文 敏

（廣東華隧建設(shè)集團股份有限公司 廣州 510308）

0 引言

鋼箱梁橋梁作為裝配式結(jié)構(gòu)，具有外觀美觀、工廠化制作精度高、現(xiàn)場安裝快捷、回收利用價值高等特點，在城市橋梁中廣泛應(yīng)用?？缥幕z產(chǎn)河流超大鋼箱梁橋施工時，因河道保護范圍內(nèi)不允許施工，現(xiàn)場不具備設(shè)置臨時便橋或臨時工作墩的條件，如何在河道上架設(shè)大跨度、大噸位的鋼箱梁，是要解決的難題。本文通過對鋼箱梁深化設(shè)計、制作質(zhì)量、運輸安全、現(xiàn)場安裝工藝等方面進行技術(shù)攻關(guān)與研究，形成了跨文化遺產(chǎn)河流超大鋼箱梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)，滿足文化遺產(chǎn)河流的的保護要求，確保了工程質(zhì)量與施工安全，提高了施工效率。

1 工程概況

杭州蕭紹運河為國家文化遺產(chǎn)，蕭紹運河橋為地面橋梁，橋梁長為62.53 m，采用簡支鋼箱梁粱結(jié)構(gòu)，單跨58 m，橋面總寬47.5 m，分為東西兩半幅橋，右偏角為112°，東半幅梁寬25.25 m，梁高為2.42～2.80 m；西半幅梁寬22.25 m，梁高為2.46～2.80 m。東半幅：25.25 m=2.5 m（人行道）+2.5 m（非機動車道）+19.75 m（機動車道）+0.5m（鋼護欄）；西半幅：22.25 m=0.5 m（鋼護欄）+16.75 m（機動車道）+2.5 m（非機動車道）+2.5 m（人行道）。

下部結(jié)構(gòu)橋臺為重力式橋臺，基礎(chǔ)采用直徑120 cm 鉆孔灌注樁。橋臺基坑圍護結(jié)構(gòu)退讓遺產(chǎn)區(qū)控制線，0 號橋臺承臺邊緣距市級遺產(chǎn)保護區(qū)最小凈距0.72 m，1 號橋臺承臺邊緣距國家級遺產(chǎn)保護區(qū)最小凈距0.58 m。工程概況如圖1所示。

圖1 蕭紹運河橋工程概況Fig.1 Overview of Xiaoshao Canal Bridge Project

2 鋼箱梁安裝方案比選

本項目河道及其保護區(qū)范圍內(nèi)不允許打設(shè)鋼管樁、灌注樁，也不可設(shè)置臨時便橋或臨時工作墩，導(dǎo)致常規(guī)安裝方式分段吊裝法［1-3］不適用。對可用的頂推法［4-6］、履帶吊整跨吊裝法、架橋機［7］整跨架設(shè)法進行對比分析，如表1所示。

表1 鋼箱梁安裝方案對比分析Tab.1 Comparison and Analysis of Installation Schemes for Steel Box Girders

通過對比分析，選用雙桁架梁液壓步履式雙向架橋機分塊整跨架設(shè)鋼箱梁方案，不需要設(shè)置臨時支墩，安裝方便快捷，作業(yè)安全性高，總體費用相對低。

3 鋼箱梁深化設(shè)計

根據(jù)鋼箱梁的結(jié)構(gòu)形式、安裝設(shè)備負載能力、道路運輸情況以及現(xiàn)場實際情況對鋼箱梁進行分塊劃分，縱向均劃分為3段，橫向東西半幅均劃分為5個梁倉外加2個挑臂。根據(jù)鋼箱梁運輸單元劃分情況，把每跨鋼箱梁分為挑臂單元與箱梁單元形式，如圖2 所示。每個運輸單元由多個單元件組成，主要單元件形式分面板單元件、底板單元件、腹板單元件、橫隔板單元件和支座橫隔板單元件。

圖2 單元結(jié)構(gòu)Fig.2 Unit Structural

東幅（左幅）縱向共分為3 段，分別為A 段19 m、B 段24 m、C 段15 m，橫向劃分5 塊主梁和2 塊挑臂進行制作加工運輸。如圖3所示。

圖3 東幅（左幅）箱梁分段分塊Fig.3 East（Left）Box Beam Segmentation and Block （mm）

西幅（右幅）縱向共分為3 段，分別為A 段19 m、B 段24 m、C 段15 m，橫向劃分5 塊主梁和2 塊挑臂進行制作加工運輸。

4 鋼箱梁加工與運輸

4.1 放樣下料

鋼材在預(yù)處理流水線上完成預(yù)處理工序。根據(jù)不同的板厚采用七輥校平機進行校平，保證鋼板平面度，消除鋼板軋制內(nèi)應(yīng)力。現(xiàn)場采用計算機放樣智能化技術(shù)，對鋼箱梁結(jié)構(gòu)各構(gòu)件進行準(zhǔn)確放樣，繪制各構(gòu)件零件詳圖，作為繪制下料套料圖及數(shù)控編程的依據(jù)。放樣時按工藝要求預(yù)留制作和安裝時的焊接收縮補償量和加工余量［8］。

下料嚴(yán)格按工藝套料圖進行，保證鋼材軋制方向與構(gòu)件受力方向一致。鋼板及大型零件的起吊轉(zhuǎn)運采用磁力吊具，保證鋼板及下料后零件的平整度。鋼板采用數(shù)控等離子切割，大型矩形板在專用下料切割平臺上采用自動切割機一次性下料成形，并同時將焊接坡口開出［9］。

4.2 鋼箱梁加工焊接

4.2.1 鋼箱梁加工焊接總體安排

鋼箱梁焊接分廠內(nèi)焊接和工地焊接兩部分。從總體上看，廠內(nèi)焊接質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)場焊接質(zhì)量，因此盡可能減少現(xiàn)場的焊接工作量是焊接質(zhì)量保證的重要措施［10］。鋼箱梁分段后，大部分焊接工作量在廠內(nèi)完成，僅剩梁段和挑臂的對接縱縫和環(huán)縫需在現(xiàn)場完成。為提高焊接質(zhì)量，施工均采用自動、半自動或焊接機器人焊接工藝，自動、半自動設(shè)備為埋弧自動焊機、埋弧半自動焊機、CO2氣體保護半自動焊機等。

4.2.2 鋼箱梁加工焊接

⑴箱梁面、底板單元件焊接在專用亞船形轉(zhuǎn)胎上進行，橫隔板單元件在平胎架上進行焊接，焊接時采用兩臺焊機對稱施焊，減小變形。

⑵懸臂梁面板單元在平臺上焊接，懸臂梁面板單元及齒形板單元焊接完畢，采用倒裝法在專用胎架上進行總裝，焊接順序：懸臂梁腹板、加勁與面板單元焊接?懸臂梁腹板與側(cè)封板焊接?側(cè)封板與面板內(nèi)側(cè)焊縫?側(cè)封板與底封板外側(cè)焊縫?裝焊其它附零件屬件。

⑶ 梁段分段總裝在總成胎架上采用正裝法進行，裝焊順序為：底板單元件裝焊?裝配中間橫隔板單元?裝配腹板及加勁板→對稱焊接橫隔板與腹板的立角焊縫?對稱焊接橫隔板與底板的平角焊縫?對稱焊接底板與腹板的平角焊縫?裝焊面板單元件焊縫?裝焊其他組合部件。

4.3 鋼箱梁運輸

根據(jù)節(jié)段箱梁特點采用重型牽引車+平板車進行公路運輸。鋼箱梁橫向分塊，沿縱向切開后，除有一個箱體兩側(cè)均有直腹板重心比較對稱外，其余箱體均只有單側(cè)腹板。運輸過程中，對只有單側(cè)腹板的鋼箱梁均采用型鋼支撐進行加固，型鋼支撐采用16 號普通槽鋼交叉式布置。鋼箱梁節(jié)段吊放到運輸車上后，采用手拉葫蘆將鋼箱梁節(jié)段固定在運梁車上，防止其傾倒、滑移造成事故。

4.4 現(xiàn)場二次拼裝

主梁段采用現(xiàn)場二次拼裝，單片整體安裝的工藝。二次拼裝胎架采用C30 混凝土剛性基礎(chǔ)，基礎(chǔ)澆筑時設(shè)置鋼板預(yù)埋件，用于支撐鋼管及調(diào)節(jié)短柱的焊接連接，設(shè)置臨時支墩基礎(chǔ)前需對土路基進行換填壓實處理，地基處理完成后的承載力和地基沉降量需滿足要求。

5 鋼箱梁安裝

5.1 總體安裝順序

采用JQGs320 雙桁架梁液壓步履式雙向架橋機分塊整跨架設(shè)鋼箱梁。JQGs320架橋機主體結(jié)構(gòu)為多段桁架聯(lián)接梁，具有易于拆裝、便于施工現(xiàn)場轉(zhuǎn)移、邊梁橫移一次到位、抗風(fēng)能力大等優(yōu)點，整機重量398 t，整機總裝功率203.8 kW，該型架橋機最大適用縱坡±4%，最大適應(yīng)橫坡±2%，最大適應(yīng)交角45°，跨徑65 m時額定起重量為320 t。本工程鋼箱梁跨徑為58 m，梁高2.6 m，最大重量為200 t，JQGs320架橋機滿足要求。

鋼箱梁主要采用架橋機尾部喂梁的方法進行架設(shè)，先進行左幅（東幅）架設(shè)，后進行右幅（西幅）架設(shè)，具體如圖4所示，鋼箱梁安裝時順序為：①?②?③?④?⑤?⑥?⑦?⑧?⑨?⑩。

圖4 鋼箱梁架設(shè)順序Fig.4 Sequence of Steel Box Girder Erection

5.2 架橋機安裝與過孔

架橋機在河流北側(cè)空地進行拼裝，采用2 臺額定起重量為220 t 的汽車吊配合拼裝架橋機。首先，分別放置好中支腿、前支腿，并將其支撐或臨時固定；接著采用2 臺額定起重量為220 t 汽車吊雙機抬吊的方式整體吊裝兩側(cè)主梁，將主梁放置在主支腿的反輥輪組上，安裝掛輪，固定壓板；將主梁上部三道上橫梁對位安裝并緊固螺栓；吊裝縱行桁車與起重小車；分別安裝桁車及支腿的供電系統(tǒng)，緊固電纜滑線，并安裝操作系統(tǒng)；最后安裝起升機構(gòu)鋼絲繩。

架橋機過孔［11］按下列步驟進行：

⑴架橋機拼裝完畢后，收起尾支腿與臨時支腿，將主梁向前移。

⑵架橋機收起中支腿，將中支腿向前移。

⑶架橋機收起尾支腿，將主梁向前移，使臨時支腿處于南側(cè)橋臺。

⑷架橋機收起前支腿，將前支腿移至南側(cè)橋臺。

⑸架橋機收起中支腿，將中支腿移至北側(cè)橋臺處。

⑹架橋機收起尾支腿與臨時支腿，將主梁前移。

⑺架橋機過孔完成后，將主梁與前，中支腿固定可靠。

5.3 鋼箱梁安裝

第一步：架橋機橫移至存梁區(qū)，此時架橋機前天車與鋼箱梁前吊點連接，鋼箱梁后吊點采用1 臺QAY 400 t汽車吊起吊。對鋼箱梁進行整體起升后，運梁車倒入鋼箱梁后端，運梁車與架橋機前天車同步進行縱移。具體操作如圖5所示。

圖5 運梁車喂梁平面及立面Fig.5 Plane and Elevation of Feeding Beam for Beam Transporting Vehicle（mm）

第二步：待鋼箱梁后吊點縱移至架橋機后天車底部處，架橋機后天車與鋼箱梁后吊點進行連接。

第三步：架橋機前后天車同步縱移，運送鋼箱梁縱移過河。

第四步：架橋機前后天車同步進行橫移，鋼箱梁橫移至落梁位置，進行落梁就位。具體操作如圖6所示。

圖6 架橋機移梁與落梁示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Bridge Erecting Machine Moving and Falling Beams

第五步：架橋機進行整體橫移，橫移至下一塊鋼箱梁進入架橋機尾部位置。

第六步：架橋機主梁整體向后縱移，縱移至架橋機前天車與鋼箱梁前吊點處于同一鉛垂線處。進行上述步驟1～4 進行下一片梁板安裝，直至完成左幅鋼箱梁架設(shè)。

第七步：架橋機整體橫移至右幅，采用上述步驟進行右幅鋼箱梁架設(shè)。

第八步：焊接相鄰鋼箱梁塊頂、底板的縱縫，使得單幅鋼箱梁形成一個整體。

首件鋼箱梁現(xiàn)場架設(shè)如圖7所示。

圖7 首件鋼箱梁架設(shè)完成Fig.7 First Piece of Steel Box Girder Erection Completed

6 結(jié)語

針對跨文化遺產(chǎn)河流超大鋼箱梁橋施工時存在的不能在河道及其保護范圍打樁或安裝臨時支墩的難題，通過將一般用于高架橋梁施工的架橋機引入地面橋施工，實現(xiàn)了免臨時支架安裝超大鋼箱梁，同時輔以鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計技術(shù)與智能化制造技術(shù)，保證了工程質(zhì)量與施工安全，提高了施工效率，保護了跨文化遺產(chǎn)運河。