架橋機(jī)在連續(xù)鋼箱梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)

李海運(yùn)

廣東省南粵交通投資建設(shè)有限公司 廣東茂名 525000

摘要：連續(xù)鋼箱梁橋具有跨越能力大、行車舒適等優(yōu)點(diǎn)，在很多工程中的應(yīng)用較為廣泛。本文結(jié)合某大橋工程的施工，詳細(xì)介紹了架橋機(jī)在鋼箱梁橋架設(shè)施工的運(yùn)用，并對(duì)其施工過(guò)程中施工方案的選定以及架橋機(jī)在鋼箱梁橋施工中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述，可為相關(guān)的工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁橋建設(shè)；架橋機(jī)；方案；施工關(guān)鍵技術(shù)

隨著我國(guó)公路和鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，在跨海橋梁和高寬路面建設(shè)橋梁的施工中，在高架路橋的建設(shè)施工中，架橋機(jī)以成為橋梁建設(shè)的主要設(shè)備。在此工程案例施工建設(shè)中，根據(jù)工程既有的場(chǎng)地及環(huán)境約束，以往單一的安裝工藝無(wú)法解決本工程鋼箱梁的安裝難題，如城市高架中較多采用的大噸位吊機(jī)直接吊裝或者頂推滑移等工藝都有其局限性，在該工程基本不適用。通過(guò)多次勘察施工現(xiàn)場(chǎng)及反復(fù)比較論證后，最終決定采用架橋機(jī)進(jìn)行該鋼箱梁橋的施工。在選定施工方案的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合自身多年的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該工程中架橋機(jī)架設(shè)鋼箱梁橋的施工技術(shù)要點(diǎn)展開(kāi)了論述，指出施工過(guò)程中的操作流程，介紹了具體的施工方法，以提升架橋工程的質(zhì)量。

1 工程概況

某大橋，采用3跨一聯(lián)變截面連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，跨徑布置為68.5m+138m+68.5m，分離式雙幅橋，全寬33m單幅主梁采用單箱三室斷面，箱梁梁高在邊墩處2.0m，中墩處6.0m，跨中為2.5m，除墩底直線段、邊跨5m范圍梁高等高外，其余段按二次拋物線變化（見(jiàn)圖1）。

圖1 大橋立面

該橋橫跨與河流呈90°交角，橋位處于河道上口寬約220m，橋址范圍水深為3～4m，河水平均流速在3.00～4.00m/s。河道中地質(zhì)基本為中風(fēng)化泥巖，地基承載力基本容許值確定為[fa0]=800kPa。

2 施工方案選定

鋼箱梁安裝原計(jì)劃采用門式起重機(jī)安裝的方法進(jìn)行施工，安裝前需要在鋼箱梁安裝臨時(shí)支墩外打設(shè)門式起重機(jī)行走平臺(tái)。而河床地質(zhì)為中風(fēng)化泥巖，施工門式起重機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)難度大。

經(jīng)研究采用架橋機(jī)架設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土梁的思路，將鋼箱梁臨時(shí)支墩作為架橋機(jī)的前支腿支撐，架橋機(jī)后支腿支撐在架設(shè)好的鋼箱梁上，在鋼箱梁臨時(shí)支墩上設(shè)置橫橋向軌道，架橋機(jī)的前支腿支撐軌道上，可根據(jù)安裝的實(shí)際情況左、右移動(dòng)，故架橋機(jī)的寬度可采取大于鋼箱梁最大箱室寬度即可，鋼箱梁最大箱室寬度為3.61m，故架橋機(jī)的有效寬度為4.6m即可。

3 架橋機(jī)建造鋼箱梁關(guān)鍵技術(shù)

施工工藝流程如圖2所示。

圖2 鋼箱梁安裝施工工藝流程

3.1 鋼箱梁分段設(shè)計(jì)

3.1.1 節(jié)段劃分

本橋單幅主梁采用三箱截面，鋼箱梁為等寬變高截面結(jié)構(gòu)形式，節(jié)段劃分結(jié)合道路運(yùn)輸條件（途經(jīng)繞山道路及多處隧道）及吊裝方式，根據(jù)分段寬度控制在4m內(nèi)，高度不超過(guò)4m，分段長(zhǎng)度應(yīng)不大于15m，分段噸位控制在50t以內(nèi)的原則，將橋梁縱向劃分為22節(jié)梁段，橫向劃分為3片箱梁和2片挑臂。高度超過(guò)4m節(jié)段在高度方向再水平橫剖以滿足運(yùn)輸要求，全橋左右幅共有20節(jié)水平橫剖梁段，編號(hào)為BZ，B01，B02，Z01，Z02。全橋共計(jì)分280片

吊裝節(jié)段（見(jiàn)圖3）。

圖3 1/2橋梁分段布置

2.1.2 分塊劃分

綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件考慮，每個(gè)節(jié)段又劃分為左中右3個(gè)箱室及2個(gè)翼緣。

考慮到鋼箱梁運(yùn)輸中超高的原因，對(duì)B01，B02，BZ，Z01，Z025類共20個(gè)超高節(jié)段進(jìn)行水平位置橫剖（見(jiàn)圖4）。

圖4 節(jié)段橫剖劃分示意

3.2 水上平臺(tái)布置

根據(jù)鋼箱梁梁體分段，設(shè)置鋼箱梁安裝施工平臺(tái)。施工平臺(tái)采用610mm壁厚10mm的鋼管樁作基礎(chǔ)，然后在鋼管樁上設(shè)置工字鋼作為縱、橫梁，為保證鋼箱梁安裝施工平臺(tái)頂高程（梁底高程）的準(zhǔn)確性，在鋼箱梁安裝施工平臺(tái)橫梁上設(shè)置調(diào)節(jié)短管。鋼箱梁采用縱向劃分為22個(gè)拼裝節(jié)段，現(xiàn)場(chǎng)單幅按照節(jié)段拼裝位置設(shè)置21個(gè)臨時(shí)支墩平臺(tái)，每個(gè)平臺(tái)順橋向由雙排鋼管樁支撐，每排10根，中間8根為鋼箱梁的臨時(shí)支撐系統(tǒng)，外側(cè)2根為架橋機(jī)外側(cè)主桁架縱橫移軌道的支撐系統(tǒng)，比臨時(shí)支墩的鋼管樁要高一個(gè)箱梁的高度，及與鋼箱梁頂面平齊。鋼管樁橫向間距按照鋼箱梁的左右箱室的腹板位置設(shè)置，順橋向間距按照鋼箱梁對(duì)接口的橫隔板位置設(shè)置。

臨時(shí)支墩支撐點(diǎn)設(shè)置在腹板與隔板相交處，支墩上部水平橫梁距離橋底板約600mm，水平橫梁上布置調(diào)節(jié)短管，置放千斤頂對(duì)吊裝節(jié)段的高程及坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，來(lái)保證橋梁線型（見(jiàn)圖5）。

圖5 臨時(shí)支墩布置

臨時(shí)墩鋼管樁橫向連接剪刀撐采用[16。鋼管樁頂設(shè)置700mm×700mm×12mm的鋼板，鋼板上設(shè)置順橋向橫梁，采用5×I36a雙拼工字鋼，橫橋向橫梁采用2×I36a雙拼工字鋼（見(jiàn)圖6）。

圖6 臨時(shí)支墩平臺(tái)橫橋向布置

經(jīng)計(jì)算分析，該臨時(shí)支墩體系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度滿足施工要求。

3.3 架橋機(jī)架設(shè)鋼箱梁

架橋機(jī)采用雙主梁（主梁長(zhǎng)70m），額定起重量為75t+75t。架橋機(jī)柱腳間最大跨距為40m，遠(yuǎn)離吊運(yùn)端的柱腳可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工環(huán)境。

3.3.1 總體拼裝方案

鋼箱梁采用集中工廠加工，每節(jié)段，單分段運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，北岸鋼箱梁存放區(qū)門式起重機(jī)卸車，采用低平板車運(yùn)梁、喂梁，架橋機(jī)按照左中右（右、中、左）箱室的順序架設(shè)在臨時(shí)支墩上，吊裝入位后臨時(shí)鎖定，架橋機(jī)前移，進(jìn)行下節(jié)段的架設(shè)。全橋分邊跨、中跨、邊跨3部分，第1部分邊跨架設(shè)完畢后，按照?qǐng)D紙順序從墩頂BZ段向兩邊對(duì)稱焊接，中間合龍。

3.3.2 鋼箱梁拼裝施工

吊裝相鄰兩節(jié)段間的頂、底板環(huán)縫與腹板環(huán)縫分別錯(cuò)開(kāi)200mm，呈Z字形布置。分段縱縫與節(jié)段環(huán)縫形成十字縫。頂、底板及腹板的縱肋嵌補(bǔ)段長(zhǎng)度均為500mm。現(xiàn)場(chǎng)采用2臺(tái)架橋機(jī)分左、右兩幅同時(shí)按鋼箱梁內(nèi)、中、外箱室順序，由北岸向南岸推進(jìn)。待主梁縱向形成整體，橫向形成單箱三室斷面后，進(jìn)行翼板的安裝，采用汽車式起重機(jī)配合跟進(jìn)安裝兩側(cè)挑臂。

1）現(xiàn)場(chǎng)工裝布置

現(xiàn)場(chǎng)工裝設(shè)置有臨時(shí)支墩平臺(tái)、梁底操作平臺(tái)、施工通道。為解決梁底打磨、貼陶質(zhì)襯墊、焊縫修補(bǔ)、油漆補(bǔ)涂等工作，在每?jī)芍Ф罩g設(shè)置梁底橫移施工小車，小車根據(jù)支墩距離分為8，10，12m3種規(guī)格制造。梁底施工小車循環(huán)使用，小車橫移軌道超出梁段寬度約3m以滿足吊機(jī)移動(dòng)。

2）橋式架橋機(jī)架設(shè)鋼箱梁

鋼箱梁采用橋式架橋機(jī)跨二吊一進(jìn)一方式進(jìn)行架設(shè)。

采用42m架橋機(jī)架設(shè)鋼箱梁，架設(shè)B01，BZ，Z01段時(shí)（每節(jié)段長(zhǎng)度10m），架橋機(jī)可以實(shí)現(xiàn)跨三吊二，即先吊裝BZ段與墩頂預(yù)埋鋼筋和工字鋼臨時(shí)鎖定后，再吊裝B01段，通過(guò)B01段的調(diào)整可以解決累計(jì)誤差以及合攏溫度伸縮的影響。其他調(diào)節(jié)段也同樣吊裝。

3）鋼箱梁節(jié)段吊裝順序

鋼箱梁節(jié)段吊裝順序?yàn)橛杀卑断蚰习吨鹨煌七M(jìn)，定位后臨時(shí)鎖定。由于中墩有預(yù)埋的工字鋼以及鋼筋，設(shè)置3個(gè)調(diào)節(jié)段，所以在吊裝墩頂BZ段時(shí)與B01，Z01稍做調(diào)整，即架橋機(jī)到墩頂位置時(shí)，采用跨三吊二，及先吊裝BZ段，后吊裝B01（Z01）段。鋼箱梁節(jié)段吊裝順序如圖7所示。

圖7 鋼箱梁節(jié)段吊裝順序示意

標(biāo)準(zhǔn)斷面節(jié)段組拼順序：右箱室（橋中側(cè)）→中箱室→左箱室（橋外側(cè)）→左挑梁→右挑梁。

橫剖節(jié)段組拼順序：右箱室下（橋中側(cè)）→中箱室下→左箱室下（橋外側(cè)）→右箱室上（橋中側(cè)）→中箱室上→左箱室上（橋外側(cè)）→左挑梁→右挑梁。

4）鋼箱梁節(jié)段吊裝施工工藝：①調(diào)節(jié)短管的安裝用全站儀在臨時(shí)支墩分配梁上找出調(diào)節(jié)短管安裝的位置及高度，計(jì)算調(diào)節(jié)短管的高度并焊接固定。②檢查調(diào)節(jié)短管的安裝位置，根據(jù)底板設(shè)計(jì)線型，調(diào)節(jié)短管頂鋼板與箱梁底板線型匹配。③測(cè)量沿橋梁縱向方向測(cè)出縱軸線，并偏移至理論上與每個(gè)吊裝梁段上的定位標(biāo)記線相對(duì)應(yīng)的位置，同時(shí)在臨時(shí)支架處做標(biāo)記點(diǎn)。北側(cè)3號(hào)橋臺(tái)上標(biāo)識(shí)出橫向端口位置線。④梁段落位按照梁段定位線落位。⑤檢查與復(fù)測(cè)檢查梁段與定位線的偏差，再用水平儀測(cè)量梁段的高程及軸向定位線的偏差（記錄出各個(gè)方位的偏差）。⑥調(diào)整高程調(diào)整：用4個(gè)50t的千斤頂分別放置在梁段的四個(gè)角的橫隔板的正下方，采用千斤頂調(diào)節(jié)其高程。軸線調(diào)整：在梁段的兩側(cè)安裝臨時(shí)工裝配合千斤頂調(diào)整軸線。按照偏差記錄的數(shù)據(jù)，調(diào)整到相應(yīng)的位置。里程方向調(diào)整：里程方向的調(diào)整與軸線調(diào)整的方法相同，用全站儀測(cè)得移動(dòng)的數(shù)據(jù)，在梁段前后設(shè)置工裝，用千斤頂頂住腹板的位置調(diào)整直到滿足設(shè)計(jì)要求。⑦復(fù)測(cè)復(fù)測(cè)梁段的高程及軸線是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如果沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)值，繼續(xù)重復(fù)上一步的方法直到滿足設(shè)計(jì)要求為原則。⑧梁段固結(jié)架梁時(shí)臨時(shí)調(diào)節(jié)鋼管和鋼梁的焊接，變固結(jié)為滑動(dòng)連接，鋼箱梁的水平變形可以通過(guò)細(xì)微的滑動(dòng)釋放，從而消除鋼箱梁變形對(duì)支架的受力影響。⑨吊裝下一個(gè)梁段由于梁段是匹配制造，所以接口位置基本是吻合。在梁段調(diào)整時(shí)參照前一個(gè)梁段的位置及固定方法調(diào)整周線，控制梁段對(duì)接環(huán)口的尺寸。

3.4 鋼箱梁焊接

鋼箱梁箱室精調(diào)完成，開(kāi)始鋼箱梁箱室焊縫焊接。鋼箱梁箱室焊接根據(jù)焊縫方向主要分為橫向焊縫及縱向焊縫。

3.4.1 橫向焊縫

鋼箱梁橫向焊縫主要為鋼箱梁橫隔板、口子肋豎向焊縫、橫隔板、口子肋上加勁肋水平向焊縫。

鋼箱梁橫隔板、口子肋豎向焊縫為對(duì)接焊縫，焊縫質(zhì)量要求為一級(jí)，采用一面貼陶瓷襯墊，在另一面進(jìn)行單面焊接，雙面成型的焊接方式進(jìn)行施工。

橫隔板、口子肋上加勁肋水平向焊縫為角焊縫，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接。

3.4.2 環(huán)焊縫焊接施工

鋼箱梁節(jié)段吊裝完畢后，進(jìn)行環(huán)焊縫焊接施工，環(huán)焊縫的焊接順序與吊裝方向一致，由北岸向南岸推進(jìn)，為避免梁段焊接收縮、溫差變化、測(cè)量誤差等不確定因素產(chǎn)生的變化影響環(huán)縫焊接，在實(shí)際施工中對(duì)吊裝調(diào)節(jié)段留足余量，在吊裝的3個(gè)調(diào)節(jié)段：B01留100mm，Z01留150mm，B05留100mm，其他梁段放適當(dāng)余量，吊裝鎖定時(shí)進(jìn)行調(diào)整。鋼箱梁半幅完成一半后，進(jìn)行BZ梁段兩側(cè)環(huán)焊縫的對(duì)稱焊接，待全橋貫通后經(jīng)行Z05梁段之間環(huán)焊縫焊接，使梁成為一個(gè)整體。

環(huán)焊縫焊接時(shí)，精確測(cè)量定位，確保鋼箱梁坐標(biāo)及高程滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。如果測(cè)量確定有位移或高程不滿足要求，解出臨時(shí)鎖定，采用千斤頂進(jìn)行豎向及水平方向的位置調(diào)整，就位后鎖定施焊。上杭縣年平均氣溫19.9℃，合龍段焊接溫度控制在20～25℃。焊接順序采用由墩中向兩側(cè)焊接，中間預(yù)留合龍段可以極大地消除焊接應(yīng)力。

3.5 體系轉(zhuǎn)換

3.5.1 拆除臨時(shí)支架

主梁與墩柱采用固結(jié)形式鎖定后拆除支架。拆除支架在充分理論計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)稱、分步、緩慢進(jìn)行施工，為確保橋梁及施工安全。臨時(shí)支墩拆除按如下4步進(jìn)行。

1）先將臨時(shí)支墩（12，10，21，1）上的內(nèi)側(cè)兩排調(diào)節(jié)短管使用150t液壓自平衡千斤頂置換。

2）先將中墩兩側(cè)的臨時(shí)支墩一次性放松，保證中墩受力。

3）分批、一次性拆除邊跨臨時(shí)支墩。

4）中跨臨時(shí)支墩：中跨臨時(shí)支墩拆除時(shí)，按照先進(jìn)行中間臨時(shí)墩的拆除，然后從兩邊向中間拆除的順序進(jìn)行。

3.5.2 體系轉(zhuǎn)換

混凝土鋪裝施工完畢后需進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，變?nèi)邕B續(xù)結(jié)構(gòu)為三跨剛構(gòu)體系，分兩個(gè)部分完成，要求01，02墩同時(shí)施工。

1）第1天溫度較低時(shí)將臨時(shí)墩與主梁頂緊；現(xiàn)場(chǎng)放樣墩頂剩余400mm高鋼板箍，與墩柱焊接，但不與主梁底板連接；

2）第2天溫度較低時(shí)將鋼板箍與主梁底板焊接，焊接完成后，馬上澆筑中墩墩頂混凝土及中橫梁內(nèi)混凝土，使主梁與墩柱固結(jié)，中橫梁內(nèi)混凝土澆筑至鋼梁底板以上2.1m處。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該施工技術(shù)能夠保障工程按時(shí)完成，又保證了平時(shí)河道正常通航，確保施工質(zhì)量和安全，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。但是，相關(guān)的工程設(shè)計(jì)人員仍要對(duì)架橋機(jī)在工程中的施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討，不斷積累架橋機(jī)使用的經(jīng)驗(yàn)，從而不斷改進(jìn)架橋機(jī)的設(shè)置，為祖國(guó)的公路、鐵路橋梁的建設(shè)事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

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