方進(jìn)樹

（漳州市公路事業(yè)發(fā)展中心云霄分中心，福建 漳州 363099）

0 引言

隨著我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)、建造工藝的不斷發(fā)展，各種材料的組合梁結(jié)構(gòu)得到應(yīng)用。為充分發(fā)揮材料的優(yōu)勢(shì)以及適應(yīng)不對(duì)稱的橋跨分布環(huán)境，鋼混凝土混合梁斜拉橋應(yīng)運(yùn)而生?；旌狭盒崩瓨蚴侵钙渲髁河蓛煞N或兩種以上不同材料的梁體沿縱橋向通過(guò)連接件及預(yù)應(yīng)力筋或錨桿等結(jié)合在一起的斜拉橋橋型，該橋型合理地利用了鋼材和混凝土兩種材料的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，橋梁的受力性能、跨越能力和經(jīng)濟(jì)性能等得到了很大改善[1]。本文結(jié)合某工程實(shí)際案例和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，對(duì)該部位施工過(guò)程中鋼箱梁安裝施工控制要點(diǎn)進(jìn)行研究。

1 工程概況

西溪大橋是一座跨漳州主干水系的特大型橋梁，地處漳州龍海市，漳州廈漳同城大道上的控制性工程，橋型布置見圖1。該項(xiàng)目位于九龍江下游，距北溪水閘約2km，起止樁號(hào)K15+980—K19+100，全長(zhǎng)3.12km，包含北溪引橋、北溪主橋、沙洲互通立交、西溪主橋、西溪引橋及橋頭引道。西溪主橋?yàn)楠?dú)塔扭背索斜拉橋，墩、塔、梁固結(jié)，跨徑組成為（88+200）m，其中88m 主梁為邊跨，設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，200m主跨采用鋼箱梁。橋塔為獨(dú)柱式斜塔，橋面以上塔柱軸線向邊跨側(cè)傾斜8°，橋面以上塔高117m。邊跨側(cè)為雙索面空間扭背面索，主跨為準(zhǔn)單索面。

圖1 西溪主橋結(jié)構(gòu)布置示意圖（單位：cm）

2 鋼-混結(jié)合段施工的總體方案

2.1 設(shè)計(jì)概述

鋼-混結(jié)合段是全橋的關(guān)鍵部位，鋼-混結(jié)合段的鋼梁（1#梁段）長(zhǎng)9.7m，寬47m。鋼梁采用帶T 型加勁的U 肋，鋼箱梁端部設(shè)置多格室結(jié)構(gòu)，且在格室內(nèi)填充混凝土，并通過(guò)剪力鍵及鋼板與混凝土的摩擦力傳遞軸力、剪力和彎矩[2]?？v向采用預(yù)應(yīng)力鋼束與混凝土箱梁緊密結(jié)合。鋼梁起吊重量384.4t；鋼梁安裝就位后，澆筑1.5m 混凝土主梁后澆帶以及鋼格室內(nèi)混凝土，混凝土方量440m3，采用C55 聚丙烯纖維混凝土。鋼箱梁外形與B=47m 寬混凝土箱梁一致，混凝土箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖見圖2，鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖3。根據(jù)結(jié)合段設(shè)計(jì)概述，安裝施工的技術(shù)難點(diǎn)主要在于：

圖2 混凝土箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（單位：cm）

圖3 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（單位：cm）

其一，鋼-混結(jié)合段采取格室內(nèi)填充混凝土的構(gòu)造，格室內(nèi)鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道分布密集，混凝土澆筑的操作空間極為有限，若澆筑不密實(shí)將會(huì)導(dǎo)致混凝土與鋼格室結(jié)合不緊密，影響鋼-混結(jié)合段受力和傳力，因此對(duì)混凝土工作性能及澆筑工藝要求較高；

其二，受通航條件的限制，大型浮吊無(wú)法進(jìn)場(chǎng)，鋼-混結(jié)合段及主3#墩頂梁段均需要利用橋面吊機(jī)吊裝，對(duì)橋面吊機(jī)的吊幅、吊重以及塔墩梁固結(jié)段支架承載力有較高要求。

2.2 施工方案設(shè)計(jì)

根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)施具體安排，鋼-混結(jié)合段的施工方案如下：

2.2.1 鋼-混結(jié)合段鋼管支架與塔墩梁結(jié)合段支架一并搭設(shè)，塔墩梁固結(jié)段施工完后，在箱梁頂面拼裝橋面吊機(jī)并完成試吊。

2.2.2 船運(yùn)鋼-混結(jié)合段（鋼梁）至現(xiàn)場(chǎng)就位后，橋面吊機(jī)起吊鋼梁，精確調(diào)位后擱置在支架上。

2.2.3 安裝鋼-混結(jié)合段（混凝土梁）模板、鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼束，澆筑混凝土（包括鋼格室內(nèi)的混凝土），待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行混凝土梁及鋼-混結(jié)合段全部剩余預(yù)應(yīng)力的施工。

2.3 施工準(zhǔn)備工作

2.3.1 施工總平面布置：施工總平面布置包括現(xiàn)場(chǎng)施工棧橋、施工平臺(tái)、支架、塔吊、電梯、橋面吊機(jī)、拖泵等布置情況。

2.3.2 塔吊選型：在塔墩梁固結(jié)段頂上靠近主塔位置的下游側(cè)安裝一臺(tái)動(dòng)臂式JCD500 塔吊（吊臂長(zhǎng)度45m），主要用于主塔施工，期間同時(shí)安裝橋面吊機(jī)。JCD500 塔吊立面布置見圖4。

圖4 塔吊立面布置圖（標(biāo)高單位：m，其余：mm）

2.3.3 鋼箱梁運(yùn)輸船舶：鋼箱梁運(yùn)輸計(jì)劃采用三艘甲板海駁，一船裝一件。船舶運(yùn)載能力超過(guò)運(yùn)輸總重的2 倍，滿足安全要求。

3 塔墩梁固結(jié)段及鋼-混結(jié)合段支架方案

3.1 功能需求及設(shè)計(jì)思路

塔墩梁固結(jié)段在支架上澆筑。鋼-混結(jié)合段先利用橋面吊機(jī)將01#墩頂鋼梁起吊，精確調(diào)位后，將鋼梁安放在支架上就位，然后在支架上澆筑混凝土梁部分。支架應(yīng)能承受結(jié)構(gòu)自重（含鋼格室內(nèi)混凝土）、施工活載、橋面吊機(jī)自重以及在橋面吊機(jī)起吊01#梁段時(shí)分配到支架上的荷載，并滿足01#鋼梁擱置安放及鋼-混結(jié)合段混凝土梁底模梁系安裝的需求。

3.2 墩頂臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，塔墩梁固結(jié)段支架及鋼-混結(jié)合段支架采用鋼管支架。支架下部排架樁基采用φ820×8mm 鋼管樁，部分立柱樁基采用φ920×10mm，平聯(lián)采用φ426×6 鋼管，斜撐采用2[25a，在立柱頂部橫橋向布設(shè)2HM588×300 型鋼作為主承重梁，01#梁下方主承重梁為2HN900×300，立柱頂部與主承重梁之間設(shè)有卸荷砂箱，主縱梁長(zhǎng)48m（塔墩區(qū)斷開），在主承重梁上順橋向搭設(shè)HM588×300 縱梁，縱梁間距1.25～3m，實(shí)心位置間距1.25m，空腔位置間距2.5m，翼緣板位置間距3m，縱梁共29 根，長(zhǎng)縱梁長(zhǎng)度為32m（塔墩區(qū)斷開），縱梁上橫向鋪設(shè)20#工字型分配梁，鋪設(shè)間距為90cm（橫隔板位置45cm 加密），長(zhǎng)48m（塔墩區(qū)斷開），分配梁上鋪設(shè)模板系統(tǒng)。

3.3 支架施工

鋼-混結(jié)合段支架與塔墩梁固結(jié)段支架同步設(shè)計(jì)、同步施工，現(xiàn)場(chǎng)采用80t 履帶吊配合塔吊搭設(shè)。先施打鋼管樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后安裝柱間平聯(lián)、斜撐，最后吊裝橫梁與縱梁。橫梁與縱梁重量過(guò)大，不能直接吊裝，采用分節(jié)段吊裝、支架頂部拼接的工藝。

4 鋼-混結(jié)合段（鋼梁）吊裝

吊裝施工作業(yè)技術(shù)路線包括：吊裝前準(zhǔn)備工作—起吊工作—梁段初定位—梁段精準(zhǔn)調(diào)位。

4.1 吊裝前準(zhǔn)備工作

4.1.1 橋面吊機(jī)安裝

根據(jù)1#鋼梁的吊重及吊幅，采用兩臺(tái)起吊能力200t 的變幅式橋面吊機(jī)聯(lián)合提升、調(diào)整、安裝鋼箱梁。橋面吊機(jī)主要由底架、前撐桿、后拉桿、吊臂、吊具、起升卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、支頂裝置、后錨固裝置、前移機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、司機(jī)室、安全保障系統(tǒng)等組成[3]。橋面吊機(jī)采用位于塔墩梁固結(jié)段頂面的JCD500 塔吊組拼。

4.1.2 后錨反拉試驗(yàn)

橋面吊機(jī)后錨座焊接加固完成之后進(jìn)行抗拉檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)步驟及方法如下：

（1）吊裝1#梁段時(shí)，后錨座反力最大值105t；

（2）焊接橋面吊機(jī)后錨座，包括拉板、筋板；

（3）加工HM588 反力梁（包括梁下拉板）和千斤頂下方墊墩，反力梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算受力，最大應(yīng)力為85.1MPa，滿足要求；

（4）安裝墊墩、千斤頂，用砂將墊墩底部找平；

（5）安裝HM58 反力梁，并將下方拉板與后錨座拉板用銷軸連接；

（6）啟動(dòng)千斤頂油泵送油，反頂HM588 反力梁，保持兩臺(tái)千斤頂受力對(duì)稱加力，單頂反力控制為52.5t；

（7）反拉過(guò)程中注意觀測(cè)后錨座，如有焊縫撕裂或埋件松動(dòng)應(yīng)立即回油卸荷。

4.1.3 施工安全檢查

檢查內(nèi)容包括：一是對(duì)橋面吊機(jī)錨固系統(tǒng)、千斤頂系統(tǒng)、吊索具系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等逐項(xiàng)檢查；二是填寫《鋼箱梁吊裝前檢查表》，簽發(fā)《鋼箱梁吊裝令》；三是選擇梁段吊裝作業(yè)的有利天氣條件（橋面高程處陣風(fēng)風(fēng)速不超20m/s），與海事部門取得聯(lián)系并確認(rèn)后，運(yùn)梁船運(yùn)輸梁段至起吊位置拋錨定位，運(yùn)梁船定位誤差不超過(guò)±1.0m，避免梁段吊裝時(shí)發(fā)生較大擺動(dòng)。

4.2 起吊工作

4.2.1 當(dāng)運(yùn)梁船定位完成后，將橋面吊機(jī)的吊具下放至運(yùn)梁船上鋼箱梁頂面。

4.2.2 用橋面吊機(jī)上的變幅機(jī)構(gòu)提升吊具到預(yù)定位置，并在已安裝完畢的梁段邊緣與將要起吊的梁段邊緣留出200mm 的起吊空間。

4.2.3 將橋面吊機(jī)吊具與吊耳的完成銷接。

4.2.4 啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，使吊具的吊耳受力，根據(jù)事先計(jì)算的鋼箱梁重心位置，調(diào)節(jié)吊具的微調(diào)油缸，保證鋼箱梁被吊起時(shí)處于水平狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)誤后方可起鉤。每個(gè)梁段正式提升前均進(jìn)行靜載和動(dòng)載試車，調(diào)試起重機(jī)剎車系統(tǒng)[4]。

4.2.5 起鉤時(shí)要平穩(wěn)，當(dāng)鋼箱梁要脫離運(yùn)輸船時(shí)，起吊緩慢加速，使箱梁迅速離開船體，以免由于載荷減小船只隨水流有相對(duì)位移發(fā)生碰撞。

4.2.6 長(zhǎng)行程提升中，可能會(huì)由于卷?yè)P(yáng)的速度差引起梁塊傾斜，只需某一卷?yè)P(yáng)機(jī)停一下即可恢復(fù)水平。當(dāng)梁塊升至橋面時(shí)，通過(guò)開動(dòng)任一卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)整梁塊橫橋向水平，提升梁與已安裝梁段基本水平。起吊過(guò)程中跟蹤監(jiān)測(cè)橋面吊機(jī)各部位及后錨。

4.3 梁段初定位

當(dāng)1#梁段起吊至梁底超過(guò)支架頂面后，通過(guò)變幅機(jī)構(gòu)調(diào)整梁段縱向里程，通過(guò)微調(diào)吊架上的油缸調(diào)整梁段縱坡；使用手拉葫蘆進(jìn)行橫向軸線調(diào)整，滿足要求后，橋面吊機(jī)緩慢落鉤，將1#梁段落于支架的擱置墊墩上，完成梁段的初定位。

4.4 梁段精確調(diào)位

鋼-混結(jié)合段是鋼箱梁的初始梁段，其位置偏差對(duì)主梁整體線形影響較大，應(yīng)按照監(jiān)控指令對(duì)1#鋼梁進(jìn)行精確調(diào)整。梁段精確調(diào)整系統(tǒng)由基座與三向千斤頂組成，三向千斤頂由一臺(tái)150t 主千斤頂和3 個(gè)平移千斤頂組成，基座頂面與主千斤頂之間設(shè)有四氟滑板，主千斤頂油缸與鋼箱梁底板之間設(shè)有鋼板和硬橡膠墊塊。

在1#梁段支點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置共布置4 套三向千斤頂。先用150t 主千斤頂頂起梁段，調(diào)整高程及縱坡，然后用平移頂縱（橫）向頂推主頂帶動(dòng)鋼箱梁進(jìn)行平面位置調(diào)整。梁段精確調(diào)整是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，在測(cè)量的指揮下，反復(fù)調(diào)整方可達(dá)到設(shè)計(jì)及監(jiān)控方要求[5]。精確調(diào)位符合監(jiān)控要求后，將梁段自重荷載轉(zhuǎn)移到鋼支墩上，主千斤頂卸荷，并將梁段臨時(shí)焊接在鋼支墩上，防止梁段在施工過(guò)程中位移。

5 鋼-混結(jié)合段（混凝土）施工

5.1 鋼筋、模板施工

1#鋼梁吊裝就位后，即可進(jìn)行鋼-混結(jié)合段混凝土梁鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力波紋管的安裝，施工工藝同邊跨混凝土箱梁。

5.2 混凝土施工

5.2.1 配合比

結(jié)合段是受力特殊部位，一方面要求混凝土具有抗裂增韌的性能；另一方面又要求混凝土具有良好的使用性能，降低收縮，保證鋼-混結(jié)合段的填充、澆筑密實(shí)。根據(jù)以往大橋經(jīng)驗(yàn)采用C55 大流態(tài)微膨脹聚丙烯纖維混凝土，能很好地滿足混凝土的防裂要求和密實(shí)性。

5.2.2 混凝土澆筑

箱梁混凝土整幅一次澆筑完成，分層澆筑；橫橋向從箱梁中心線向翼緣區(qū)依次對(duì)稱澆筑。澆筑方式為：

（1）從主塔側(cè)頂板澆筑孔布料，澆筑底板，在底板澆筑孔位置和端頭通氣孔位置利用附著式振搗器振搗，保證混凝土密實(shí)且與鋼箱梁緊密貼合；

（2）底板澆筑完成之后，從頂板澆筑孔、腹板澆筑孔布料，澆筑橫隔板及腹板，從箱梁中心線向翼緣區(qū)依次對(duì)稱澆筑，從頂板澆筑孔和腹板澆筑孔利用插入式振搗器振搗，在分界板、腹板位置利用附著式振搗器振搗；

（3）腹板及橫隔板澆筑完成之后從頂板澆筑孔布料，插入式振搗器配合附著式振搗器振搗確保混凝土密實(shí)，完成頂板澆筑；

（4）澆筑完成抹平澆筑孔，清除鋼箱梁表面殘留的砂漿、混凝土。

5.2.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成、收漿之后盡快用土工布覆蓋，并灑水保濕養(yǎng)護(hù)。遇到氣溫較低或溫差較大時(shí)應(yīng)在表面加蓋塑料薄膜進(jìn)行保溫，防止混凝土開裂。

5.2.4 孔隙壓漿處理

在混凝土澆筑完成后，要對(duì)鋼格室內(nèi)混凝土進(jìn)行檢查，查看是否密實(shí)，如有空隙，采用高強(qiáng)度壓漿料壓入空隙中，保證鋼混結(jié)構(gòu)填充緊密。注漿孔布置在頂板、腹板及底板，保證注漿的密實(shí)性。

5.3 預(yù)應(yīng)力施工

鋼-混結(jié)合段澆筑完，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且養(yǎng)生7d 后，進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力及剩余的橫向預(yù)應(yīng)力施工。鋼-混結(jié)合段涉及的預(yù)應(yīng)力如下：斜腹板縱向鋼束8 束，15 孔；底板、頂板縱向鋼束84 束，19孔；翼緣區(qū)縱向鋼束8 束，5 孔；橫隔板鋼束6 束，19孔；頂板橫向鋼束3 束，5 孔；總計(jì)鋼束109 束。張拉施工后，按照施工規(guī)范要求進(jìn)行注漿以及封錨工序。

6 鋼-混結(jié)合段施工控制

6.1 鋼箱梁施工測(cè)量控制

鋼箱梁吊裝完成后按照現(xiàn)澆箱梁放樣方法控制該節(jié)段的左、中、右平面位置及鋼箱梁頂面高程。鋼箱梁施工測(cè)量的內(nèi)容及精度都應(yīng)滿足監(jiān)控的要求。在箱梁施工過(guò)程中對(duì)實(shí)際高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如與設(shè)計(jì)值有較大出入時(shí)與有關(guān)部門查明原因后進(jìn)行調(diào)整。

6.2 斜拉索索導(dǎo)管安裝測(cè)量控制

斜拉索索導(dǎo)管分塔端的索套管和梁端的索套管。塔端索套管和鋼錨箱一起安裝，其中M01 索套管有部分需提前預(yù)埋。安裝時(shí)主要測(cè)量控制現(xiàn)場(chǎng)定位，塔端索套管的定位應(yīng)在勁性骨架安裝后放樣定位。梁端索套管的定位要搭設(shè)型鋼平臺(tái)，控制索套管兩端的中心坐標(biāo)。

6.3 預(yù)應(yīng)力體系施工質(zhì)量控制

為保證鋼-混結(jié)合段受力情況滿足設(shè)計(jì)要求，需要保證預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量。在預(yù)應(yīng)力張拉完后，組織第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)預(yù)應(yīng)力體系的錨下有效預(yù)應(yīng)力以及注漿孔的密實(shí)性開展試驗(yàn)檢測(cè)。

7 結(jié)論

第一，通過(guò)對(duì)獨(dú)塔曲面索斜拉橋鋼-混結(jié)合梁段施工控制要點(diǎn)研究，嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，西溪大橋鋼-混結(jié)合段的施工滿足要求；

第二，鋼-混結(jié)合段作為混合梁斜拉橋的關(guān)鍵部位，其結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)都比較復(fù)雜，需要進(jìn)行專項(xiàng)施工方案設(shè)計(jì)以及施工要點(diǎn)研究；

第三，在復(fù)雜的海況、臺(tái)風(fēng)影響等不利條件下的橋梁鋼箱梁安裝施工要有細(xì)致的施工組織方案；

第四，預(yù)應(yīng)力體系的施工質(zhì)量情況關(guān)系著鋼-混結(jié)合段應(yīng)力分布情況，需嚴(yán)格把控施工質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)。