岳集互通區(qū)鋼箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)探討

趙培松

(河南中原高速股份有限公司,河南鄭州 450000)

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岳集互通區(qū)鋼箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)探討

趙培松

(河南中原高速股份有限公司,河南鄭州 450000)

摘要:依托岳集互通AK0鋼箱梁大橋工程,對(duì)鋼箱梁分段、加工、運(yùn)輸、吊裝及臨時(shí)支撐施工等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,同時(shí)提出了現(xiàn)場(chǎng)交通管制方案。實(shí)踐表明,鋼箱梁分段吊裝與安裝的施工工藝符合工程施工過程的安全要求,可提升匹配精度和成橋線形質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:橋梁;互通區(qū):鋼箱梁;吊裝;施工技術(shù);交通管制

1 工程概況

濟(jì)南至祁門高速公路永城至利辛安徽段跨泗宿高速匝道橋鋼箱橋工程,其中AK0+834.900大橋長(zhǎng)461 m,分為五聯(lián),橋跨布置為3 m橋臺(tái)+4×25 m現(xiàn)澆箱梁+3×25 m現(xiàn)澆箱梁+2×40 m鋼箱梁+4×25 m現(xiàn)澆箱梁+4×25 m現(xiàn)澆箱梁+3 m橋臺(tái)。鋼箱橋?yàn)槎?0 m連續(xù)梁形式,采用全焊鋼箱梁,線路與橋梁中心線的平面曲線半徑為600 m,豎曲線半徑為5 000 m。邊、中墩設(shè)2個(gè)支點(diǎn),鋼箱梁全寬13.5 m,鋼箱部分寬9.25 m,兩側(cè)各懸挑2 m。圖1為其效果圖。

圖1 AK0+834.900大橋效果圖

該橋頂板橫向坡度6%,底板水平,3條腹板鉛垂布置;鋼箱梁頂板和底板沿縱向和橫向均設(shè)置T形加勁肋,箱體沿縱向每隔2 m左右設(shè)置一道橫隔板,橫隔板開人孔,支點(diǎn)處設(shè)支點(diǎn)橫隔板并設(shè)豎向承重加勁肋。每?jī)傻罊M隔板之間1 m左右設(shè)置縱腹板豎向加勁肋,橫隔板均按平面曲線徑向布置。鋼箱梁兩側(cè)縱向每2 m左右設(shè)置一道懸臂梁,懸臂梁根部高50 cm,端部高25 cm,其位置與箱內(nèi)橫隔板相對(duì)應(yīng),并在橫隔板對(duì)應(yīng)懸臂梁下翼緣處設(shè)置承壓肋(見圖2)。

圖2 AK0+834.900大橋鋼箱梁的結(jié)構(gòu)

2 工程重點(diǎn)及難點(diǎn)

(1)該鋼箱橋作為超限構(gòu)件,無法整體進(jìn)行制作運(yùn)輸,如何進(jìn)行合理的運(yùn)輸分段,方便現(xiàn)場(chǎng)拼裝和工廠制作是工程實(shí)施的重點(diǎn)。

(2)該橋構(gòu)件運(yùn)輸過程中路途遙遠(yuǎn)且路況難以保證,顛簸之下構(gòu)件如果沒有合理的保護(hù)措施,勢(shì)必發(fā)生變形,給現(xiàn)場(chǎng)拼裝吊裝帶來很大困難,且鋼箱橋不同于普通鋼構(gòu)件,現(xiàn)場(chǎng)矯正難度大。因此,保護(hù)措施尤為重要。

(3)鋼箱橋現(xiàn)場(chǎng)安裝需考慮到現(xiàn)場(chǎng)高速道路的通行、支撐架搭設(shè)等眾多問題。

3 鋼箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)概況制定合理的箱梁分段方案,運(yùn)輸段箱梁停泊至現(xiàn)場(chǎng)拼裝區(qū)域,現(xiàn)場(chǎng)配置2臺(tái)150 t汽車吊將橫向分段單元進(jìn)行地面拼裝、焊接后抬吊至現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)支撐架上,通過千斤頂升降裝置調(diào)整到設(shè)計(jì)位置,再進(jìn)行高空焊接。采取2臺(tái)汽車吊分塊抬吊的施工方法,其優(yōu)勢(shì)在于可減少高空焊接量,避免高空箱梁底板焊縫難以焊接的難點(diǎn),且能大大縮短在高速公路上的鋼箱梁安裝工期,有利于高速公路的正常通車;選擇雙機(jī)抬吊,不采用履帶吊,可大大降低施工措施的費(fèi)用。預(yù)先在鋼箱梁安裝位置下方搭設(shè)安裝高支架,在每個(gè)支架的上部至少設(shè)置4個(gè)160 k N千斤頂升降裝置,用以調(diào)整鋼箱梁的高低及角度,同時(shí)用作鋼箱梁分段接頭的組對(duì)及焊接操作平臺(tái)。施工順序?yàn)橐郎y(cè)控制軸線、高程→澆筑高支架基礎(chǔ)→基礎(chǔ)面引測(cè)高支架安裝定位軸線→安裝高支架→引測(cè)箱梁底控制高程→調(diào)整鋼箱梁底標(biāo)高→安(吊)裝箱梁→箱梁安裝焊接→面層油漆。

3.1 鋼箱梁分段

為保證鋼箱梁分段能夠運(yùn)輸,其高度和寬度不宜超過4 m,長(zhǎng)度不宜超過18 m,構(gòu)件分段重量不宜超過30 t。在運(yùn)輸過程中,由于路途顛簸,如果分段不合理,導(dǎo)致構(gòu)件剛度和設(shè)計(jì)狀態(tài)發(fā)生過大變化,將使分段單元?jiǎng)偠润E降而發(fā)生較大變形。因此,運(yùn)輸分段必須保證合理的剛度。鋼箱橋在工廠制作時(shí)在臺(tái)架上進(jìn)行整體預(yù)拼裝制作,運(yùn)輸單元必須保證工廠裝配的可行性,同時(shí)保證預(yù)拼裝完成后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)能進(jìn)行拼裝、吊裝作業(yè)。

綜合以上要求,考慮到構(gòu)件運(yùn)輸條件,將AK0 +834.900大橋箱梁分為24段,其中橫向分4段,縱向分6段(見圖3)。單元?jiǎng)澐謪?shù)見表1。

圖3 AK0+834.900大橋鋼箱梁分段示意圖(單位:mm)

3.2 鋼箱梁加工與運(yùn)輸

鋼箱梁?jiǎn)卧憾沃圃焱瓿珊?在工廠內(nèi)進(jìn)行連續(xù)預(yù)拼裝,預(yù)拼裝在測(cè)平的臺(tái)架上進(jìn)行,梁段應(yīng)處于自由狀態(tài)。預(yù)拼裝時(shí),必須使板層密貼,并檢查拼接處有無相互抵觸情況。兩相鄰吊點(diǎn)縱距允許偏差為±2 mm,累加長(zhǎng)度允許偏差為±18 mm,梁段中心線與橋軸中心線偏差小于1 mm,梁段匹配接口處小于2 mm,且安裝匹配配件后板面高低差小于1.5 mm。

構(gòu)件在運(yùn)輸及吊裝過程中涂層若有碰損、脫落等,按涂裝要求補(bǔ)涂。加強(qiáng)構(gòu)件保護(hù),要求庫房場(chǎng)地平整、道路暢通、照明清晰、標(biāo)記明顯,堆放應(yīng)成行、成方、成垛。運(yùn)輸過程中,將構(gòu)件裝載在平板車輛上,箱梁頂面朝上,梁底與車板底部的接觸面用30 mm薄木板鋪墊,以提高穩(wěn)定性及避免箱梁在車輛剎車時(shí)前移;箱梁采用四道鋼絲繩(10 t鋼絲繩及5 t手拉葫蘆)捆綁加固,箱梁與鋼絲繩接觸面用10 mm厚橡膠皮作為護(hù)墊,避免鋼絲繩接觸點(diǎn)磨損。

表1 AK0+834.900大橋鋼箱梁分段單元概況

3.3 鋼箱梁吊裝

3.3.1 鋼箱梁安裝

由于高空拼接操作難度大,且存在過多的高空焊接焊縫,仰焊大量存在,質(zhì)量和工期無法保證,現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)盡可能避免過多的高空拼接。橫向分段單元全部在地面拼裝,沿縱向分段整段進(jìn)行吊裝?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地在路基上寬度較小,現(xiàn)場(chǎng)拼裝場(chǎng)地必須保證,拼裝寬度不得大于13 m,如單邊路面寬度無法滿足要求,則臨時(shí)鋪設(shè)鋼板,下部設(shè)置支撐保證拼裝寬度。根據(jù)吊裝單元重量,選擇2臺(tái)150 t汽車吊進(jìn)行抬吊作業(yè)。由于汽車吊臨時(shí)租賃方便,且可以更好地保護(hù)路面,選擇汽車吊進(jìn)行安裝。

使用150 t汽車吊進(jìn)行80 m箱梁分段單元1、2、3、4地面拼裝、焊接。在高速公路路面上滿鋪竹膠板提供拼裝用場(chǎng)地,使用2臺(tái)150 t汽車吊進(jìn)行單元1、2、3、4整體雙機(jī)抬吊。其余箱梁分段單元的施工過程與箱梁分段單元1、2、3、4類似。鋼箱梁吊裝至既定位置后,若位置與設(shè)計(jì)位置存在誤差,需對(duì)鋼梁吊裝位置進(jìn)行細(xì)部精確調(diào)整。調(diào)整按照先平面位置再高程的順序進(jìn)行。

(1)平面位置的精確調(diào)整。1)前后位置的調(diào)整(順橋向)。后點(diǎn)位置的調(diào)整:在安裝完畢的鋼梁與待進(jìn)行調(diào)整位置的鋼梁的箱室內(nèi)兩側(cè)腹板上各焊接2個(gè)受力點(diǎn),在2個(gè)受力點(diǎn)間安裝10 t平三套,通過調(diào)節(jié)平三套上的緊固螺扣完成鋼梁后點(diǎn)位置的調(diào)節(jié)。前點(diǎn)位置的調(diào)整:在待調(diào)整位置鋼梁的箱室內(nèi)表面底板和前方雙排36a工字鋼上各焊接2個(gè)受力點(diǎn),受力點(diǎn)間同樣安裝10 t平三套,用于前點(diǎn)位置的調(diào)整。2)左右位置的調(diào)整(橫橋向)。在承載鋼梁分段的36a工字鋼上焊接一個(gè)千斤頂反力點(diǎn),安裝20 t千斤頂,通過千斤頂?shù)捻斖屏ν瓿射摿鹤笥椅恢玫恼{(diào)整。如施工中因?yàn)槠渌蛩赜绊懰椒较虻恼{(diào)整,則在36a工字鋼上方加墊四氟滑板,減少摩擦力,便于鋼梁水平方向的調(diào)整。

(2)垂直方向的調(diào)整。在鋼梁分段經(jīng)過水平方向的調(diào)整后,進(jìn)行垂直方向的調(diào)整。通過4臺(tái)20 t千斤頂來調(diào)整,千斤頂放置在支架體系八三墩上方(不能直接接觸梁板),在液壓桿上放置1塊(20×20 ×2)cm鋼板塊,調(diào)整時(shí)進(jìn)行精密測(cè)量,達(dá)到要求后加入鋼墊片及鋼楔,要求在每個(gè)腹板處均設(shè)置墊片。鋼梁位置調(diào)整完畢后,在梁體兩側(cè)及兩端的平臺(tái)上焊接限位板,用以固定梁體。

3.3.2 鋼箱梁支撐架設(shè)

支撐架結(jié)構(gòu)為格構(gòu)式,尺寸為1.5 m×1.5 m,計(jì)算高度按最大高度8 m計(jì)算。如圖4所示,格構(gòu)立柱采用圓管?108×8,直腹桿和斜腹桿采用圓管?45×4;臺(tái)架頂部設(shè)置H形鋼桁架,桁架高度1 m,桁架弦桿及腹桿采用熱軋H形型鋼。鋼材采用Q235鋼,其設(shè)計(jì)強(qiáng)度F=215 N/mm2。經(jīng)計(jì)算,格構(gòu)柱的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均符合臨時(shí)支墩要求。

4 現(xiàn)場(chǎng)交通管制方案

按照吊裝箱梁段時(shí)吊裝一側(cè)不允許通過車輛的原則,在箱梁不同分段施工過程中實(shí)行車道分流,在保證工程施工的同時(shí),確保高速公路的正常通車及行車安全,同時(shí)保證施工時(shí)只有一側(cè)高速公路需要臨時(shí)管制?，F(xiàn)場(chǎng)交通管制方案如圖5所示。

圖4 鋼箱梁支撐架示意圖(單位:mm)

圖5 交通管制示意圖

5 關(guān)鍵控制點(diǎn)

(1)構(gòu)配件加工成型后,必須在加工廠內(nèi)進(jìn)行試拼裝,拼裝偏差滿足要求后方能運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

(2)為保證構(gòu)件完整無損,順利到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng),鋼箱梁裝載和固定必須慎重考慮。

(3)施工前考慮交通疏導(dǎo)問題,確保施工正常進(jìn)行,同時(shí)保證施工期間車流通暢、交通有序。

(4)對(duì)整體成橋線形進(jìn)行測(cè)量檢查,檢查合格且經(jīng)測(cè)量工程師簽字確認(rèn)后,方能進(jìn)行鋼箱梁卸載。先卸載永久墩邊上的支架,再卸載近跨中的支架千斤頂,要求均勻卸載。

(5)施工中涉及大量焊接作業(yè),現(xiàn)場(chǎng)必須配備必要防火器材,防止火災(zāi)事故。另外,滿堂腳手架下是密集車流,施工中的安全防護(hù)措施必須到位,且支撐體系下部需設(shè)置相應(yīng)的防撞設(shè)施。

6 結(jié)語

岳集互通區(qū)鋼箱梁安裝中所采取的施工技術(shù)解決了復(fù)雜交通環(huán)境下的吊裝難題,避免了既有道路產(chǎn)生交通堵塞,提升了施工效率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益;吊裝施工采用分段分部相結(jié)合的技術(shù),便于開展施工,同時(shí)大大提高了橋梁的匹配精度與成橋線形質(zhì)量,可為同類工程施工提供技術(shù)參考。

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收稿日期:2015-07-22

中圖分類號(hào):U445.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號(hào):1671-2668(2016)02-0175-04