非通航河道采用龍門吊安裝斜拉橋鋼箱梁的施工技術(shù)

周 林 許天能 葉舒書

1 工程概況

1.1 大橋主橋工程簡介

廣東省某市政景觀斜拉橋，主橋主跨（跨度100m）采用Q345qc鋼材預(yù)制箱梁，主橋邊跨（跨度60m）設(shè)計為C50現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，其余引橋主梁也均為C50現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土梁。鋼箱梁主梁采用雙邊箱結(jié)構(gòu)，邊主梁采用單箱雙室斷面，拉索錨固區(qū)布置于邊主梁外側(cè)，兩邊主梁通過橫梁和橋面板連接形成整體。

1.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)《廣東某地區(qū)水域景觀設(shè)計》規(guī)劃，橋位處河道寬187.6m，河底設(shè)計高程為4m，設(shè)計常水位為9.5m，設(shè)計最高水位為12.05m，河道設(shè)計為非通航河道。

擬建場區(qū)位于西江北岸沖積平原，主要為淤泥質(zhì)土，承載力低；且具高流變性，易產(chǎn)生滑移破壞，易產(chǎn)生地面不均勻沉降，總體地質(zhì)情況較差。

2 鋼箱梁設(shè)計及龍門吊設(shè)計概況

2.1 鋼箱梁設(shè)計概況

本工程橋梁主橋鋼箱梁截面為42m×2.5m，總長度為81.95m，主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計為雙邊箱結(jié)構(gòu)，邊主梁采用單箱雙室結(jié)構(gòu)。主橋設(shè)計施工體系為“先梁后索”，即先安裝鋼箱梁后，進(jìn)行斜拉索的安裝及張拉，完成大橋的受力體系轉(zhuǎn)換。

2.2 龍門吊設(shè)計概況

龍門吊整機由一個天車組件、主梁、梁連接架、梁座、穩(wěn)定桿、支腿、副支腿、司機樓、均衡桿、下行走輪箱等零部件組成，設(shè)計起重能力70t。

3 鋼箱梁吊裝施工方案比選

結(jié)合本項目的橋梁設(shè)計特點和施工環(huán)境，在前期方案策劃中，主要考慮過如下幾種方案：整體拼裝滑移方案、“釣魚法”分段安裝方案和龍門吊分塊吊裝方案。幾種安裝方案，鋼構(gòu)件縱向分段與橫向分塊均一樣（構(gòu)件由廠家運輸至橋位區(qū)只能采取陸運，運輸條件限制鋼箱梁分塊大?。?。

3.1 整體拼裝滑移方案

先在河道內(nèi)設(shè)置支撐系統(tǒng)，350t汽車吊站位于第四聯(lián)引橋端部進(jìn)行拼裝，拼裝完成一段滑移單元進(jìn)行滑移；然后逐段拼裝、滑移安裝到位。

3.2 “釣魚法”分段安裝方案

吊車先站位于引橋橋面上，按照箱梁橋面分段，先施工靠近引橋支撐體系；安裝第1段鋼箱梁，焊接臨時固定；待第1段鋼箱梁橋面完成后，350t汽車吊上到已完成的第1段鋼箱梁橋面上，再施工第2段鋼箱梁安裝要用的鋼管樁支撐體系，吊裝第2段鋼箱梁橋面，依次完成整體鋼箱梁吊裝施工。

3.3 龍門吊吊裝方案

首先利用現(xiàn)狀河道上游圍堰，下游施工區(qū)域內(nèi)暫時不泄洪間隙進(jìn)行龍門吊鋼管樁及鋼箱梁鋼管樁支撐施工。然后在引橋橋面上安裝龍門吊，將鋼箱梁已分好的塊段掉放置鋼箱梁支撐體系上進(jìn)行焊接拼裝。

3.4 三種方案綜合

（1）龍門吊吊裝施工法。工期：機械使用效率高，安裝工期60d。技措投入：鋼管樁、分配梁、橫向支撐及軌道梁等共計約1314.52t。機械使用：使用一臺60t龍門吊，機械進(jìn)場及租賃使用約60d。機械使用較少，機械使用率較高。成橋線型控制：龍門吊安裝箱體進(jìn)行散裝，吊裝就位后軸線、高程調(diào)整困難較低，有利于線性控制及工期保證。

（2）滑移法。工期：機械使用效率較低，安裝工期80d。技措投入：鋼管樁、貝雷架、連系梁、平臺梁約1138.1t。機械使用：滑移頂推需要一臺350t汽車吊進(jìn)行卸車、拼裝使用80d；滑移設(shè)備使用約80d。成橋線型控制：本橋在1800m半徑平曲線上，坡度2%；鋼梁兩端相差450mm位移，高程上存在1650mm高差，滑移頂推需在拼裝品臺上拼裝成滑移單元后進(jìn)行頂推滑移就位?；茊卧钪丶s400t，就位后線性調(diào)整及高程調(diào)整較困難，工期較長。

工廠里倒是有職工文化站棋牌室之類的東西，但那不是給我們這些打工仔娛樂的，那是應(yīng)付市里領(lǐng)導(dǎo)檢查的。文化站的窗玻璃上貼著有薩達(dá)姆頭像的報紙，門上的銅鎖生了銹，鑰匙磨破了工會主席的枕頭。大晚上的燜在“煙箱子“里，沒有電視看，沒有收音機聽，抽煙抽得嘴麻（不年不節(jié)的我們一般不去網(wǎng)吧。那韓國女人一樣磨叨的網(wǎng)絡(luò)游戲沒完沒了，又臭又長，我們無暇顧及）。我們哥幾個就脫去工裝，把被工帽箍匝得軟塌塌的頭發(fā)捋捋直，換上寬松的短褲，相跟著去逛街。

（3）釣魚法。工期：安裝一段前需打入鋼管樁，隨后預(yù)壓，安裝第一段箱梁，然后依次安裝其他梁段，工期至少90d。技措投入：河道內(nèi)打入鋼管樁、連系梁、分配梁約1328.12t。機械使用：吊裝、卸車及打樁選用一臺350t汽車吊。構(gòu)件焊接時間段，吊車處于閑置狀態(tài)。吊車使用約120d，費用太高。成橋線型控制：吊車行走在主橋鋼箱梁上需鋪設(shè)路基板，不能保證吊車+構(gòu)件+運輸車輛荷載疊加后達(dá)到300t以上，集中荷載作用下鋼箱梁自身變形難以控制，下部樁基不均勻沉降控制難度更大，不利于成橋線型控制及后期拉索張拉。

經(jīng)三種方案比選，龍門吊安裝工期較短，成橋線型可一次性到位，避免二次調(diào)整，機械、技措使用較少，費用較低，推薦龍門吊吊裝方案。

4 鋼箱梁吊裝施工方案

施工方法主要原則是對主橋鋼箱梁進(jìn)行分段工廠預(yù)制，采取陸運方式，龍門吊分段吊裝，如圖1。

圖1 龍門吊吊裝模型示意圖

4.1 鋼箱梁分塊、分段

鋼箱梁分段橫截面箱室分為A、B、C、D及A’、B’、C’、D’個塊體，中間橫梁分為一個單元；橫梁上部面板分為三個單元。縱向分為5段，最長分段長度20.25m，如圖2。吊裝最重構(gòu)件65t（B+C整體吊裝重量），龍門吊起重能力滿足要求。

圖2 鋼箱梁橫向分塊

4.2 鋼箱梁吊裝工藝流程

第一步：引橋橋位拼裝、焊接完成第一段（鋼-混結(jié)合段）塊體B、C后整體吊裝；

第二步：安裝第一段（鋼-混結(jié)合段）塊體A；

第四步：現(xiàn)場配切、安裝第一段（鋼-混結(jié)合段）橫梁；

第五步：安裝第一段（鋼-混結(jié)合段）面板1、2、3；

第六步：按照此安裝流程進(jìn)行第二、三、四段安裝，第五段留有現(xiàn)場配切長度，消除因焊接變形引起的收縮量。

4.3 龍門吊吊裝工況分析

吊裝鋼箱梁采用龍門吊吊裝，龍門吊懸掛兩個鋼絲繩懸掛分配梁，分配梁通過銷軸連接扁擔(dān)梁，扁擔(dān)梁再通過四根鋼絲繩吊裝箱梁。龍門吊上部凈空滿足要求，軌距46m＞箱梁寬度（42m），滿足要求。龍門吊額定吊裝能力為70t，最重吊裝塊體65t，負(fù)載率：93%，滿足要求。

5 鋼箱梁安裝質(zhì)量控制措施

由于受運輸條件限制的影響，鋼箱梁分段、分塊“較碎”，因此造成現(xiàn)場焊接工作量大，現(xiàn)場焊接條件不如工廠，因此本橋梁鋼箱梁安裝質(zhì)量控制至關(guān)重要。主要從以下6個方面控制好鋼箱梁的安裝質(zhì)量：

（1）深化鋼箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，在設(shè)計方同意的情況下，進(jìn)行合理分段分塊。分段分塊原則：一是盡量減少現(xiàn)場的焊接工程量，二是合理設(shè)置焊接位置和焊接坡口形式，盡量避免或減少仰焊工作量（仰焊操作難度大）；

（2）從支撐體系安裝到鋼箱梁吊裝過程嚴(yán)格控制好鋼箱梁現(xiàn)場拼裝精度；

（3）通過工藝評定，對不同形式的焊縫和焊縫設(shè)計要求選擇合理的施焊方法；

（4）控制好現(xiàn)場焊接質(zhì)量，特別是焊接操作手的操作技能必須進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)；

（5）采取一定措施將現(xiàn)場施焊環(huán)境做到最優(yōu)，如防風(fēng)措施、除濕除潮措施等；

（6）選擇合適的氣溫和天氣條件配切安裝合攏段，確保整體安裝精度和成橋線形。

6 結(jié)語

在施工條件受限的情況下，采用龍門吊安裝小跨徑斜拉橋的施工方法，吊裝過程簡易、工期短、質(zhì)量控制較好，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益，可為同類工程施工提供有益的借鑒。