司法強(qiáng) 黃沛林 陳 華 潘鈞俊 文 楊 胡雪倫

中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204

高架橋發(fā)展至今已有30多年，各項(xiàng)工藝日趨成熟，鋼混結(jié)構(gòu)鋼橋以其抗扭性能好、質(zhì)量輕、易吊裝、空間影響小等優(yōu)點(diǎn)在高架橋的舞臺(tái)上越來越活躍，但關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工關(guān)鍵技術(shù)仍然需要不斷總結(jié)提升[1-4]。

本文以杭州蕭山國際機(jī)場三期項(xiàng)目新建航站樓及陸側(cè)交通中心工程為依托，對(duì)復(fù)雜異形超寬超跨徑高架橋鋼箱梁的分段、加工制作、臨時(shí)支撐架、吊裝組裝和鋼橋卸載等一系列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，以期為同類工程提供施工經(jīng)驗(yàn)與指導(dǎo)。

1 工程概況

杭州蕭山國際機(jī)場（以下簡稱“蕭山機(jī)場”）三期工程建筑面積約67萬 m2，是蕭山機(jī)場T4的改擴(kuò)建工程，作為2022年杭州亞運(yùn)會(huì)基礎(chǔ)配套工程和重要的民生工程被納入浙江省重點(diǎn)工程。航站樓站前高架橋工程為蕭山機(jī)場三期工程的市政配套工程，其中高架橋施工范圍為R2、R4、R5、R7、R8匝道全范圍鋼箱梁及上部附屬結(jié)構(gòu)，高架橋全長約2 277 m，橋?qū)?.0～47.4 m，新建橋梁面積約36 425 m2，其中鋼橋梁面積17 905 m2。

其中R2、R4、R5、R7、R8匝道高架橋的橋梁結(jié)構(gòu)采用30 m左右連續(xù)梁，一般段采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土梁，對(duì)于曲線段、大跨段、支架受限段及基礎(chǔ)受限段采用鋼箱梁，箱梁均為箱室構(gòu)造，橋墩采用獨(dú)柱墩和門架墩、直立柱，基礎(chǔ)全部采用樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)使用年限100 a。

橋梁寬度為7.0、8.5 m的斷面設(shè)計(jì)為單箱單室結(jié)構(gòu)，單側(cè)挑臂懸挑1.35 m；橋梁寬度為11.25、12.00 m的斷面設(shè)計(jì)為單箱雙室結(jié)構(gòu)，單側(cè)挑臂懸挑2.0 m；Pm218—Pm219橋梁寬度為47.4 m，跨徑55.8 m，斷面設(shè)計(jì)為單箱十室結(jié)構(gòu)（圖1）。根據(jù)受力區(qū)段不同，鋼箱梁腹板板厚由跨中14 mm增加至墩頂20 mm，頂板及底板板厚由跨中16 mm增加至墩頂20 mm；普通橫隔板厚12 mm，支點(diǎn)橫隔板厚20 mm。頂板主要采用U形勁性肋，腹板邊緣及挑臂端部等局部區(qū)域采用I字肋，標(biāo)準(zhǔn)口字肋寬300 mm、高280 mm，板厚8 mm。底板及腹板采用I字肋，根據(jù)母板厚度不同，采用的板厚為12 mm和16 mm。普通橫隔板水平加勁肋為12 mm×100 mm，豎向加勁肋為10 mm×100 mm。

圖1 高架橋鋼箱梁范圍（紅色區(qū)域）

2 工程重難點(diǎn)

2.1 不停航施工挑戰(zhàn)大

部分高架橋位于南、北保通道路及現(xiàn)有的高架橋貫通處，是蕭山機(jī)場的“自古華山一條路”，交通量非常大，覆蓋區(qū)域廣，不停航運(yùn)行給加工、運(yùn)輸、吊裝和焊接等帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2.2 地基條件惡劣臨時(shí)支撐困難

Pm219—Pm221段鋼箱梁所跨區(qū)域地下有地下通道和自來水、排污、電纜、光纜等管線，Pm208—Pm210段鋼箱梁處于新建高鐵區(qū)上方，吊機(jī)需要站在高鐵區(qū)頂板上作業(yè)，臨時(shí)支撐需要管線和頂板支撐位置調(diào)整和加固。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)焊接難度大

鋼箱梁工程根據(jù)運(yùn)輸及吊裝分段，焊接量巨大，且許多焊縫必須在橋面箱室內(nèi)完成，施工條件苛刻，同時(shí)對(duì)焊接質(zhì)量要求高，需要進(jìn)行γ射線檢測。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 加工方案

R2、R4、R5、R7、R8等5條匝道鋼箱梁跨徑及橋?qū)挷坏?，通過綜合考慮運(yùn)輸路線及現(xiàn)場場地、安裝方案等實(shí)際因素選定“分段制作、現(xiàn)場組拼”的加工方案。

鋼箱梁制作時(shí)，工廠采用分段總裝反造法，橋長、橋?qū)挿较蚓ヅ渲圃?，由于鋼箱梁梁段尺寸較大，在廠內(nèi)制造完成、預(yù)拼裝合格后，將梁段轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場起吊區(qū)域，現(xiàn)場拼裝采取正拼。工廠反拼梁總寬在20 m內(nèi)的，加工廠場地條件滿足，鋼箱梁在設(shè)定的分段位置斷開并采用卡碼板將各個(gè)節(jié)段的頂、底、腹板等連接，組裝時(shí)整體組裝、拼裝，焊接完成后打開卡碼板分段運(yùn)輸至現(xiàn)場；箱梁總寬在20 m以上的，加工廠場地條件不滿足，整體分為2大段進(jìn)行總拼，第1大段拼裝完成后留置一小段基準(zhǔn)段，作為第2大段的拼裝基準(zhǔn)。

工廠加工預(yù)拼裝鋼箱梁加工制作流程為：胎架制作→頂板安裝→中腹板安裝→隔板安裝→側(cè)腹板安裝→懸挑隔板安裝→梁身頂板安裝→懸挑頂板安裝。

3.2 分段方案

3.2.1 分段原則

1）縱向分段控制位置：墩頂及各控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)①為邊墩處支座中心，控制點(diǎn)②為中墩處支座中心，控制點(diǎn)A為橫隔板處，控制點(diǎn)B為橫向加勁處。

2）縱向分段控制原則：縱向分縫距離控制點(diǎn)①、②不小于5 m（橫梁范圍按橫梁處分段控制原則執(zhí)行），距離控制點(diǎn)A不小于0.5 m，距離控制點(diǎn)B不小于0.25 m。腹板、頂板、底板分縫應(yīng)錯(cuò)開0.25 m，不得在同一位置分縫。

3）橫向分段控制原則：頂板（橋面板）橫向分縫距離挑臂根部盡可能不小于1 m，橫向分縫距離支座中線盡可能不小于1 m。分縫處，腹板、頂板、底板分縫應(yīng)錯(cuò)開0.1 m，不得在同一位置分縫。底板分縫應(yīng)優(yōu)先考慮位于2道底板縱向加勁肋中點(diǎn)。在條件許可的情況下，橫向分縫應(yīng)盡可能保留完整箱室。

4）橫梁處分段控制原則：端橫梁范圍（邊跨梁端5 m左右范圍）、中橫梁范圍不得進(jìn)行橫向分段。

5）跨中不允許分段，可在1/4→1/3跨中分段。

3.2.2 鋼箱梁具體分段

1）根據(jù)加工廠到施工現(xiàn)場的距離、構(gòu)件運(yùn)輸車運(yùn)輸寬度和長度等因素，選擇構(gòu)件的分段長度為23 m左右，最長不超過25 m，寬度在4.2 m左右，最大不超過4.5 m。

2）根據(jù)以上原則，以Pm219—Pm221段為例，共計(jì)分為45個(gè)節(jié)段，其中最重節(jié)段質(zhì)量為63.8 t（圖2）。

圖2 Pm219—Pm221平面分段示意

3.3 臨時(shí)支架方案

根據(jù)鋼箱梁節(jié)段自重及現(xiàn)場場地條件，臨時(shí)支撐胎架采取100 t標(biāo)準(zhǔn)支撐胎架（規(guī)格分為6 m和3 m這2種）＋調(diào)整段胎架組合方式，現(xiàn)場支撐胎架組合方式根據(jù)鋼箱梁距離地面高度進(jìn)行組合，綴條與主肢之間、上下標(biāo)準(zhǔn)節(jié)均通過高強(qiáng)螺栓連接。調(diào)整段胎架現(xiàn)場制作，高度不超過3 m。根據(jù)各吊裝分段的受力特點(diǎn)和斷面形式，綜合考慮現(xiàn)場的場地環(huán)境，調(diào)整段胎架頂部設(shè)置轉(zhuǎn)換梁，轉(zhuǎn)換梁連接下部2～3組支撐胎架，保證支撐胎架整體穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)換梁規(guī)格為HW200 mm×200 mm×8 mm×12 mm，轉(zhuǎn)換梁上部放置調(diào)節(jié)支撐（HW200 mm×200 mm×8 mm×12 mm）和頂撐板（Pl20 mm×300 mm×300 mm），胎架下部支撐在路基箱上，路基箱規(guī)格為2.2 m×2.2 m×0.2 m。臨時(shí)支架在路邊要導(dǎo)行并設(shè)置防撞裝置，如水馬或錐形桶。

3.4 吊裝組裝方案（以Pm219—Pm221段鋼箱梁為例）

本工程鋼箱梁為單箱多室結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)分段鋼箱梁一側(cè)有縱腹板，另一側(cè)無縱腹板剛性較弱，鋼箱梁分段在吊裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大變形，為此必須對(duì)每個(gè)分段鋼箱梁無縱腹板側(cè)進(jìn)行箱體加固，采用∠75 mm×5 mm和PL250 mm×10 mm斜向支撐（圖3）。

圖3 鋼箱梁橫向加固示意

根據(jù)Pm219—Pm221所處的地理位置及吊裝施工環(huán)境，橫向分段最大寬度為4.18 m，縱向最大長度為24.1 m。

Pm219—Pm221段鋼箱梁距離地面12.7～16.0 m，胎架設(shè)置在鋼箱梁的分段處，Pm219—Pm220之間分段位置，縱向分段處設(shè)置了10組支撐胎架，橫向分段處設(shè)置3組支撐胎架，Pm220—Pm221之間分段位置，縱向分段處設(shè)置了6組支撐胎架，橫向分段處設(shè)置3組支撐胎架，具體胎架設(shè)置如圖4所示。

圖4 支撐胎架平面布置

Pm220—Pm221之間胎架設(shè)置時(shí)，由于下部位置存在東西聯(lián)絡(luò)通道，支撐胎架設(shè)置時(shí)，與通道的側(cè)墻避開500 mm以上。

根據(jù)鋼箱梁的分段質(zhì)量和吊裝高度，現(xiàn)場擬選用250 t履帶吊吊裝，39 m主臂，長跨鋼箱梁最大質(zhì)量為63.8 t，履帶吊在跨中吊裝作業(yè)，作業(yè)半徑為14 m；短跨鋼箱梁最大質(zhì)量為34.9 t，履帶吊在跨外吊裝作業(yè)，履帶吊作業(yè)半徑為20 m。以上2種情況均可滿足吊裝要求，其余鋼箱梁吊裝時(shí)，履帶吊作業(yè)半徑為14～20 m，均可滿足吊裝。

鋼箱梁縱向分段的安裝順序?yàn)椋簶蚨仗幎藱M梁→Pm219—Pm220之間的鋼箱梁→Pm220—Pm221之間的鋼箱梁。對(duì)于軸線之間的鋼箱梁，先安裝長跨后安裝短跨。

Pm220—Pm221之間鋼箱梁吊裝時(shí)，由于短跨區(qū)域下方為東西聯(lián)絡(luò)通道，履帶吊吊裝在長跨區(qū)域站位，吊裝短跨鋼箱梁，并與通道邊保留6 m以上的距離。

焊接順序?qū)附幼冃斡幸欢ㄓ绊?，焊接順序?yīng)遵循先焊約束大部位后焊約束小部位、焊接方向一致、多層同順序、兩側(cè)交替焊接、對(duì)稱施焊等原則進(jìn)行。

4 結(jié)語

鋼箱梁橋作為鋼橋的一類，應(yīng)用范圍較廣，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)的研究討論具有廣泛的借鑒意義。蕭山機(jī)場三期項(xiàng)目通過結(jié)合現(xiàn)場工況及不停航要求對(duì)各類關(guān)鍵技術(shù)方案策劃實(shí)施，工程實(shí)現(xiàn)快速建造，完美履約。