大跨度超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝施工工藝研究

張忠文

（中鐵一局集團(tuán)橋梁工程有限公司，重慶401121）

1 引言

目前，國內(nèi)對于鋼混組合梁懸臂拼裝的方法很多，但沒有大跨度超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝可借鑒施工工藝。該種組合梁體懸臂拼裝類似龍門架設(shè)施工，但由于要在龍門桁架懸臂端架梁，桁架處于懸臂狀態(tài)。本文采用了懸臂結(jié)構(gòu)理論、龍門拼裝施工工藝，研究出了大跨度、超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝施工工藝。

2 工程概況

黃河公路橋主橋為40m+175m+410m+175m+40m 預(yù)應(yīng)力鋼混組合梁斜拉橋。主梁由邊鋼箱、橫梁、小縱梁通過拼接板及高強(qiáng)螺栓形成鋼構(gòu)架，在鋼構(gòu)架上鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線橋面板，現(xiàn)澆濕接縫，與剪力釘形成整體組成鋼-混組合梁體系。主梁全寬38m，邊鋼箱梁長12m，寬2.8m，高3.0m，橫梁長32.7m，高3.0m，寬0.8m。斜拉索錨固在主梁上，如圖1 所示。

圖1 主梁布置圖

3 方案比選

3.1 全回轉(zhuǎn)吊機(jī)懸臂拼裝

3.1.1 方案概述

主梁拼裝采用全回轉(zhuǎn)吊機(jī)懸臂拼裝施工方案。主梁S0、S1、邊跨節(jié)段采用支架法拼裝，S2節(jié)段開始向兩側(cè)對稱采用全回轉(zhuǎn)吊機(jī)逐節(jié)段懸臂，邊跨合龍采用支架法，中跨采用全回轉(zhuǎn)吊機(jī)合龍。如圖2 所示。

3.1.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)

方案優(yōu)缺點(diǎn)包括：（1）吊機(jī)整體質(zhì)量大，施工荷載大，不利施工階段力學(xué)控制；（2）吊機(jī)下走行采用大下盤（走行在邊箱梁上），結(jié)構(gòu)龐大，重量增大，受力更大；（3）吊機(jī)下走行采用小底盤（走行在小縱梁上），增加臨時走道梁加固和臨時錨固，滿縱梁受力要求，增加工序和費(fèi)用；（4）影響濕接縫施工，錨固點(diǎn)必須后移位，增加工序；（5）滿足全方位取梁、安裝工況；（6）工作效率高，安全風(fēng)險較低。

圖2 全回轉(zhuǎn)吊機(jī)懸臂拼裝圖

3.2 龍門吊機(jī)懸臂拼裝

3.2.1 方案概述

主梁拼裝采用龍門吊機(jī)懸臂拼裝施工方案。主梁S0、S1、邊跨節(jié)段拼裝及邊跨合龍同全回轉(zhuǎn)吊機(jī)一致，S2節(jié)段開始向兩側(cè)對稱采用龍門吊機(jī)逐節(jié)段懸臂拼裝，中跨采用龍門吊機(jī)合龍，如圖3 所示。

圖3 龍門吊機(jī)懸臂拼裝圖

3.2.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)

方案優(yōu)缺點(diǎn)包括：（1）兩側(cè)設(shè)置龍門軌道，對地形要求高；（2）施工臨時占地大，費(fèi)用較高；（3）跨度大，高度高，安裝龍門吊機(jī)難度大，安全風(fēng)險較大；（4）只能滿足前端取梁；（5）能滿足全方位安裝工況；（6）工作效率較高，安全風(fēng)險較大[1]。

3.3 節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝

3.3.1 方案概述

主梁拼裝采用節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝施工方案。主梁S0、S1、邊跨節(jié)段拼裝及邊跨合龍同全回轉(zhuǎn)吊機(jī)一致的，S2節(jié)段開始向兩側(cè)對稱采用橋面節(jié)段懸拼提梁機(jī)逐節(jié)段懸臂，中跨采用懸拼提梁機(jī)合龍。具體方案是：在邊箱梁上設(shè)置可移動可錨固懸臂鋼桁架走道，減輕吊機(jī)的自重（100t），解決了吊機(jī)自重大、安裝及使用安全風(fēng)險高、占地大、費(fèi)用多、快捷移動、錨固困難、施工荷載超重的問題。在可移動可錨固懸臂鋼桁架設(shè)走道設(shè)置可移動的橫梁，在橫梁上設(shè)置移動天車，采用不平衡吊機(jī)，能滿足前端、后端、兩側(cè)、橋上、橋下取梁，也能滿足上、下、前、后、左、右安裝，同時也解決了全方位取梁工況和安裝工況。如圖4 所示。

圖4 節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝

3.3.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)

方案優(yōu)缺點(diǎn)：

1）邊箱梁上設(shè)置可移動的軌道，節(jié)約材料，節(jié)省施工用地?？v移采用步履式前移，勞動強(qiáng)度低，操作便捷。利用邊箱梁吊點(diǎn)也解決了錨固點(diǎn)難題。

2）在軌道上設(shè)置懸臂鋼桁架體系，降低了高度，減輕吊機(jī)自重，增大臨空面，施工空間大，有利于提高工作效率。

3）滿足全方位取梁工況，喂梁方式也更為簡單。

4）滿足全方位安裝工況，具具有±180°旋轉(zhuǎn)功能、縱橫向傾角調(diào)整功能可實現(xiàn)±3%斜坡調(diào)整，減小了人力調(diào)整。

5）最大限度地減少了操作動作，提高了可操作性，工作效率高，安全風(fēng)險低[2]。

6）鋼桁架形成的不變體系，為施工提供了有效空間，有利于施工質(zhì)量控制。

3.4 方案比選

經(jīng)上述優(yōu)選，主梁拼裝采用節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝施工方案，能夠滿足自重、吊重、施工空間，解決施工荷載超重、安全風(fēng)險等難題，能夠安全高效地進(jìn)行工序轉(zhuǎn)換，同時能夠滿足施工階段梁體受力要求及梁體的拼裝精度，有利于施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度控制。

4 節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝施工技術(shù)

4.1 節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝作業(yè)流程

節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝作業(yè)流程包括：

1）利用大型吊機(jī)在支墩上拼裝S0、S1號2 個節(jié)段，先安裝鋼邊箱、再橫梁、然后小縱梁、橋面板，澆筑濕接縫并進(jìn)行臨時錨固，安裝S1號段斜拉索并進(jìn)行第一次張拉；

2）在S1號段采用大型吊機(jī)對稱安裝節(jié)段懸拼提梁機(jī)；

3）采用節(jié)段懸拼提梁機(jī)對稱進(jìn)行鋼梁架設(shè)、橋面板鋪設(shè)、濕接縫澆筑、橋面張拉、斜拉索掛索及第一次張依次推進(jìn)；

4）邊跨S18用支架法吊機(jī)拼裝，合龍采用節(jié)段懸拼提梁機(jī)合龍，按設(shè)計進(jìn)行配重，合龍后進(jìn)行荷載替換[3]。

4.2 節(jié)段懸拼提梁機(jī)構(gòu)造、工作原理、作業(yè)工況及流程

4.2.1 構(gòu)造

由主桁架、天車（縱移橫梁、橫移天車、吊具）、縱移機(jī)構(gòu)、可調(diào)支撐、錨固結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。

4.2.2 工作原理

主桁架、走行系統(tǒng)及錨點(diǎn)設(shè)計在梁體主要受力體系上，采用多方位喂梁施工，縱移采用步履式前移，通過提梁機(jī)主桁上橫梁的縱向移動和天車的橫向移動來實現(xiàn)提梁及懸拼安裝。

4.2.3 作業(yè)工況及流程

作業(yè)工況分前方取梁、后方取梁、不對稱懸拼、對稱懸拼、合龍5 個工況進(jìn)行鋼混組合梁拼裝。其重難點(diǎn)在于邊鋼箱梁的懸拼。由于邊箱梁的吊點(diǎn)前后左右均不對稱，故設(shè)計65t 不平衡旋轉(zhuǎn)吊具。作業(yè)如下：

1）在邊鋼箱梁通過縱向橫梁調(diào)節(jié)絲杠調(diào)整縱向不平衡力臂?？v向起吊圖如圖5 所示。

2）吊具與邊鋼箱相連，在橫向?qū)⒌蹙呱系霓D(zhuǎn)臂向外旋轉(zhuǎn)180，確保邊鋼箱梁橫向平衡。橫向起吊圖如圖6 所示。

3）起吊到安裝位置，縱橫向的微調(diào)通過斜支撐液壓油缸調(diào)整至邊鋼箱梁安裝姿態(tài)。

4）吊具與鋼箱梁松開前，將轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)回初始位置，并用銷軸固定。

5）起吊對稱邊鋼箱梁時，吊具自動旋轉(zhuǎn)180°即可。

6）起吊對稱平衡物體時或空載進(jìn)，吊具調(diào)整到平衡姿態(tài)?？蛰d狀態(tài)、平衡起吊如圖7 所示。

圖5 縱向起吊圖

圖6 橫向起吊圖

圖7 空載狀態(tài)/ 平衡起吊圖

4.3 S0、S1 號節(jié)段梁施工

S0、S1號節(jié)段梁采用支架法施工，每組6 根630mm×10mm和3 根630mm×10mm 螺旋管樁。經(jīng)最不利工況計算滿足施工要求。采用大型吊機(jī)拼裝S0、S1號2 個節(jié)段。

4.4 S2、S18 號節(jié)段梁施工

4.4.1 節(jié)段懸拼提梁機(jī)安裝與調(diào)試

采用150t 位吊機(jī)按圖4 中所示站位在S0、S1號2 個節(jié)段拼裝節(jié)段懸拼提梁機(jī)。先安裝縱移機(jī)構(gòu)，再安裝主桁架、可調(diào)支撐、錨固系統(tǒng)，然后安裝天車縱移站在距后支腿2m 位置處，最后安裝液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。拼裝完成后，將整機(jī)調(diào)平（用水準(zhǔn)儀檢測），調(diào)試及驗收，合格后方可拼裝梁體。

4.4.2 節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸拼架設(shè)

節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸拼架設(shè)流程包括：

1）拼裝邊箱梁，采用不對稱工況作業(yè)，吊具錨固住邊箱梁后，讓吊具受力，調(diào)整吊具的平衡力臂，使吊物進(jìn)吊后能保證平衡，起吊到安裝位置處，通過吊具調(diào)整油缸調(diào)整邊箱梁姿態(tài)，天車縱橫移對位與已架設(shè)邊箱梁對接，采用沖釘及高強(qiáng)度螺栓錨固，完成邊箱梁的架設(shè)。

2）拼裝橫梁，采用對稱工況作業(yè)，吊具旋轉(zhuǎn)70°，橫梁上平面與邊箱梁上平面齊平后停車。通過縱移天車將外側(cè)兩根橫梁分別吊至8m/12m 2 處位置安裝。吊具旋轉(zhuǎn)20°，通過吊具油缸調(diào)整橫梁姿態(tài)，采用沖釘及高強(qiáng)度螺栓錨固，完成安裝。

3）小縱梁通過橫梁上3t 電動葫蘆起吊對稱安裝，橋面板通過平衡吊具對稱安裝。濕接縫施工起吊通過3t 電動葫蘆。濕接縫混凝土澆筑后等強(qiáng)、張拉，斜拉索掛索、張拉。

4）過孔，橫梁開到整機(jī)后端距后支腿2m 處，松開后錨固，后錨固耳座留在錨點(diǎn)上，用撐桿撐住，只松開錨桿，4 個頂升油缸依次將整機(jī)頂起，通過可調(diào)支撐上的鉤掛軌道脫離墊座3cm 即可，在支撐立柱下方填塞墊板直到填實為止，將頂升油缸收回，由支撐立柱支撐立柱支撐整機(jī)。縱移機(jī)構(gòu)將軌道向前4m。錨固軌道，反方向驅(qū)動油頂，縱移機(jī)構(gòu)向前推行4m。多次重復(fù)使整機(jī)到達(dá)下一架梁站位，錨固整機(jī)，準(zhǔn)備下一孔的架設(shè)。重復(fù)第孔流程完成S2、S18號節(jié)段梁施工架設(shè)。

5 節(jié)段梁邊跨與中跨合龍

梁體合龍順序：先合龍邊跨，再合龍中跨。先合龍兩邊鋼箱，再橫梁，最后小縱梁和橋面板。合龍段吊裝工況和標(biāo)準(zhǔn)梁段一致。邊跨合龍：主梁縱向移動采用2 臺250t 油頂進(jìn)行頂推作業(yè)，頂推到位后進(jìn)行合龍。中跨合龍：根據(jù)將來選定的合龍溫度推算合龍段長度應(yīng)稍微加長，在對合攏段進(jìn)行二次加工。合龍段的拼接，通過臨時拼接板的螺栓孔來確定永久拼接螺栓孔，最后將臨時拼接板換下，安裝永久拼接板，合龍完畢。

6 節(jié)段懸拼提梁機(jī)拆除、橋面系施工及調(diào)索

合龍完成后在橋面上采用25t 吊機(jī)將節(jié)段懸拼提梁機(jī)拆除，直接裝運(yùn)輸車運(yùn)走。再進(jìn)行橋面系施工，最后設(shè)計監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行全橋索力調(diào)整。

7 結(jié)語

綜上所述，針對大跨度超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝施工，研究節(jié)段懸拼提梁機(jī)懸臂拼裝技術(shù)。采用整體臨時支墩、節(jié)段懸拼提梁機(jī)、墩頂臨時錨固裝置等一系列技術(shù)措施，解決全回轉(zhuǎn)吊機(jī)重量大、龍門起重機(jī)不能懸臂施工、不對稱吊點(diǎn)平衡起吊等一系列技術(shù)問題。在黃河橋?qū)嵗校c其他懸拼施工技術(shù)相比，節(jié)段懸拼提梁機(jī)技術(shù)工藝科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)、高效，為類似工程的施工提供了經(jīng)驗。