尚寧洲

中國五冶集團(tuán)有限公司 上海 201900

1 工程概況

本橋梁所跨河道兩側(cè)分別為美蘭湖景區(qū)和諾貝爾科技公園，兩個(gè)景區(qū)沒有直接聯(lián)通，減少了游客及附近居民游玩的樂趣，而新建橋梁可縮短美蘭湖、北歐風(fēng)情街與諾貝爾科技公園的距離，可極大提高游客及居民出行及游玩樂趣。橋梁上跨荻涇河，橋位處規(guī)劃河口寬 41.7m。河底標(biāo)高約-1.0m，常水位 2.8m，梁底控制標(biāo)高 6.2m。橋梁跨徑布置為 1-42=42m，橋梁凈寬 4.5m。

本橋采用鋼結(jié)構(gòu)梁拱組合形式，拱肋同時(shí)兼有裝飾效果。拱肋在立面上跨中位置處線型向上延伸，距離跨中7.5m 處反彎至橋梁起終點(diǎn)，猶如展翅騰飛的雄鷹；平面在距離跨中 7.5m 位置向外延伸 2.5m，猶如雙向鉆石平面。拱肋與主梁間采用 10×5cm 的矩形扁鋼相連，扁鋼間距1.0m。在拱肋截面內(nèi)間隔0.3m 布置一道縱向加勁肋。

橋梁上部采用鋼結(jié)構(gòu)梁拱組合形式，箱梁高 0.8m，頂寬 6.6m，底寬 6.3m，拱肋采用 0.6×0.6 的八邊形方鋼結(jié)構(gòu)，主梁與鋼橋面板縱橋向間距 1.0m 設(shè)置一道隔板。拱肋與主梁間采用 10×5cm 的矩形扁鋼相連，扁鋼間距 1.0m。在拱肋截面內(nèi)間隔 0.3m 布置一道縱向加勁肋。下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用輕型埋置式橋臺(tái)，臺(tái)帽寬 1.6m，高 2.0m，背墻厚0.6m；臺(tái)身下設(shè) 1.5m厚承臺(tái)，單個(gè)承臺(tái)接 3 根直徑為 0.8m的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 工程施工難點(diǎn)

（1）本橋位置上下游均有橋梁，輪船浮吊受上下游橋梁跨底標(biāo)高限制不能通過，因此在河面采取輪船浮吊的方式是不可行的。

（2）本橋梁橫跨荻涇，規(guī)劃河道內(nèi)設(shè)置皮劃艇賽道，國際標(biāo)準(zhǔn)皮劃艇賽道單條賽道寬 9m，凈空 3m。為在橋梁跨中預(yù)留 2 條皮劃艇賽道，跨中不設(shè)立墩，因此無法采取河每邊吊裝一跨（24m）的方式吊裝。

（3）本橋一端的北歐風(fēng)情商業(yè)街已建成投入使用，沒有可以讓大型吊車吊裝的工作面，因此只能在公園這側(cè)拼裝和吊裝。

（4）本橋長(zhǎng)度42m，受運(yùn)輸條件限制，只能采取工廠分塊制作、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，現(xiàn)場(chǎng)拼裝需要設(shè)計(jì)制作胎架，既要考慮胎架的地基承載力，也要考慮胎架的精度，以確保橋梁跨度的弧度造型。

（5）本橋梁重約200t，選用最大起吊能力為800t的吊車整體吊裝，吊車自重1200t，因此臨河吊裝場(chǎng)地地基必須經(jīng)過處理，以確保整個(gè)吊裝過程的安全。

（6）吊耳設(shè)置及其加固。橋梁吊裝設(shè)置8個(gè)吊耳，每個(gè)吊耳受力按大于28t，考慮安全因素，在吊設(shè)置吊點(diǎn)腹板兩側(cè)需要加固確保安全。

3 橋梁制作方案

（1）橋梁分段方案?？紤]到橋梁的大件運(yùn)輸?shù)穆肪€、方法與安全措施需要經(jīng)相關(guān)管線管理部門審批同意，結(jié)合本項(xiàng)目的區(qū)域位置及重要性，審批程序麻煩，通過可能性也小。加上本項(xiàng)目42m跨人行橋，采用梁-拱組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁，由箱梁、拱肋及吊桿組成。在場(chǎng)外鋼結(jié)構(gòu)加工廠分段制作完成，分段運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，梁-拱現(xiàn)場(chǎng)拼焊成一個(gè)整體后，再整體吊裝就位。箱梁分成11塊加工（縱向分段、橫向不分段）、拱肋分成6段加工。

（2）橋梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝場(chǎng)地的地基處理。鋼結(jié)構(gòu)橋梁在現(xiàn)場(chǎng)分塊拼裝成一個(gè)整體。拼裝場(chǎng)地對(duì)于場(chǎng)地平整度及地基承載力也有一定要求，淺層填土結(jié)構(gòu)松散，含水量較高，拼裝工作區(qū)域范圍采用16t壓路機(jī)碾壓分層碾壓，低洼處用級(jí)配混凝土渣塊分層回填、碾壓密實(shí)，密實(shí)系數(shù)不小于0.97，經(jīng)碾壓后拼裝區(qū)域地面承載力不小于70kPa。然后鋪設(shè)5.5m×1.5m×0.14m路基箱，路基箱鋪設(shè)好再按照?qǐng)D1尺寸，拼裝區(qū)域澆筑10cm的混凝土，確保拼裝場(chǎng)地不受下雨影響。

圖1 拼裝場(chǎng)地平面圖

（3）橋梁拼裝胎架制作。橋梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝需要在胎架上進(jìn)行，在路基箱（5.5m×1.5m×0.14m）上安裝HW200×200×8×12型鋼立柱，立柱間距4m,高度1.5m～2.2m，立柱十字支撐與路基箱可靠焊接，見圖1所示。鋼梁立面線型中需計(jì)入鋼梁預(yù)拱度（按結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值+1/2 人群荷載頻遇值撓度 考慮），跨中預(yù)拱度設(shè)置為30mm。在調(diào)解支撐點(diǎn)高度與控制拼裝焊接施工中考慮，橋底調(diào)節(jié)的支撐面設(shè)置鋼板擱承受重量，防止橋底板的損傷，詳見圖1。

（4）橋梁拼裝胎架驗(yàn)算。采用3D3S Design 2022.0軟件對(duì)型鋼立柱的承載力進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算滿足使用要求，計(jì)算過程略。

（5）橋梁拼裝。在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，經(jīng)監(jiān)理、總包單位檢查合格后方可運(yùn)輸出廠。橋梁在現(xiàn)場(chǎng)拼裝按照中間往兩側(cè)的方向進(jìn)行拼接，每塊拼裝完成后先進(jìn)行平整度檢查，拼接縫隙寬度及水平度檢查，橋梁垂直與水平中心線的距離與設(shè)計(jì)圖紙尺寸誤差進(jìn)行對(duì)照，經(jīng)監(jiān)理初驗(yàn)合格后進(jìn)行點(diǎn)焊連接，以此類推，拼接好全部橋梁。聯(lián)合監(jiān)理、設(shè)計(jì)、總包單位對(duì)橋梁拼接質(zhì)量、尺寸進(jìn)行全方位檢查，檢查合格后方可進(jìn)行焊縫滿焊工作，焊縫滿焊也是從中間往兩端進(jìn)行施焊?，F(xiàn)場(chǎng)使用半自動(dòng)實(shí)芯焊絲二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊(GMAW)為主要焊接方法，焊條電弧(SMAW)、藥芯焊絲二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊(FCAW-G)為輔助焊接方法。焊接材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能應(yīng)與母材相匹配。焊縫金屬的性能必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)定值。對(duì)于兩種不同等級(jí)的鋼材相焊時(shí)，焊材按低等級(jí)的鋼材進(jìn)行選用。

（6）吊耳設(shè)置。橋梁吊裝采用800t吊車處設(shè)置8個(gè)吊耳，考慮受力角度不大于30度，每個(gè)吊耳受力按大于28t（192/8/0.86=27.9t）考慮。橋梁箱梁腹板下厚16mm，考慮安全因素，采用在吊設(shè)置吊點(diǎn)腹板兩側(cè)焊接鋼板（800×500×20），防止拉力撕裂箱梁板[1]。

（7）橋梁拼裝質(zhì)量安全保證措施。1）定位焊焊縫所采用焊接材料及焊接工藝要求應(yīng)與正式焊縫的要求相同。2）拼裝胎架的地基承載力必須滿足設(shè)計(jì)要求，并做好排水措施。避免因下雨導(dǎo)致地基不均勻沉降，引起胎架變形，從而導(dǎo)致橋梁變形。3）現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)采取的腳手架操作平臺(tái)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)繪制平面圖、立面圖、剖面圖，以及拉結(jié)支撐及必要的細(xì)部節(jié)點(diǎn)圖，編制專項(xiàng)方案經(jīng)批準(zhǔn)后方可實(shí)施。4）派駐質(zhì)量檢查人員和監(jiān)理在加工廠監(jiān)督制作質(zhì)量，原材料進(jìn)入加工廠必須經(jīng)駐廠質(zhì)量員和監(jiān)理驗(yàn)收方可使用，構(gòu)件出廠前須經(jīng)過駐廠質(zhì)量員和監(jiān)理檢驗(yàn)合格并見證焊縫探傷合格后出廠。5）拼裝前對(duì)工人必須提前做好技術(shù)交底，質(zhì)量控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵尺寸務(wù)必讓工人掌握，并加強(qiáng)過程控制，上道工序未經(jīng)驗(yàn)收合格，不得進(jìn)入下一道工序施工。6）現(xiàn)場(chǎng)焊縫滿焊后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)，不合格的焊縫必須清除并重新焊接。7）拼裝完成后建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位、檢測(cè)單位共同驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行吊裝。

4 橋梁吊裝方案

（1）吊裝機(jī)械的選擇。本項(xiàng)目橋梁吊裝最重的橋梁結(jié)構(gòu)重量為192t。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用徐工800t履帶吊拼裝成型一次性吊裝到位。由于受場(chǎng)地條件限制，需要選用兩種工況來先后吊裝。1）吊車面向制作場(chǎng)地從制作胎架上吊起橋梁時(shí)受場(chǎng)地限制，吊車后面不能加超起配重，因此選擇后配重=0時(shí)，主桿選用72m主臂，在回轉(zhuǎn)半徑為15m的時(shí)候可以吊306t，可以滿足履帶懸吊重物允許負(fù)荷額度工作的要求。在此工況下，吊車把橋梁從制作場(chǎng)地制作胎架上緩緩吊起，旋轉(zhuǎn)至吊車主臂面向橋墩方位，然后增加超起配重，進(jìn)入下一個(gè)工況來吊裝[2]。2）800t履帶吊車超起SHB工況，后配重=430，超起半徑22m，800t履帶吊主桿選用72m主臂，在回轉(zhuǎn)半徑為47.15m的時(shí)候可以吊225t，可以滿足吊裝橋梁到橋墩工作的要求，可參見徐工XGC 型800t-12000tm 履帶起重機(jī)額定起重量手冊(cè)。

（2）吊裝場(chǎng)地地基處理及驗(yàn)算。1）吊裝場(chǎng)地的地基處理。800t吊車對(duì)地基承載力要求很高，原狀地基承載力不滿足要求，需要進(jìn)行加固處理：挖除表層雜填土（約1.5m厚），至第 ②層褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土層，然后采用級(jí)配混凝土碎塊分層回填，每層回填厚度約0.5m，用16t壓路機(jī)分層碾壓密實(shí)，密實(shí)系數(shù)不小于0.97，確保地基承載力≥150kPa，通過土工試驗(yàn)檢測(cè)；表面平整度誤差不得大于1%。地基處理區(qū)域澆筑50mm厚混凝土散水，吊裝場(chǎng)地周圍做好排水溝，確保下雨時(shí)雨水能夠及時(shí)排走，吊裝區(qū)域地基不受雨水浸泡降低地基承載力或引起不均勻沉降。2）路基箱承載力驗(yàn)算。由吊車廠家提供800t履帶吊專配重型路基箱，規(guī)格為6m×2.3m×0.25m，單塊路基箱平均承載力為139.67t（廠家提供）。采用3D3S Design 2022.0軟件對(duì)重型路基箱的承載力進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算滿足使用要求。3）地基承載力驗(yàn)算。根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》，場(chǎng)地平整后標(biāo)高為4.10m(吳淞高程)，第②層褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土層層位穩(wěn)定，埋深適中，土質(zhì)良好，中壓縮性，具有一定的抗壓和抗剪強(qiáng)度，其承載力設(shè)計(jì)值為 80KPa。①：對(duì)②粉質(zhì)粘土層的承載力驗(yàn)算。對(duì)地面總壓力計(jì)算：800t履帶吊自重+吊具吊索重量+橋梁重量= 1183t+2.3t+190t（含吊具）=1375.3t。1.5m厚級(jí)配混凝土塊的應(yīng)力擴(kuò)散角按30度考慮，②粉質(zhì)粘土層受力面積為240m2，土層壓力=1375.3÷240=5.73t/m2，大于②粉質(zhì)粘土層地基土承載力特征值8t/m2，滿足要求。②：對(duì)③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層的驗(yàn)算。根據(jù)地勘報(bào)告，第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，為軟弱下臥層。按履帶起重機(jī)基礎(chǔ)b=4.0m計(jì)；基礎(chǔ)底面至第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層深度h1=4.1m～0.95m=3.15m。h1/b=3.15/4=0.79；根據(jù)上海市《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ08-11-2018）5.2.4條，可不計(jì)下臥層影響。下臥層滿足要求。4）穩(wěn)定驗(yàn)算。吊裝場(chǎng)地鄰近荻涇河7～9m，距離小河溝1m，需對(duì)河道邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，軟件采用同濟(jì)啟明星邊坡穩(wěn)定分析軟件SLOPE1.0列軟件。按吊裝區(qū)域距河道最小距離1m，地基最大反力150kPa進(jìn)行復(fù)核，邊坡穩(wěn)定安全滿足要求。

（3）800t履帶吊現(xiàn)場(chǎng)拼裝。800t履帶吊采取散件運(yùn)輸入場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)拼裝成整體后投入使用，拼裝場(chǎng)地布置見圖2。

圖2 拼裝場(chǎng)地施工平面布置圖

800t吊車單件最大重量44t，最大寬度3.4m，最大長(zhǎng)度13m，采用最大載重量55t的帶鵝頸低平板車。

吊車組裝需要的大型機(jī)械：?jiǎn)渭畲笾亓?4t，采用1臺(tái)200t汽車吊進(jìn)行吊運(yùn)。

800t吊車組裝由廠家及設(shè)備租賃單位負(fù)責(zé)完成，組裝順序嚴(yán)格按說明書實(shí)施。組裝完成后，進(jìn)行大型機(jī)械設(shè)備驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后可投入使用。

（4）模擬吊裝受力分析。采用BIM、3D3S模型下受力分析計(jì)算等軟件進(jìn)行虛擬預(yù)拼裝及吊裝，實(shí)現(xiàn)三維模擬安裝及受力分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)受力及吊耳設(shè)置是否合理。通過模擬分析，現(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)受力及吊耳設(shè)置能夠滿足安全吊裝的要求。

（5）橋梁吊裝。1）800tSHB工況，超起不加配重工況，15m半徑吊起橋梁，將橋梁從制作胎架上緩緩吊起，向左緩緩旋轉(zhuǎn)，直至吊車基本垂直與河流方向。橋梁直到主臂朝向兩個(gè)橋墩連接線中點(diǎn)方向。2）用80t汽車吊給800t履帶吊加超起配重430t，超起配重完成后，800t履帶吊提升橋梁再緩緩爬臂直到把鋼結(jié)構(gòu)橋梁放到橋墩上，詳見圖3。

圖3 超起吊裝示意圖

（6）橋梁吊裝防結(jié)構(gòu)變形措施。鋼結(jié)構(gòu)橋梁吊裝防止在吊裝過程中鋼結(jié)構(gòu)變形，在系桿兩側(cè)水平焊接C10槽鋼加固。C10槽鋼與系桿點(diǎn)焊加固，在吊裝就位穩(wěn)定后拆除。

（7）支座安裝就位及橋梁安裝后的調(diào)整方法。1）支座安裝。①支座中心線定位，橋墩混凝土澆筑預(yù)留好洞，螺栓預(yù)留洞尺寸安裝，（按照支座加工廠提供螺栓間預(yù)留洞）②支座定位固定加固、二次灌漿、養(yǎng)護(hù)、安裝支座，支座頂板預(yù)先焊接在箱梁底部，橋梁吊裝落位調(diào)整位置后，再把上支座與支座頂板焊接。2）橋梁定位。①在混凝土橋敦上放出中心線，每個(gè)橋墩兩側(cè)固定2個(gè)5t葫蘆，備用2個(gè)10t千斤頂。②吊裝橋梁，用留繩調(diào)整橋梁使橋梁中線與橋墩中線一致慢慢落下橋梁，當(dāng)橋墩與橋梁受力觀察吊裝吊重表，吊車受力減輕10t左右，再用葫蘆和千斤頂精確調(diào)整橋梁位置，調(diào)整好后吊車慢慢減力直到吊車不受力。

（8）橋梁吊裝安全措施：1）吊裝的吊索索具的連接方式嚴(yán)格按方案中要求執(zhí)行，本工程為影響較大的工程，計(jì)算時(shí)安全系數(shù)取8倍及以上。2）橋墩上施工平臺(tái)搭設(shè)：用10#槽鋼制作L型支架用膨脹螺栓與在橋墩固定，支架間距不大與2m。在L型支架上鋪設(shè)木跳板，并鋪設(shè)安全繩。3）現(xiàn)場(chǎng)鋼拱橋整體吊裝施工跨越狄涇河河道（不通航）應(yīng)與有關(guān)部門聯(lián)系與批準(zhǔn)。加強(qiáng)吊裝期間現(xiàn)場(chǎng)河道區(qū)域的施工管理方案措施的落實(shí)、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)管理與監(jiān)督。非作業(yè)人員不得進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)與吊裝區(qū)域河道。4）嚴(yán)格檢查吊索具、吊耳等重要材料、部位，執(zhí)行吊裝令制度，確保滿足吊裝安全要求。整橋拼裝完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后方可吊裝。5）橋梁吊裝過程中，橋梁兩端系好安全纜風(fēng)繩，隨著吊車轉(zhuǎn)動(dòng)也引導(dǎo)橋梁慢慢從平行河流方向改為垂直河流方向，轉(zhuǎn)向過程中應(yīng)平穩(wěn)，不得用力猛拽橋梁晃動(dòng)引起吊車晃動(dòng)等不安全行為。

5 吊裝過程中監(jiān)測(cè)監(jiān)控措施

（1）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。吊車場(chǎng)地路基沉降。

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置。1）沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)路基箱體表面。在基準(zhǔn)點(diǎn)位置預(yù)埋鋼板，拆模后焊接“L”型φ12圓鋼，頂部磨圓。2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)穩(wěn)固、明顯，施工中應(yīng)注意對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的保護(hù)。

（3）監(jiān)測(cè)設(shè)備。1）沉降監(jiān)測(cè)采用水準(zhǔn)儀觀測(cè)，水平位移（垂直度）監(jiān)測(cè)采用經(jīng)緯儀觀測(cè)或線錘和卷尺/鋼板尺量測(cè)。2）監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)滿足三等變形測(cè)量的精度要求，具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。3）監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)經(jīng)過校準(zhǔn)或標(biāo)定，且校核記錄和標(biāo)定資料齊全，并應(yīng)在規(guī)定的校準(zhǔn)有效期內(nèi)。

（4）監(jiān)測(cè)方法。變形監(jiān)測(cè)應(yīng)滿足下列要求：1）在較短的時(shí)間內(nèi)完成。2）采用相同的觀測(cè)路線和觀測(cè)方法。3）使用同一儀器和設(shè)備。4）觀測(cè)人員相對(duì)固定。5）記錄相關(guān)的環(huán)境因素，包括工況、溫度、降水等。6）采用統(tǒng)一基準(zhǔn)處理數(shù)據(jù)。

（5）監(jiān)測(cè)頻率。在路基箱鋪設(shè)、履帶吊過程中及吊裝前后進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率如下：1）鋪設(shè)完成初始值、履帶吊空車完成后監(jiān)測(cè)一次。2）試吊完成后監(jiān)測(cè)一次。3）吊裝完成后監(jiān)測(cè)一次。4）吊裝過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每5分鐘監(jiān)測(cè)一次。5）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)變化量較大或速率加快時(shí)，應(yīng)提高監(jiān)測(cè)頻率。

6 結(jié)束語

本項(xiàng)目通過對(duì)跨河鋼結(jié)構(gòu)天橋的制作方案、吊裝方案的比選，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)不能采取浮吊和運(yùn)輸條件受限制的客觀情況，采取了工廠分塊加工，現(xiàn)場(chǎng)拼裝城整體，利用大噸位吊車整體吊裝的施工方式，成功的解決項(xiàng)目施工難題，同時(shí)對(duì)吊裝場(chǎng)地進(jìn)行地基處理并對(duì)地基承載力、路基箱承載力、地基承載力、河道邊坡穩(wěn)定性、現(xiàn)場(chǎng)拼裝場(chǎng)地地基承載力進(jìn)行了驗(yàn)算，滿足安全要求，保證了整個(gè)施工過程的安全。即保證了工期，也降低了成本，對(duì)同類項(xiàng)目也具有一定的借鑒作用。