滬昆鐵路改建工程64m鋼桁梁橋原位拼裝施工技術(shù)

趙才華　上海鐵路局上海鐵路軌道交通開發(fā)有限公司

1　工程概況

1.1　主桁概況

杭平申航道滬昆鐵路改建工程位于滬昆鐵路海寧至馬王塘區(qū)間，為在既有滬昆鐵路西側(cè)新建時(shí)速160km普速鐵路繞行線，在滬昆鐵路下DK131+334.950-DK131+400.750（58-59#墩）之間跨杭平申航道，杭平申航道規(guī)劃為Ⅲ級(jí)航道，目前正在改造施工，58-59#墩處現(xiàn)在還是陸地。上部結(jié)構(gòu)采用1-64m鋼桁梁跨越，為有豎桿整體節(jié)點(diǎn)下承式鋼桁梁，節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)度8m，桁高11.6m；主桁節(jié)間設(shè)置人行道欄桿。桁架形式如圖1所示。

圖1　主桁結(jié)構(gòu)形式圖

1.2　橋面布置

圖2　主桁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置圖

兩片主桁間距10.94m，鋼擋碴墻內(nèi)寬8.7m，人行道位于主桁兩側(cè)，主桁外側(cè)設(shè)置避車臺(tái)如圖2所示。

2　總體方案

58#-59#墩間有小河，小河寬度8m左右，周邊為陸地，可以采用支架法進(jìn)行原位拼裝，計(jì)劃在橋下搭設(shè)鋼作業(yè)平臺(tái)，按照吊機(jī)性能工況表和桿件長(zhǎng)重，采用一臺(tái)90t履帶吊直接進(jìn)行桁架橋的拼裝，采用一臺(tái)25t汽車吊配合吊裝?？紤]到地下水位高，地基承載力為100kpa左右，如采用換填處理回填工作量大，并且由于是在杭平申河道內(nèi)回填，以后需要挖除掉，成本較大、處理時(shí)間較長(zhǎng)，因此擬采用φ600×8mm鋼管作為鋼作業(yè)平臺(tái)，在平臺(tái)上順橫橋向各設(shè)置雙拼工56b工字鋼支撐，φ600×8mm鋼管間采用φ250×6mm鋼管焊接形成穩(wěn)定格構(gòu)柱體系。

2.1　鋼桁梁施工流程

鋼桁梁施工流程：鋼桁梁廠內(nèi)制造、運(yùn)輸→布置鋼桁梁拼裝平臺(tái)→平臺(tái)預(yù)壓→鋼桁梁平臺(tái)上原位逐節(jié)拼裝→全橋檢查→落梁→補(bǔ)漆。施工流程詳見圖3～圖5。

圖3　施工鋼桁梁拼裝平臺(tái)

圖4　逐節(jié)間開始拼裝

圖5　完成全橋桿件拼裝及附屬工程

2.2　鋼平臺(tái)的受力計(jì)算

鋼桁架自重724t，考慮施工荷載、工字鋼自重等荷載，按800t計(jì)算。

每根鋼管柱承受的荷載F=800/9/2=44.4×10=444kN

鋼管柱A=3.14/4×(6302-(630-2×8)2)=15624.6mm2

考慮最不利情況時(shí)雙拼工56b工字鋼受力情況（間距8m）

I56b工字鋼的截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)：

鋼管樁允許承載力計(jì)算，按樁長(zhǎng)15m計(jì)，樁端阻力不計(jì)，安全系數(shù)K=2。

經(jīng)檢算，鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)受力滿足拼裝鋼桁梁的要求。

3　鋼桁梁拼裝施工

3.1　鋼平臺(tái)的預(yù)壓

鋼平臺(tái)搭設(shè)完成后，采用水袋壓重進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載按照鋼桁梁自重及施工荷載的1.1倍計(jì)，計(jì)為800*1.1=880t，加載重量依次為荷載的60%、80%、100%，加載重量為預(yù)壓總重的60%時(shí)，停止加載，觀察支架沉降，無沉降后繼續(xù)加載，然后加載至預(yù)壓總量的80%，停止加載，觀察支架沉降，無沉降后繼續(xù)加載至預(yù)壓總量100%，觀察支架沉降。24h觀測(cè)沉降值小于1mm，72h觀測(cè)沉降值小于5mm后，進(jìn)行下一道工序施工。

3.2　桿件拼裝流程

下弦桿拼裝→橋面板拼裝→斜桿拼裝→上弦桿拼裝→橋門及橫聯(lián)拼裝→上平聯(lián)拼裝→依次拼裝完整跨橋（詳見圖6～圖 11）

圖6　下弦桿拼裝　

圖7　橋面板拼裝

圖8　斜桿拼裝圖　

圖9　上弦桿拼裝

圖10　橋門架及橫聯(lián)拼裝　

圖11　上平聯(lián)拼裝

3.3　拼裝質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）桿件拼裝總體按照對(duì)位→貼近→插打沖釘和部分高栓并一般擰緊→吊機(jī)松鉤的步驟來進(jìn)行。

（2）桿件起吊就位后對(duì)孔時(shí)，在栓孔基本重合的瞬間（相錯(cuò)在10mm以內(nèi)）將小撬棍插入孔內(nèi)撥正，然后微微起落吊鉤，使桿件轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)合其它孔眼，弦桿先對(duì)近端孔眼和下端孔眼，斜桿吊成較陡狀態(tài)，待下端對(duì)合后再徐徐降低吊鉤對(duì)合上端。對(duì)合弦桿時(shí)，可用扁鏟式小撬棍引導(dǎo)，必要時(shí)用牽引器或?qū)ф溁嚴(yán)牍?jié)點(diǎn)板內(nèi)。

（3）桿件對(duì)位時(shí)需按孔眼總數(shù)的約50%沖釘均勻分布打入和上足35%的高強(qiáng)度螺栓，并作一般擰緊后方能松鉤。

（4）應(yīng)實(shí)測(cè)環(huán)境條件（溫度、濕度）變化對(duì)高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)和節(jié)點(diǎn)摩擦面摩擦系數(shù)的影響，并及時(shí)對(duì)施擰扳手進(jìn)行標(biāo)定，確保施工過程中不會(huì)出現(xiàn)高栓欠擰和過擰現(xiàn)象。

（5）高強(qiáng)度螺栓的擰緊順序，應(yīng)從釘群中心板件剛度大的部分向不受約束的板邊緣進(jìn)行。高強(qiáng)螺栓初擰完畢后用油漆在螺栓、螺母、墊片及連接板上進(jìn)行畫線標(biāo)識(shí)；初擰后全部螺栓用0.3kg的小錘沿施擰方向逐個(gè)敲擊進(jìn)行初擰檢查，防止漏擰。初擰力矩定為終擰施工力矩的50%，初擰和終擰應(yīng)在同一工作日內(nèi)完成，施擰時(shí)用卡死扳手卡住螺栓頭，防止螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)。

（6）拼裝工作開始后要隨時(shí)觀測(cè)鋼桁梁的空間位置，并及時(shí)進(jìn)行微調(diào)裝配、臨時(shí)固定限位操作。微調(diào)包括：左右、前后分段軸線的微調(diào)；上下高程的微調(diào)；預(yù)拱度的微調(diào)；接口板片的微調(diào)；分段焊接縫隙的微調(diào)等。可采用手壓絲杠千斤頂或鋼碼板、楔形剎鐵同時(shí)進(jìn)行。

3.4　焊接質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）針對(duì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及焊接接頭性能要求，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，作為編制鋼桁梁焊接工藝的依據(jù)。

（2）焊工應(yīng)具有相應(yīng)的焊接資格證，并在有效期內(nèi)工作，焊前對(duì)管理人員、質(zhì)檢人員、焊工進(jìn)行焊接工藝技術(shù)交底，焊前坡口面及坡口兩側(cè)的鐵銹、油污、氧化物等要徹底清理干凈。

（3）弦桿頂板與橋面板及橋面板間橫向?qū)雍缚p均采用單面焊雙面成型工藝，坡口采用V型帶間隙的坡口形式。焊接采用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊與埋弧自動(dòng)焊相結(jié)合的焊接方法，即藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行打底焊接，埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行填充蓋面焊接。

（4）CO2氣體純度不低于99.5%，當(dāng)氣瓶中的壓力≤1.0 MPa時(shí)，須停止施焊，更換氣瓶；焊工應(yīng)嚴(yán)格按照工藝規(guī)定的焊接順序、焊接位置及操作要點(diǎn)進(jìn)行施焊，不得隨意更改。較長(zhǎng)焊縫，采用分段對(duì)稱施焊的原則進(jìn)行，以控制焊接變形；

（5）焊縫施焊后，經(jīng)外觀檢查合格，采用超聲波、X射線、磁粉按規(guī)范要求進(jìn)行無損檢驗(yàn)。

3.5　鋼桁梁拼裝測(cè)量

鋼桁梁拼裝時(shí)，需測(cè)放兩條縱軸線，每條縱軸控制線上標(biāo)出橫向軸線點(diǎn)，一條縱軸測(cè)放于鋼梁上，另一條縱軸線放在拼裝平臺(tái)上，作為鋼桁梁安裝過程中測(cè)量控制點(diǎn)，過程中定期復(fù)測(cè)該控制點(diǎn)，以免平臺(tái)變形誤導(dǎo)施工。測(cè)量時(shí)盡量選擇溫度變化小的日出前或落山后進(jìn)行測(cè)量，力求將溫度、日照對(duì)施工的影響降低到最小限度。

3.6　鋼桁梁拼裝安全措施

（1）按照國(guó)務(wù)院對(duì)危大工程的要求，組織專家對(duì)鋼桁梁拼裝方案進(jìn)行審查，按照方案組織施工。

（2）所有參加拼裝人員必須先進(jìn)行身體健康檢查，年老體弱、患有高血壓、心臟病、癲癇病等人員不得從事高空作業(yè)。

（3）在開始拼裝作業(yè)前，對(duì)特種作業(yè)人員進(jìn)行檢查，必須持證上崗。對(duì)施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底和培訓(xùn)，熟悉拼裝工程內(nèi)容、安裝方法、程序、使用的機(jī)具性能、安全技術(shù)要點(diǎn)和措施，學(xué)習(xí)有關(guān)安全技術(shù)操作規(guī)程和各項(xiàng)安全技術(shù)規(guī)章制度，并嚴(yán)格執(zhí)行。

（4）拼裝工作開始前，按照方案，對(duì)運(yùn)輸和吊裝起重設(shè)備以及所用索具、吊環(huán)、夾具、卡具、纜風(fēng)繩等的規(guī)格、技術(shù)性能進(jìn)行仔細(xì)、全面的檢查或試驗(yàn)，經(jīng)檢查合格方可吊裝。重要構(gòu)件在正式吊裝前，應(yīng)進(jìn)行試吊，檢查各部位受力情況，當(dāng)一切正常，才可進(jìn)行正式吊裝。所有吊裝機(jī)具還應(yīng)定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。專人指揮，信號(hào)清楚、響亮、明確，嚴(yán)禁違章作業(yè)。

（5）高空作業(yè)做好防墜落措施，人員佩戴好安全帽、安全帶，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全網(wǎng)。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過科學(xué)組織、精心施工，杭平申航道64m鋼桁梁橋原位拼裝在45d內(nèi)安全順利完成。通過這一工程的施工，技術(shù)人員對(duì)于鋼桁梁的拼裝工藝和施工要求有了深入地了解，為以后承建類似工程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

[1]江正榮，朱國(guó)梁編著.簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.5.

[2]鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ203-2008.客貨共線鐵路橋涵施工技術(shù)指南[S].中國(guó)鐵道出版社，2008.10.

[3]張發(fā)祥主編.鐵路橋涵工程施工技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.7.

[4]中國(guó)鐵路總公司.Q/CR9211-2015.鐵路鋼橋制造規(guī)范[S].中國(guó)鐵道出版社.2015.6.