人行天橋中鋼箱梁施工探討

田 瑛

(太原市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002)

1 社會(huì)背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代人的生活節(jié)奏已呈快速化趨勢，對道路交通行走環(huán)境的純凈化、快速化要求日益增高。為了更好地實(shí)現(xiàn)交通快速化、有效地減少交通事故的發(fā)生率，人行天橋和地下通道已經(jīng)成為保證城市交通順暢和確保行人出行安全的最佳解決方案，人行天橋尤其以施工速度快、對交通干擾少、造價(jià)相對較低而得到更為廣泛的應(yīng)用。

從我市天橋發(fā)展?fàn)顩r來看，老舊天橋以鋼板橋結(jié)構(gòu)居多，存在維護(hù)費(fèi)用高、行走噪聲大、行走穩(wěn)定感低等問題，因而近年來的人行天橋逐步采用了混凝土和鋼結(jié)構(gòu)組合的形式，具體為橋梁在跨越道路主干道的部分采用鋼箱梁上部結(jié)構(gòu)，其余部分采用混凝土樁基、下部結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的上部結(jié)構(gòu)。其優(yōu)勢是既能發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)橋梁自重輕、施工便捷、快速的優(yōu)勢，又降低了橋梁整體的施工及維護(hù)費(fèi)用，加強(qiáng)了行走穩(wěn)定感。

2 工程實(shí)例

就我公司承建的工程來說，雙塔西街上跨濱河?xùn)|路人行天橋和蒙山大街上跨濱河西路立交工程是最為典型的以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主、部分采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)的人行天橋。具體為：

雙塔西街上跨濱河?xùn)|路人行天橋全長238 m，橋面共包括三聯(lián)結(jié)構(gòu)，第一聯(lián)和第三聯(lián)均為混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)，梁高1.5 m、跨徑4×20 m、長度80 m；第二聯(lián)采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，梁高1.5 m、跨徑24 m+30 m+24 m、長度78 m。蒙山大街上跨濱河西路立交工程分為兩個(gè)匝道施工，東接濱河西路，西接蒙山大街。1號(hào)匝道橋全長365 m，共分6聯(lián)布置，除第4聯(lián)為26 m+33 m+26 m鋼箱梁外，其余均為等截面連續(xù)鋼筋混凝土箱梁；2號(hào)匝道橋全長473.5 m，共分8聯(lián)布置，除第4聯(lián)26+32+26為鋼箱梁外，其余均為等截面連續(xù)鋼筋混凝土箱梁。兩座橋梁的墩臺(tái)及基層均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土箱梁采用搭設(shè)支架現(xiàn)澆工藝，鋼箱梁采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼接的方法施工。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 鋼箱梁制作與拼裝

鋼箱梁施工采用工廠內(nèi)分段預(yù)制構(gòu)件、在施工現(xiàn)場吊裝拼接工藝，具體為板單元制造、梁段制造、吊裝上橋、橋上組裝焊接四個(gè)階段。因鋼箱梁作為人行天橋跨越主干道的上部結(jié)構(gòu)主體，需要嚴(yán)格控制其施工過程，以保障人行天橋組裝后整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

鋼箱梁大致由面板、底板、各類腹板、隔艙板、各種型號(hào)肋及肋板等零部件組成，其結(jié)構(gòu)加工制作應(yīng)最大限度的使用機(jī)械操作并利用工裝夾具，避免零散部件參與梁段組裝，以減少手工操作的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)范化、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量穩(wěn)定化，提高構(gòu)件的準(zhǔn)確率及生產(chǎn)效率。

為確保精度和安全，組成箱梁的零部件加工完成后，用加固設(shè)施按縱、橫基線固定就位，按底板→橫、縱隔板→頂板→挑臂塊體→組焊臨時(shí)吊耳、臨時(shí)連接件、附屬結(jié)構(gòu)等順序組裝，逐段匹配組焊為單元梁段。應(yīng)先焊接、涂裝構(gòu)件的隱蔽部位，經(jīng)檢查合格后方可封閉。板材、型材的拼接應(yīng)在組裝前進(jìn)行，構(gòu)件的組裝應(yīng)在部件組裝、焊接、矯正后進(jìn)行。構(gòu)件組裝好后應(yīng)進(jìn)行預(yù)拼裝，預(yù)拼裝時(shí)應(yīng)重點(diǎn)控制橋梁的整體線形、鋼箱梁幾何形狀、尺寸精度和相鄰接口的匹配精確度等，檢查拼裝處是否存在相互抵觸的板單元、影響安裝的焊縫等，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，以確保現(xiàn)場安裝的順利進(jìn)行。梁段預(yù)拼裝檢查合格后，及時(shí)標(biāo)注中心線、控制基準(zhǔn)點(diǎn)、標(biāo)記梁段號(hào)，并留下最后一個(gè)梁段參與下一輪預(yù)拼裝，以保證箱梁施工的整體性。

組裝及預(yù)拼裝工作需在預(yù)先安裝調(diào)試好的拼裝胎架上進(jìn)行，胎架應(yīng)具備足夠的剛度、平整度及承載力，確保使用過程中不發(fā)生變形、沉降。梁段組裝采用正裝法，以胎架為外胎、以橫隔板為內(nèi)胎控制梁段外形結(jié)構(gòu)尺寸，鋼箱梁的縱向線形通過調(diào)整胎架牙板高差來實(shí)現(xiàn)。胎架外設(shè)置獨(dú)立的基線、基點(diǎn)，以便隨時(shí)檢校胎架精度。每輪次梁段下胎后，應(yīng)重新對胎架進(jìn)行檢測，做好檢測記錄，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行下一輪次的組拼。

箱梁在總拼胎架上匹配成型、解體下胎后分別運(yùn)至存放地點(diǎn)，施工時(shí)由運(yùn)輸車運(yùn)至拼裝平臺(tái)。

3.2 鋼箱梁吊裝

鋼箱梁吊裝是人行天橋施工的重中之重，施工時(shí)一定要切實(shí)增強(qiáng)安全意識(shí)，對施工人員和工程監(jiān)理人員強(qiáng)化安全教育，確保各種檢查與測試落到實(shí)處。遇有六級(jí)及以上大風(fēng)或雨、雪天氣禁止從事高處作業(yè)。

在鋼箱梁吊裝之前，要做充分的準(zhǔn)備工作，包括對所需的吊具、吊車等進(jìn)行性能及安全檢查、對吊索的強(qiáng)度進(jìn)行檢查與測試。通常情況下，要求安全系數(shù)辦達(dá)到6～8。鋼箱梁吊離地面10 cm時(shí)，需停吊檢查吊機(jī)和鋼絲繩的綁扎情況，對吊車四腳沉降狀況、箱梁平衡和變形情況進(jìn)行監(jiān)測，無異常后方可繼續(xù)吊裝作業(yè)。

各分段在廠內(nèi)制作完成并檢驗(yàn)后，運(yùn)輸至現(xiàn)場吊裝。運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)鋼箱梁節(jié)段內(nèi)設(shè)置臨時(shí)內(nèi)支撐，防止運(yùn)輸及吊裝過程導(dǎo)致變形。吊裝時(shí)，先吊裝橋墩分段，再吊裝橋跨之間的縱梁。臨時(shí)吊耳設(shè)在面板上，與腹板和橫隔板結(jié)構(gòu)相交對應(yīng)位置，若吊耳不在主隔板上方，焊接吊耳處需要進(jìn)行加固。應(yīng)使各吊點(diǎn)吊索拉力的合力作用點(diǎn)置于梁板的重心以上，使各吊索的匯交點(diǎn)(起重機(jī)的吊鉤位置)與梁板重心的連線和梁板的支座面垂直。

當(dāng)鋼箱梁底部超過安裝標(biāo)高后停止吊鉤上升，稍稍停頓待箱梁穩(wěn)定后再緩慢回轉(zhuǎn)至安裝位置,再次停頓片刻待箱梁穩(wěn)定后緩緩下降。起吊后箱梁在高空的平衡由四根纜風(fēng)繩控制，控制纜風(fēng)繩的人行動(dòng)要協(xié)調(diào)統(tǒng)一、有專人指揮，箱梁下降時(shí)必須穩(wěn)住箱梁并對準(zhǔn)安裝控制線，力求做到一次性準(zhǔn)確落位，盡量避免鋼箱梁的重復(fù)起落。待每跨箱梁全部分段安裝定位后，測量合格再進(jìn)行焊接作業(yè)。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場拼焊

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、焊接方法和焊接順序等因素確定鋼結(jié)構(gòu)的組裝順序、安裝程序，施工措施必須保證鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生永久性變形及成型后的整體穩(wěn)定性。安裝前應(yīng)將連接接觸面、焊縫邊緣30 mm～50 mm范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污等污染物清除干凈，檢查零部件狀況是否符合規(guī)范要求的施工條件，根據(jù)預(yù)拼裝標(biāo)注的中心線和控制基準(zhǔn)點(diǎn)記錄進(jìn)行控制。定位焊所用焊接材料應(yīng)與母材相匹配，并由有合格上崗證書的焊工施焊。

焊接前復(fù)查焊件接頭及焊區(qū)的處理情況，不符合要求處需整修合格后方可施焊。焊接應(yīng)從中間逐漸向外、左右對稱進(jìn)行，以保證構(gòu)件能自由收縮，因而最好采用雙數(shù)焊工同時(shí)對稱施工。焊條使用前須經(jīng)250 ℃左右烘焙2 h后存放在恒溫箱中備用。對焊縫比較集中、剛性較強(qiáng)處應(yīng)仔細(xì)琢磨節(jié)點(diǎn)的焊接順序，編號(hào)后順序施焊，最大限度的降低焊接應(yīng)力。施焊時(shí)焊條、焊劑應(yīng)放在焊條保溫筒中防止受潮。保持焊接環(huán)境有較低的相對濕度，通常情況下不宜高于80%，必要時(shí)可搭防護(hù)棚以確保焊接質(zhì)量。

多層焊需連續(xù)施工，起落點(diǎn)位置應(yīng)相互錯(cuò)開，角焊縫轉(zhuǎn)角處要連續(xù)施焊。每層焊道焊完應(yīng)及時(shí)清理檢查，清除缺陷后再焊下一層焊縫。焊工不得擅自處理焊縫處出現(xiàn)的裂紋，應(yīng)查明原因確定修補(bǔ)工藝后方可進(jìn)行處理。同一位置焊縫返修不得超過二次，超過二次按返工工藝進(jìn)行。組裝后的構(gòu)件自由邊全部用砂輪打磨倒棱后方可進(jìn)入涂裝；采用模夾具組裝拆除時(shí)不得損傷母材，對殘面的焊疤應(yīng)修磨平整。焊接應(yīng)按JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范鋼橋中焊縫檢驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.4 后續(xù)施工

待箱梁連接及施工縫安裝檢驗(yàn)合格后，將鋼箱梁整體落架。落梁是用豎向千斤頂將箱梁舉起，取出墊塊，最后松千斤頂將全梁平穩(wěn)地落在設(shè)計(jì)支座上。落梁應(yīng)做充分準(zhǔn)備工作，使頂起、落梁的時(shí)間越短越好。

復(fù)核全部的橋面線形控制點(diǎn)、確實(shí)滿足圖紙要求后開始卸載工作。卸載時(shí)使用的千斤頂位置應(yīng)縱橫對稱，使鋼箱梁梁體和橋墩蓋梁受力均處于有利部位。所選千斤頂?shù)捻斄凸ぷ餍谐虘?yīng)至少大于使用狀態(tài)的1/3，頂起時(shí)橋墩的墊石與箱梁底必須有保險(xiǎn)裝置。為使落梁后梁的受力狀態(tài)符合自重彎矩和反力，卸載時(shí)應(yīng)以控制支座反力為主，適當(dāng)考慮梁底標(biāo)高。

卸載時(shí)要統(tǒng)一指揮各卸載區(qū)域的操作者，使每一個(gè)墩上千斤頂起落步調(diào)一致、同步均勻、縱向橋墩頂起高度分配合理。卸載過程中要對橋面支撐體系點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的沉降觀測，及時(shí)匯報(bào)各監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)；觀測箱梁頂板上設(shè)置的監(jiān)測點(diǎn)，確保成橋線形準(zhǔn)確。

因鋼箱梁與混凝土箱梁的自重及震動(dòng)頻率不同，為減小使用中由此引起的對橋面鋪裝層的影響，按設(shè)計(jì)要求在鋼箱梁與混凝土箱梁相接部位支點(diǎn)附近的鋼箱室內(nèi)灌注的C40微膨脹混凝土。

4 結(jié)語

雙塔西街上跨濱河?xùn)|路人行天橋是2016年的工程，該工程因施工質(zhì)量優(yōu)異，在驗(yàn)收時(shí)受到業(yè)主及質(zhì)監(jiān)單位的一致好評(píng)。蒙山大街上跨濱河西路立交工程從2017年開工，至今仍在建設(shè)當(dāng)中，有了雙塔西街上跨濱河?xùn)|路人行天橋的施工經(jīng)驗(yàn)，本工程的施工進(jìn)展更加順利，施工質(zhì)量也將更優(yōu)于雙塔西街上跨濱河?xùn)|路人行天橋。

總之，市政道路人行天橋在快車道部位采用鋼箱梁、其余部分采用混凝土箱梁和混凝土下部結(jié)構(gòu)是一個(gè)新的施工趨勢，它既利用了鋼箱梁工程工廠化預(yù)制程度高、施工精度高、施工快捷迅速、對交通干擾小的優(yōu)勢，又結(jié)合了混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、造價(jià)低、維護(hù)費(fèi)用少、造型多變等優(yōu)勢，很有發(fā)展前景。但是鋼箱梁畢竟屬于柔性結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸和焊接作業(yè)不恰當(dāng)?shù)脑挘苋菀自斐山Y(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重的話可能導(dǎo)致拼裝失敗，施工時(shí)需采取恰當(dāng)?shù)拇胧╊A(yù)防這些問題的出現(xiàn)，確保施工質(zhì)量。另外，鋼箱梁在施工過程中，要充分考慮施工的環(huán)境，把握好其施工技術(shù)要點(diǎn)，特別是鋼箱梁的吊裝和焊接作業(yè)，更是安全施工的重點(diǎn)緊抓工序，施工中要尤其重視。

一個(gè)好的工程需要在優(yōu)秀的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，用周全的施工安排、精準(zhǔn)的作業(yè)過程、出眾的施工技能和樸實(shí)的敬業(yè)精神來實(shí)現(xiàn)，筆者僅僅是簡要敘述了施工各階段的要點(diǎn)，希望能給此類工程今后的施工提供一些借鑒。