舊橋拆除重建條件下鋼箱梁橋吊裝施工技術(shù)

李若濤

（杭州公路工程監(jiān)理咨詢公司，浙江 杭州 310030）

0 引言

目前爆發(fā)式增長(zhǎng)的交通流量及交通荷載下，越來越多的橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的病害，這些病害不僅影響結(jié)構(gòu)的耐久性和使用性，甚至對(duì)結(jié)構(gòu)安全具有很大的威脅。為了保障結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全，就需要花費(fèi)人力、物力和財(cái)力進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能的維持，當(dāng)所需要的管養(yǎng)費(fèi)用非常不經(jīng)濟(jì)時(shí)，就需要對(duì)原有橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除重建，采用新的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行替代，以滿足目前及未來很長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)的交通運(yùn)輸需求。舊橋拆除重建往往要求施工效率高、對(duì)現(xiàn)行交通的影響小，同時(shí)建設(shè)質(zhì)量能夠得到保障。因此，具備工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)快速裝配的鋼箱梁橋，成為諸多重建工程選用的主要結(jié)構(gòu)型式[1]。重建工程的鋼箱梁橋施工主要難點(diǎn)體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)的吊裝施工上，施工的技術(shù)難點(diǎn)與具體應(yīng)用環(huán)境和施工要求等高度相關(guān)。

本文依托余杭104國(guó)道苕溪大橋段整治工程K11+917.600華興立交鋼箱梁施工為工程背景，采用鋼箱梁橋替代原有的老橋。論文分析鋼箱梁吊裝施工的難點(diǎn)和解決對(duì)策，總結(jié)施工中的鋼箱梁的安裝施工技術(shù)，最后分析鋼結(jié)構(gòu)安裝誤差消除方法，保證鋼箱梁安裝的精度和準(zhǔn)確性，為后期橋梁結(jié)構(gòu)性能提供支持。

1 工程概述

杭州市余杭區(qū)104國(guó)道K11+917.600有兩座現(xiàn)狀老橋，為苕溪大橋和華興立交，本次整治工程對(duì)兩座老橋均采用兩邊拼寬改建，和相應(yīng)道路的拓寬改建，其中華興立交中間5跨需要拆除，換成三跨（28.5 m+43 m+28.5 m）的鋼箱梁。

新建橋梁為三跨四箱等截面連續(xù)鋼箱梁，高度為1.5 m，鋼箱梁主體寬 14 m，其中兩側(cè)的挑梁各寬0.875 m，跨中要求鋼箱梁有起拱。鋼箱梁箱體材質(zhì)主要為Q345qC。頂板板厚16 mm、25 mm,箱梁底板一般板厚為 16 mm、25 mm,鋼箱梁頂面設(shè)置2%的橫坡。橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)形式見圖1。

圖1 新建鋼箱梁橋的橫斷面布置（單位：mm）

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙采用臨時(shí)支架加履帶吊吊裝的常規(guī)安裝方法；為了不影響道路的交通通行，吊裝時(shí)對(duì)道路進(jìn)行改道分流。本工程由于集中于華興路與瓶倉(cāng)大道交叉口，作業(yè)位置相對(duì)固定，根據(jù)總體施工安排，鋼箱梁施工在路面工程、基礎(chǔ)及橋墩工程結(jié)束后施工。施工時(shí)先吊裝左幅三跨共14個(gè)箱體，然后吊裝剩下的右幅14個(gè)箱體。單幅橋箱梁安裝時(shí)，先安裝西側(cè)鋼箱梁，然后安裝東側(cè)鋼箱梁，最后安裝中間合攏段鋼箱梁。

2 鋼箱梁安裝的技術(shù)難點(diǎn)及解決對(duì)策

根據(jù)拆除重建橋梁的所在位置及周邊環(huán)境，鋼箱梁的吊裝主要存在施工受交通影響大、梁段尺寸大而運(yùn)輸困難、鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接難度大等技術(shù)難點(diǎn)，根據(jù)這些技術(shù)難點(diǎn)提出了對(duì)應(yīng)的解決措施。

2.1 施工受交通影響大

技術(shù)難點(diǎn)：104國(guó)道苕溪橋段位于華興路與瓶倉(cāng)大道交叉路口，每天的交通量較大，且橋面最大寬度達(dá)到28 m，覆蓋面積廣。根據(jù)交管部門要求，現(xiàn)場(chǎng)道路不能完全封閉，必須保證行人及車輛通行，給吊裝、焊接帶來極大不便。

解決對(duì)策：根據(jù)實(shí)地考察，夜間22：00～次日5：00為道路上車輛較少的時(shí)段，故選擇此時(shí)段進(jìn)行鋼箱梁的吊裝；在施工期間，作好圍護(hù)設(shè)施和交通引導(dǎo)標(biāo)識(shí)并時(shí)刻關(guān)注交通路況，主動(dòng)引導(dǎo)車輛通行；安裝前考察現(xiàn)場(chǎng)，選擇最優(yōu)的起重設(shè)備和運(yùn)輸車輛站位地點(diǎn)，減少對(duì)交通的影響，同時(shí)做好吊裝的前期工作，確保在夜間22：00～次日 5：00之間完成橋段吊裝。

2.2 梁段尺寸大而運(yùn)輸困難

技術(shù)難點(diǎn)：鋼箱梁最大分段尺寸為31.75 m×3 m×1.5 m，屬于超長(zhǎng)構(gòu)件。分段太大在公路運(yùn)輸工程中有可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑不足，分段吊裝時(shí)出現(xiàn)設(shè)備起重能力不足等情況，施工難度較大

解決對(duì)策：充分了解最大分段運(yùn)輸時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑（不小于12 m），考察運(yùn)輸線路，對(duì)可能出現(xiàn)問題的路段進(jìn)行實(shí)測(cè)，然后確定最優(yōu)路線，編制運(yùn)輸方案。根據(jù)分段實(shí)際情況（外形尺寸、重量等信息）合理選擇起重機(jī)械及確定作業(yè)順序。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接難度大

技術(shù)難點(diǎn)：104國(guó)道華興立交鋼箱梁工程為技術(shù)復(fù)雜梁段，為了運(yùn)輸及吊裝需要，分段較多，焊接工作量巨大，許多焊縫必須在橋面箱室內(nèi)完成。

解決對(duì)策：正式施工前首先系統(tǒng)的開展工藝試驗(yàn)、評(píng)定等技術(shù)核定工作，優(yōu)選出合適的焊接工藝；強(qiáng)化組對(duì)焊口工序的核檢，確保交付給焊接施工的接頭組對(duì)質(zhì)量首先符合優(yōu)質(zhì)焊縫的條件；系統(tǒng)的開展工作前對(duì)機(jī)具、焊材、主要輔材、環(huán)境、加熱準(zhǔn)備、坡口質(zhì)量驗(yàn)評(píng)、氣象預(yù)知，對(duì)工藝參數(shù)、技法、層溫、層厚，保溫及附件清理、完善焊后環(huán)境保持等以及內(nèi)在質(zhì)量驗(yàn)評(píng)等技術(shù)管理環(huán)節(jié)，確保本工程焊接質(zhì)量可控。

3 鋼箱梁安裝技術(shù)要點(diǎn)分析

鋼箱梁吊裝整體分為5個(gè)階段：施工準(zhǔn)備、鋼梁吊裝、焊接及檢驗(yàn)、臨時(shí)支架拆除、面漆施工，這其中鋼箱梁吊裝和焊接及檢驗(yàn)兩個(gè)工藝非常關(guān)鍵[2-4]。

3.1 鋼箱梁吊裝工藝要點(diǎn)

鋼箱梁的吊裝施工工藝，主要施工流程見圖2。

圖2 鋼箱梁吊裝施工工藝流程

鋼箱梁的吊裝過程中，為了充分保證施工安全性，需要按照?qǐng)D3的順序進(jìn)行箱梁段的安裝。首先安裝次邊箱，目的是保證安裝過程的安全和穩(wěn)定性；安裝完成次邊箱后隨即進(jìn)行邊箱安裝，并且與次邊箱進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接連接形成整體。通過上述安裝順序，既能夠保證吊裝鋼箱梁的整體安全和穩(wěn)定性，又能夠保證現(xiàn)場(chǎng)焊接操作的空間，提高焊接連接質(zhì)量。

圖3 鋼箱梁段的安裝順序圖示

3.2 現(xiàn)場(chǎng)焊接及檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)焊接總體順序?yàn)椋合群附涌v向?qū)雍缚p，后焊接節(jié)段間環(huán)向?qū)雍缚p。頂板縱向拼接焊縫采用 CO2氣保焊打底、埋弧焊填充蓋面，在氣保焊打底焊接時(shí)采用從中間往兩邊分段退焊法控制焊接變形，每一分段控制在500～800 mm左右，埋弧焊遵循從起弧端向熄弧端焊接的順序。典型焊縫的焊接方法及其要求見表1。

4 鋼箱梁安裝誤差及消除方法

鋼箱梁在安裝過程中，受到諸多因素影響很難保證非常精準(zhǔn)的安裝，而會(huì)存在一定的誤差，因此在施工安裝誤差基礎(chǔ)上，如能有效地消除誤差來源并及時(shí)進(jìn)行處理是非常關(guān)鍵。

表1 典型焊縫的焊接方法及要求

在正常情況下鋼結(jié)構(gòu)安裝誤差來源于：構(gòu)件在吊裝過程中因自重產(chǎn)生的變形、因日照溫差造成的縮脹變形、因焊接產(chǎn)生收縮變形。結(jié)構(gòu)由局部至整體形成的安裝過程中，若不采取相應(yīng)措施，對(duì)累積誤差加以減小、消除，將會(huì)給結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。

針對(duì)以上分析，消除安裝誤差，應(yīng)當(dāng)從安裝工藝和施工測(cè)控兩方面采取以下措施：

（1）安裝過程中，構(gòu)件應(yīng)采取合理保護(hù)措施。由于在安裝過程中，細(xì)長(zhǎng)、超重構(gòu)件較多，構(gòu)件因抵抗變形的剛度較弱，會(huì)在自身重力的影響下，發(fā)生不同程度的變形。為此，構(gòu)件在運(yùn)輸、移動(dòng)、安裝過程中，應(yīng)采取合理保護(hù)措施，如布設(shè)合理吊點(diǎn)，局部采取加強(qiáng)抵抗變形措施等，來減小自重變形，防止給安裝帶來不便。

（2）在構(gòu)件測(cè)控時(shí)，節(jié)點(diǎn)定位實(shí)施反三維空間變形。鋼構(gòu)件在安裝過程中，因日照溫差、焊接會(huì)使細(xì)長(zhǎng)桿件在長(zhǎng)度方向會(huì)有顯著伸縮變形。從而影響結(jié)構(gòu)的安裝精度。應(yīng)此，在上一安裝單元安裝結(jié)束后，通過觀測(cè)其變形規(guī)律，結(jié)合具體變形條件，總結(jié)其變形量和變形方向，在下一構(gòu)件定位測(cè)控時(shí)，對(duì)其定位軸線實(shí)施反向預(yù)偏，即節(jié)點(diǎn)定位實(shí)施反三維空間變形，以消除安裝誤差的累積。

（3）將對(duì)構(gòu)件焊前焊后及施工過程中不間斷測(cè)量控制，觀測(cè)結(jié)果作好記錄上報(bào)監(jiān)理單位。為下道工序做好準(zhǔn)備。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼箱梁橋具有工廠加工精度高、現(xiàn)場(chǎng)安裝裝配便捷的施工特點(diǎn)，具有施工速度快、建設(shè)質(zhì)量高等特點(diǎn)，在舊橋拆除重建中是較好的橋型選擇。論文依托余杭104國(guó)道苕溪大橋段整治工程華興立交鋼箱梁施工為工程背景，系統(tǒng)地總結(jié)了在舊橋拆除重建中鋼箱梁的吊裝施工技術(shù)。首先，分析了鋼箱梁的安裝技術(shù)難點(diǎn)，包括施工受交通影響大、梁段規(guī)格尺度大而運(yùn)輸困難、鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接難度大等問題，總結(jié)了針對(duì)性的解決策略；其次，對(duì)鋼箱梁安裝的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，重點(diǎn)對(duì)鋼箱梁的吊裝工藝和焊接及檢驗(yàn)工藝進(jìn)行了剖析，從而解決了鋼箱梁吊裝施工的關(guān)鍵問題；最后，分析了鋼箱梁安裝中可能出現(xiàn)的誤差及其來源，提出消除安裝誤差的管控措施，保障梁段的安裝施工質(zhì)量。論文對(duì)鋼箱梁吊裝施工技術(shù)的總結(jié)和分析，可以為類似工程的施工提供參考。

[1]盛文珠,鄭奕昀.淺談中小跨徑橋梁拆除重建設(shè)計(jì)方案[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010(3)：78.

[2]呂繼群.某連續(xù)鋼箱梁吊裝施工技術(shù)分析 [J].青海交通科技,2016(5)：95-98.

[3]常大寶.泰州長(zhǎng)江大橋鋼箱梁吊裝施工關(guān)鍵技術(shù)[J].中外公路,2012,32(4)：196-199.

[4]孫建波,朱武華.港珠澳大橋長(zhǎng)節(jié)段鋼箱梁吊裝施工技術(shù)研究[J].中國(guó)水運(yùn)：下半月,2015(4)：196-197.