作業(yè)強(qiáng)度；鋼腹板高程采用數(shù)控調(diào)節(jié)支座控制，安裝精度高，定位一次成型，施工速度快。優(yōu)化焊接工藝，鋼腹板整體焊接順序從中間向四周進(jìn)行，使焊縫由中間向外依次收縮，有效控制變形；嚴(yán)格監(jiān)控焊接施工過程中環(huán)境溫度變化，減小鋼材焊接時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、外部約束和環(huán)境因素的不對(duì)稱影響，避免焊縫周邊金屬熱影響區(qū)的力學(xué)性能發(fā)生變化，焊后溫度冷卻快慢不一，導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生收縮變形，造成接縫處波浪起伏，影響橋梁線形。波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋鋼腹板在吊裝的時(shí)候，要先使相關(guān)的工作人員熟悉一下圖紙，以便更好地理解和掌握技術(shù)的準(zhǔn)確性。在吊裝之前，要對(duì)機(jī)器的性能進(jìn)行檢查，確保其正常使用，而對(duì)于部件的吊裝，則采用雙機(jī)抬吊，這樣可以根據(jù)實(shí)際情況，將鋼索的長度保持一致，從而降低構(gòu)件在承受壓力時(shí)的扭曲變形。

5 結(jié)語

該工程采用波形鋼腹板替代傳統(tǒng)混凝土腹板，安裝完成后立即開始受力，減少了腹板混凝土施工時(shí)所需的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，大大加快了施工進(jìn)度。較一般的混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)輕巧，降低了橋梁下部工程造價(jià)。其主要承重構(gòu)件為波形鋼腹板，較混凝土的下?lián)细?，橋梁工廠化程度提高，減少了混凝土用量，有利于環(huán)境保護(hù)，體現(xiàn)了“綠色公路”的施工理念。國內(nèi)波形鋼腹板組合梁橋起步較晚，波形鋼腹板作為國內(nèi)一種較為新型的施工材料，擁有廣闊的市場前景，施工過程中需要不斷進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)積累及總結(jié)，在大跨、復(fù)雜橋型中形成一個(gè)成熟、完整、安全度高、成本經(jīng)濟(jì)的波形鋼腹板施工工藝，對(duì)我國橋梁技術(shù)的創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，以及取得綜合的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有很大的實(shí)際意義。