城市高架橋梁鋼箱梁的吊裝施工技術(shù)探討

趙 軍

（天津?yàn)I海新區(qū)眾達(dá)環(huán)境建設(shè)發(fā)展有限公司，天津 300457）

為了解決交通擁堵的現(xiàn)象，城市大量建設(shè)道路交通，高架橋梁有效解決了多條道路交叉的局面，并可以為城市道路交通進(jìn)行分流。鋼箱梁跨徑可達(dá)上百米，施工周期短，因此廣泛應(yīng)用在高架橋梁施工環(huán)節(jié)，極大地提高了高架施工效率，可以快速跨越既有線路，有效減少了施工對(duì)交通運(yùn)行的影響。吊裝技術(shù)是鋼箱梁施工的重要環(huán)節(jié)，直接影響到鋼箱梁施工工藝質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。

1 工程概況

某互通式立交工程主橋采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，為簡支鋼箱梁，跨越既有高速，平面位于圓曲線上，半徑320m。兩端頭各設(shè)置6個(gè)LNR d570×163規(guī)格的支座。鋼箱梁中心線長度為61.5m，鋼梁寬13.25m，采用三箱單室截面，梁高為3.3～3.7m。

2 吊裝前的準(zhǔn)備

吊裝前的準(zhǔn)備工作直接關(guān)系到吊裝是否成功以及吊裝施工是否安全，因此，在吊裝前必須做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。吊裝前，需要對(duì)地基進(jìn)行加強(qiáng)處理。該案例在既有高速南側(cè)修建100m×60m的吊裝平臺(tái)，平臺(tái)兼作鋼箱梁單片對(duì)接平臺(tái)，采用5%石灰土填筑，厚2m，以保證足夠的地基承載力。

3 鋼箱梁吊裝施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁吊裝方案的確定

考慮到此高速為該區(qū)域交通主動(dòng)脈，車流量大，且跨越處既有高速為橋梁段，為減少對(duì)交通及既有橋梁結(jié)構(gòu)的影響，通過對(duì)頂推、分段吊裝、分片吊裝3個(gè)方案的比選，最終選擇采用1臺(tái)450t履帶吊車進(jìn)行分片吊裝。為保證橋下高速通行和保護(hù)既有橋梁結(jié)構(gòu)，在既有高速橋面上不設(shè)置任何支撐措施，吊車在高速南側(cè)分3次把3片鋼箱梁進(jìn)行吊裝，然后通過橫隔梁連接為整體。在每片吊裝時(shí)臨時(shí)封閉交通1h，盡量保證不影響高速正常通行。后續(xù)焊接過程中不影響高速正常通行，焊接作業(yè)時(shí)采用下設(shè)防護(hù)箱（接火盆）的措施。吊裝平面布置如圖1所示，立面布置如圖2所示。

3.2 鋼箱梁分段分塊

鋼梁在廠內(nèi)預(yù)制，為方便鋼梁運(yùn)輸，鋼梁橫向單箱室分別制作，縱向分為3段，3個(gè)節(jié)段長度為20m左右；運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝平臺(tái)后，進(jìn)行單箱室組對(duì)，然后采用單箱室整體吊裝。鋼箱梁分片基本參數(shù)如表1所示。

圖1 鋼箱梁吊裝平面布置圖

圖2 鋼箱梁吊裝立面布置圖

表1 鋼箱梁分片基本參數(shù)

鋼箱梁分塊運(yùn)輸至現(xiàn)場，在吊裝平臺(tái)進(jìn)行分片組對(duì)，難點(diǎn)在于分塊接頭的組對(duì)，在組對(duì)過程中容易產(chǎn)生變形，從而影響鋼箱梁的線性。為了提高鋼箱梁接頭組對(duì)能力，可以使用鋼箱梁分塊接頭組對(duì)裝置，這種組對(duì)裝置組對(duì)間隙均勻、組對(duì)速度快。分塊接頭組對(duì)工藝流程：分塊接頭定位—焊接短工字鋼—安裝活動(dòng)傳力矩—安裝液壓千斤頂—調(diào)試接頭組對(duì)裝置—頂升液壓千斤頂—檢查組對(duì)情況—頂升到位—檢查頂板和底板的對(duì)接間隙—調(diào)整對(duì)接間隙—固定焊接。

3.3 鋼箱梁制作與精度控制

鋼箱梁制造采用倒裝法和無余量精度控制，倒裝法制作工藝流程：放樣—下料切割—組焊頂板—在頂板上組焊縱肋—中腹板組裝—安裝橫隔板—安裝側(cè)腹板—底板安裝—翼緣安裝—計(jì)算機(jī)模擬預(yù)拼裝—校正數(shù)據(jù)—涂裝。

由于鋼箱梁在分段的時(shí)候，無余量時(shí)增加了一定的補(bǔ)償量，但是在鋼箱梁合攏過程中，一旦控制不好找正精度，則可能影響到鋼箱梁的成型精度。無余量精度控制法是在鋼箱梁安裝過程中，綜合考慮到焊縫收縮量、變形量，以及鋼箱梁零部件、分段、分塊尺寸預(yù)放一定的收縮變形量，避免安裝后鋼箱梁分段無法合攏。鋼箱梁主箱梁和側(cè)翼是否達(dá)到公差標(biāo)準(zhǔn)值，是決定鋼箱梁安裝制造質(zhì)量的重要條件，所以鋼箱梁分段總裝合攏過程中，必須嚴(yán)格控制找正精度，讓鋼箱梁成型以后達(dá)到其安裝精度標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 鋼箱梁臨時(shí)支頂架

由于鋼箱梁主跨比較大，吊裝過程中需要在鋼箱梁的端頭處（兩側(cè)橋墩處）設(shè)置支頂架，用來臨時(shí)支撐鋼箱梁。同時(shí)在每一個(gè)支頂架上部安裝3個(gè)重達(dá)500kN千斤頂升降裝置，在校正鋼箱梁的位置時(shí)可以調(diào)整鋼箱梁的角度和高低。鋼箱梁的支頂架同時(shí)也可以作為鋼箱梁的組對(duì)和焊接操作平臺(tái)。

3.5 確定鋼箱梁的吊點(diǎn)

根據(jù)該高架橋鋼箱梁的外型尺寸大小、單件尺寸的重量，選擇4個(gè)吊點(diǎn)。由于鋼箱梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同一段鋼箱梁線性密度不同，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須分段分塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定整個(gè)鋼箱梁構(gòu)件的重心，最終確定吊點(diǎn)的位置。由于鋼箱梁構(gòu)件比較大，為了避免構(gòu)件在吊裝過程中出現(xiàn)變形現(xiàn)象，更好地讓構(gòu)件安裝到預(yù)定位置，吊點(diǎn)設(shè)置在橫隔和縱向加筋的交匯處，否則需要對(duì)吊點(diǎn)加固處理。鋼箱梁吊點(diǎn)位置示意圖如圖3所示。

圖3 鋼箱梁吊點(diǎn)位置示意圖

3.6 選擇合適的鋼絲繩

鋼絲繩作為鋼箱梁吊裝過程的承重物件，鋼絲繩的質(zhì)量直接關(guān)系到吊裝是否成功。經(jīng)過計(jì)算，鋼絲繩的安全性能符合吊裝要求。

按照最重梁段計(jì)算，最重梁段為164t共4個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)受力為55.74t，索具配置：抗拉強(qiáng)度1670MPa、Φ65-6×37+FC，30m鋼絲繩6根（備用2根），夾角60°。

3.7 鋼箱梁吊裝就位時(shí)穩(wěn)定性控制

鋼箱梁在正式吊裝前，需要對(duì)其進(jìn)行試吊測試，確保正式吊裝時(shí)一次成功。試吊一般在正式吊裝前一天進(jìn)行。吊裝前，必須檢查吊裝所需的機(jī)械設(shè)備各項(xiàng)性能是否達(dá)到吊裝要求，鋼絲繩是否存在裂縫或者磨損，地基是否符合吊裝承載力，吊裝路線是否正確等各項(xiàng)因素，確認(rèn)吊裝條件可靠以后，方可起吊。起升速度應(yīng)控制在1.25m/min以下，將鋼梁起高至超過橋墩支座0.5～1m處，并伸臂至24m作業(yè)半徑，根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整超起配重；并旋轉(zhuǎn)吊裝構(gòu)件，直到旋轉(zhuǎn)到指定位置以后，鋼箱梁構(gòu)件慢慢落下來。鋼箱梁構(gòu)件梁底部距離梁200mm位置停止降落，這個(gè)時(shí)候需要調(diào)整鋼箱梁橫向和縱向安裝距離，確定安裝位置以后，將構(gòu)件緩慢落下到預(yù)定位置。將吊鉤松開后，檢查鋼箱梁的受力情況，如果受力良好，則繼續(xù)緊千斤頂，直到不受力才松開撐桿。撐桿松開以后，才松開千斤頂，千斤頂從箱梁下降以后，還要及時(shí)做好相應(yīng)的記錄。

第一片鋼箱梁就位是整個(gè)吊裝過程的核心所在，也是主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位，必須采取有效措施保證安全。由于第一片鋼箱梁在與第二片鋼箱梁連接之前，處于一個(gè)孤立狀態(tài)，易發(fā)生傾覆事故，為確保不出現(xiàn)傾覆問題，在吊裝前必須進(jìn)行單片鋼箱梁穩(wěn)定性驗(yàn)算，并采取在鋼箱梁外側(cè)翼緣上安裝臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)（利用支撐架）進(jìn)行支撐，就位后確保梁不會(huì)發(fā)生傾覆后方可卸吊鉤。

3.8 鋼箱梁的現(xiàn)場焊接工藝

鋼箱梁吊裝就位完成后，進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收，確保絕對(duì)位置與相對(duì)位置無誤后，開始進(jìn)行整體連接。為確保后續(xù)焊接過程中不影響高速正常通行，利用移動(dòng)式門架安裝橫梁，焊接橫梁前，在每兩個(gè)相鄰梁段之間滿鋪跳板，跳板上加蓋模板，模板上覆蓋防火石棉布并準(zhǔn)備防火盆，以防止高空墜物以及保護(hù)施工人員安全。

由于鋼箱梁體積比較大，焊接工作量大、焊接質(zhì)量高，因此采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和埋弧焊接工藝。各個(gè)部件焊接工藝要求如表2所示。

表2 焊接工藝表

在焊接的時(shí)候，必須嚴(yán)格按照焊接工藝要求，采用對(duì)稱、同步和等速的方式進(jìn)行焊接。焊接順序：定位焊—橫隔板—縱向肋板—腹板對(duì)接焊接—頂板和底板的對(duì)接焊接—檢查焊縫的外觀質(zhì)量。吊裝就位后進(jìn)行焊接時(shí)，由于處于高空中，必須采取有效的防風(fēng)措施以保證焊接質(zhì)量。

4 結(jié)束語

城市立交橋作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)改善城市交通擁堵具有重要意義。鋼箱梁作為城市高架橋重要的結(jié)構(gòu)，可以有效快速解決跨越既有線路的難點(diǎn)問題，因此鋼箱梁的合理運(yùn)用是當(dāng)前橋梁工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。吊裝是鋼箱梁施工工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在吊裝過程中，必須嚴(yán)格控制吊裝的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保吊裝安全與質(zhì)量。