復(fù)雜條件下大型鋼箱梁分段安裝技術(shù)研究

陳毅

摘要：鋼箱梁是大跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)殇摬目箯?、抗扭性能好，鋼箱梁可以做的比混凝土結(jié)構(gòu)輕，外形可以更簡(jiǎn)潔、美觀。S3公路先期實(shí)施段新建工程2標(biāo)鋼箱梁安裝工程，包括1處45m單跨鋼-砼簡(jiǎn)支疊合梁和2處43m+64m+43m三跨鋼-砼變高度連續(xù)疊合梁。為了方便運(yùn)輸和安裝，需要進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)拆分。廠內(nèi)實(shí)施精度管控，確保鋼結(jié)構(gòu)的加工精度滿足設(shè)計(jì)要求。施工場(chǎng)地狹長(zhǎng)，橫向規(guī)劃河道多，跨路施工作業(yè)時(shí)，做好交通組織，對(duì)靠近軌道交通16號(hào)線的區(qū)域采取相應(yīng)的保護(hù)措施，遠(yuǎn)離軌交保護(hù)區(qū)域。S3公路先期實(shí)施段新建工程為迪士尼配套工程，建設(shè)周期短，需結(jié)合下部結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度、鋼箱梁加工進(jìn)度和業(yè)主交地情況，精細(xì)施工計(jì)劃，做好進(jìn)度管理。希望本文可以為類似工程提供相應(yīng)技術(shù)參考。

Abstract： Steel box girder is a commonly used structural form for large-span bridges. Because steel has good bending and torsion resistance， steel box girder can be made lighter than concrete structure， and the shape can be more concise and beautiful. The installation of 2 standard steel box girder for the new construction of the S3 highway in the early implementation period includes one 45m single-span steel-concrete simply supported composite beam and two 43m+64m+43m three-span steel-concrete variable-height continuous composite beams. In order to facilitate transportation and installation， an effective structural split is required. The factory implements precision control to ensure that the machining accuracy of the steel structure meets the design requirements. The construction site is long and narrow， and there are many horizontally planned rivers. During cross-road construction operations， the transportation organization should be well organized， and the corresponding protection measures should be taken for the area near the rail transit line 16 and away from the rail transit protection area. The new construction of the early implementation section of the S3 highway is a supporting project for Disney. The construction period is short. It is necessary to combine the construction progress of the substructure， the processing progress of the steel box girder and the land exchange situation of the owner. This article can provide corresponding technical reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：復(fù)雜條件;大型鋼箱梁;分段拼裝

Key words： complex conditions;large steel box girder;sectional installation

中圖分類號(hào)：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）17-0173-06

1 ?工程概況

S3公路先期實(shí)施段新建工程位于上海市浦東新區(qū)，北起S20立交，南至周鄧公路，全長(zhǎng)約3.1km。高架道路為高速公路入城段，橋?qū)?5.5m，布置雙向六車(chē)道，基本平行于軌道交通16號(hào)線西側(cè)。地面道路為南北向城市主干道，規(guī)劃紅線寬60m。

高架道路自北向南依次跨越規(guī)劃康沿路、秀沿路、規(guī)劃康科路、川周公路、秀浦路、周鄧公路等6條道路，以及鹽船港、龔潮港、龍游港、姚家宅河、八灶港和渙洋河等6條規(guī)劃河道。除鹽船港為等外級(jí)通航河道外，其它均為非通航河道。

工程2標(biāo)段起始于秀浦路北側(cè)（樁號(hào)K3+157.900），截止于周鄧公路南側(cè)（樁號(hào)K4+901.900），對(duì)應(yīng)墩號(hào)Pm046～Pm100，全長(zhǎng)1744m。

主線高架標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m，標(biāo)準(zhǔn)寬度25.5m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)體系，一般2～5跨為一聯(lián);平行匝道寬8.5m，跨徑布置基本與主線高架一致。

工程2標(biāo)段鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程由1處單跨鋼-砼簡(jiǎn)支疊合梁和2處三跨鋼-砼變高度連續(xù)疊合梁構(gòu)成，總計(jì)長(zhǎng)度345m。其中，45m單跨簡(jiǎn)支疊合梁跨越八灶港河，墩位號(hào)為pm078～pm079;43m+64m+43m三跨連續(xù)疊合梁橫跨秀浦路和周鄧公路，墩位號(hào)分別為pm046～pm049、pm097～pm100。（圖1）

2 ?關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

①鋼箱梁體積大，重量也大。單跨簡(jiǎn)支梁跨徑45m，梁高2.3m，重量599.0t，三跨連續(xù)梁就更大了，具體參數(shù)如表1所示。為了方便運(yùn)輸和安裝，需要進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)拆分。在鋼結(jié)構(gòu)制造廠進(jìn)行分段加工，必須保證誤差在控制范圍內(nèi)，否則將大大拖延現(xiàn)場(chǎng)的安裝進(jìn)度，影響道路交通，降低工程質(zhì)量。

②施工場(chǎng)地狹長(zhǎng)，橫向規(guī)劃河道多，平均間隔不到300m?？缏肥┕ぷ鳂I(yè)時(shí)，必須占用市政道路。主線高架位于軌道交通16號(hào)線西側(cè)，布置方向基本一致，兩者中心線的距離約為32m。對(duì)靠近軌道交通16號(hào)線的區(qū)域必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施，提前做好施工方案，并進(jìn)行專家評(píng)審，從而確保吊裝過(guò)程不會(huì)對(duì)現(xiàn)有輕軌產(chǎn)生不良影響。

③S3公路先期實(shí)施段新建工程是迪士尼的配套工程，迪士尼開(kāi)園后，車(chē)流量會(huì)激增，需要盡快建設(shè)疏解通道，因此工程周期被大幅度壓縮[1]。結(jié)合下部結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度、鋼箱梁加工進(jìn)度和業(yè)主交地情況，現(xiàn)場(chǎng)鋼箱梁安裝于2016年9月份開(kāi)始實(shí)施。八灶港河鋼箱梁耗時(shí)3天，秀浦路和周鄧公路連續(xù)跨鋼箱梁各耗時(shí)10天。

3 ?結(jié)構(gòu)分段拼裝

3.1 分段形式

單跨簡(jiǎn)支梁采用多箱單室截面，由7片箱梁組成，梁距4.12m，梁高2.3m，橋面兩端寬為29.24m和30.95m。三跨連續(xù)梁采用變截面梁結(jié)構(gòu)體系，梁高1.8～3.6m，主梁采用多箱單室截面，橋?qū)?5.4m，共由6片箱梁組成，梁距4.12m。中支點(diǎn)橫梁采用單箱雙室斷面，寬2.8m，高3.6m。

根據(jù)鋼箱梁構(gòu)造形式和尺寸，并考慮分段構(gòu)件運(yùn)輸路況和安裝現(xiàn)場(chǎng)工況條件，鋼箱梁橫截面分段接頭形式如下：

①伸縮縫部位分段（圖2）;

②其它部位分段（圖3）;

③縱梁與墩橫梁接頭形式（面板、底板和腹板對(duì)接焊縫均錯(cuò)開(kāi)200mm）。

鋼箱梁制作出廠分段及重量如下：

①45m簡(jiǎn)支鋼箱梁（圖5、表2）;

②43m+64m+43m連續(xù)鋼箱梁（圖6、表3）。

3.2 精度控制

為了確保工程質(zhì)量，保障吊裝作業(yè)的順利推進(jìn)，工廠內(nèi)必須進(jìn)行精度控制，確保鋼結(jié)構(gòu)的加工精度滿足設(shè)計(jì)要求。一些需在鋼梁上焊制的吊環(huán)和擱排（包括人孔的開(kāi)設(shè)），要提前將零件規(guī)格圖和布置圖遞交給工廠。在出廠前，完成現(xiàn)場(chǎng)安裝所需的標(biāo)記和標(biāo)識(shí)，清除分段構(gòu)件對(duì)接部位（安裝焊縫一側(cè)）上的粘著物[2]。

鋼梁的主要材料是Q345q（D級(jí)）鋼板。采用半自動(dòng)火焰對(duì)鋼材坡口進(jìn)行切割加工，然后砂綸打磨，凹陷深度應(yīng)≤1mm。接縫部位需要進(jìn)行清理，常采用風(fēng)動(dòng)砂輪、鋼絲輪或鋼絲刷。為了減少焊接變形，采取如下措施：

①做好圖紙深化、排版等前期準(zhǔn)備工作;

②保證下料的尺寸精度，施焊前要考慮焊接收縮及端口的修整量;

③搭設(shè)好拼裝胎架，胎架線型要考慮鋼梁平面形狀、縱向豎曲線的縱坡、橫坡、拱度、焊接變形及自重變形等因素[3];

④在保證安全、質(zhì)量的前提下，優(yōu)化拼裝及焊接順序，讓施工更方便，焊接變形更小。

所有焊縫必須在全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行外觀檢查，不得有裂紋、未熔合、夾渣、未填滿弧坑和焊瘤等缺陷，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求[4]。（表4）

外觀檢查時(shí)，如果有不能完全確定的表面或近表面缺陷，應(yīng)作進(jìn)一步檢測(cè)，如超聲波或磁粉探傷。箱形桿件棱角焊逢探傷的最小有效厚度為（t為水平板厚度，以mm計(jì)）。外觀檢查合格，再進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)（焊接一天后）。（圖7）

3.3 焊接拼裝

按照施工進(jìn)度，將檢測(cè)合格的分段運(yùn)至吊裝區(qū)域，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊拼裝。

中橫梁的吊裝，利用經(jīng)緯儀定位。鋼箱梁標(biāo)高由臨時(shí)鋼支架頂部的支撐桿保證（架設(shè)前確定），微調(diào)采用2臺(tái)30t螺旋千斤頂。千斤頂設(shè)置在鋼支架頂部，通過(guò)專用托架支托箱梁底板。對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，將標(biāo)高調(diào)整到設(shè)計(jì)位置，鋼梁底部墊在臨時(shí)支架上，通過(guò)焊接固定。

固定好橫梁，采用嵌入式的方法吊裝分段縱梁。將縱梁從高處放下就位，兩端依照錯(cuò)邊結(jié)構(gòu)擱置在橫梁上，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)廠內(nèi)標(biāo)記的基準(zhǔn)定位線[5]。過(guò)程中，將一端定位好，然后收緊手拉葫蘆，讓吊機(jī)稍微松鉤，根據(jù)實(shí)際情況割去另一端的總裝余量，最后焊接總裝接頭[6]。

對(duì)于鋼梁連接構(gòu)架的焊接，要優(yōu)先處理豎向T型角接焊縫，然后是上下翼板的連接焊縫。為了減少焊接變形和約束應(yīng)力，如果現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫是縱向縫，從跨中向兩端施焊，如果是橫向縫，從中間向兩側(cè)對(duì)稱施焊[7]。對(duì)接焊縫，需要讓兩個(gè)焊工對(duì)稱、同方向、同速進(jìn)行焊接。焊接結(jié)束后，必須清理干凈焊縫及兩側(cè)的焊渣，作好施工記錄，在自檢合格后，打上相應(yīng)焊工鋼印，并報(bào)探傷檢測(cè)[8]。（表5）

4 ?結(jié)構(gòu)吊裝方式

施工場(chǎng)地狹長(zhǎng)，多為荒地、農(nóng)田。按照規(guī)范要求，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)軟土進(jìn)行處理，使地基承載力≥0.15MPa。將作業(yè)場(chǎng)地開(kāi)挖至原狀土，用建筑垃圾進(jìn)行回填，機(jī)械整平、壓實(shí)，保證場(chǎng)地的強(qiáng)度，然后上鋪0.2m的鋼筋砼便道。部分較好地段，可以驗(yàn)算后鋪設(shè)厚鋼板或路基箱。吊裝跨路鋼梁時(shí)，因道路東側(cè)為軌道交通16號(hào)線，僅有西側(cè)單邊道路可供構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)及吊裝施工，故分段構(gòu)件吊裝自東向西進(jìn)行，單機(jī)吊裝的大型吊機(jī)均站位于原有交通道路上起重吊裝，遠(yuǎn)離軌交保護(hù)區(qū)域。裝運(yùn)分段鋼梁的大件運(yùn)輸車(chē)自東向西進(jìn)場(chǎng)。

吊機(jī)選用，綜合考慮分段構(gòu)件的規(guī)格、重量、安裝高度、現(xiàn)場(chǎng)工況條件和吊裝順序。按軸線，總的吊裝順序是pm078～pm079、pm046～pm049、pm097～pm100。

單跨簡(jiǎn)支梁（pm078～pm079）選用雙機(jī)抬吊的方法，實(shí)施吊裝作業(yè)。吊機(jī)1：300噸履帶，主臂36m，工作半徑12m～16m，額定載荷109t～73t;吊機(jī)2：180噸履帶，主臂31m，工作半徑16m～14m，額定載荷46.7t～56t。（圖8）

三跨連續(xù)梁（pm046～pm049、pm097～pm100）選用QUY300履帶式吊車(chē)，采用單機(jī)吊裝的方式進(jìn)行作業(yè)。吊車(chē)作業(yè)工況參數(shù)為主臂36m，工作半徑10m、12m，額定載荷141t、109.8t。現(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)，因場(chǎng)地限制，秀浦路跨的吊裝順序發(fā)生了一些調(diào)整：先吊裝pm48～pm49（跨龍游港河）的鋼梁，采用雙機(jī)抬吊的方式架設(shè);后吊裝pm47～pm48（跨秀浦路）的鋼梁，再吊裝pm46～pm47的鋼梁，采用單機(jī)吊裝的方式架設(shè)。（圖9）

5 ?施工進(jìn)度管理

工程2016年6月1日開(kāi)工，建設(shè)方要求2016年12月25日達(dá)到通車(chē)條件，只有7個(gè)月來(lái)完成主體施工，工期相當(dāng)緊迫。必須細(xì)致安排施工計(jì)劃，進(jìn)行有效的進(jìn)度管理，才能創(chuàng)造高效率，減少失誤和返工。

考慮到鋼結(jié)構(gòu)吊裝具有較大的施工噪聲，為減少對(duì)周邊居民的影響，除跨路段不得不封閉交通，其它分段鋼梁構(gòu)件原則上安排在凌晨5點(diǎn)前進(jìn)場(chǎng)，暫時(shí)停放在現(xiàn)場(chǎng)施工圍擋內(nèi)，白天進(jìn)行吊裝，吊裝完畢后，吊機(jī)退至圍擋內(nèi)，將道路清理干凈，現(xiàn)場(chǎng)配合交警做好交通協(xié)管工作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況條件，明確鋼梁各分段構(gòu)件的吊裝順序和進(jìn)場(chǎng)方向，并確定分段構(gòu)件出廠裝車(chē)的方向[9]。按軸線，總的吊裝順序是pm078～pm079、pm046～pm049、pm097～pm100。提前做好吊裝準(zhǔn)備工作，對(duì)吊裝作業(yè)人員進(jìn)行施工技術(shù)交底。

吊裝三跨連續(xù)梁跨路段鋼梁時(shí)，需要封閉部分車(chē)道，會(huì)對(duì)交通造成影響，應(yīng)提前調(diào)查道路交通狀況，策劃交通組織，做好封道告知工作，在施工期間安排專人指揮疏導(dǎo)。以秀浦路為例，跨路鋼梁吊裝日程如表6。

依據(jù)秀浦路交通情況，鋼梁均安排于夜間吊裝。具體時(shí)間為晚11點(diǎn)至次日凌晨5點(diǎn)（含交通封道、吊機(jī)站位及退場(chǎng)、道路清理）?？v橫主梁分段吊裝，每天吊裝二根鋼梁。

晚11：30起（待秀浦路上公交末班車(chē)收線后）上述施工區(qū)域東向和西向各2條車(chē)道實(shí)施間隙性封閉限行，機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)@道行駛。鋪設(shè)走道鋼板、履帶吊駛出施工圍擋、停機(jī)站位。

約次日0：00大件運(yùn)梁車(chē)進(jìn)場(chǎng)，構(gòu)件到位。

約次日0：30～1：00鋼梁起吊、回轉(zhuǎn)和就位。吊機(jī)站位占用東向2條車(chē)道及向外車(chē)道，鋼梁回轉(zhuǎn)到位后，除吊機(jī)占用的3條車(chē)道繼續(xù)封閉限行，西向內(nèi)車(chē)道開(kāi)通，車(chē)輛減速慢行，并有專人指揮疏導(dǎo)。

約次日2：30第二根運(yùn)梁車(chē)進(jìn)場(chǎng)，構(gòu)件到位。上述施工區(qū)域東向和西向各2條車(chē)道繼續(xù)封閉限行，機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)@道行駛。

約次日2：30～3：00鋼梁起吊、回轉(zhuǎn)和就位。鋼梁回轉(zhuǎn)到位后，除吊機(jī)占用的3條車(chē)道繼續(xù)封閉限行，西向內(nèi)車(chē)道開(kāi)通，車(chē)輛減速慢行，并有專人指揮疏導(dǎo)。

約次日4：30吊機(jī)駛離現(xiàn)場(chǎng)，駛?cè)氡眰?cè)施工圍擋內(nèi)，清理道路。上述施工區(qū)域東向和西向各2條車(chē)道再次封閉限行，機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)@道行駛。

約次日5：00恢復(fù)道路交通。（圖10）

6 ?結(jié)語(yǔ)

S3公路先期實(shí)施段新建工程2標(biāo)鋼箱梁安裝工程，包括1處單跨鋼-砼簡(jiǎn)支疊合梁和2處三跨鋼-砼連續(xù)疊合梁。鋼箱梁跨度大，重量也大，為了方便運(yùn)輸和安裝，需要進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)拆分。分段鋼梁廠內(nèi)加工，需要進(jìn)行精度管控，確保鋼結(jié)構(gòu)的加工精度滿足設(shè)計(jì)要求。施工場(chǎng)地狹長(zhǎng)，橫向規(guī)劃河道多，跨路施工作業(yè)時(shí)，做好交通組織，對(duì)靠近軌道交通16號(hào)線的區(qū)域采取相應(yīng)的保護(hù)措施，遠(yuǎn)離軌交保護(hù)區(qū)域。S3公路先期實(shí)施段新建工程為迪士尼配套工程，建設(shè)周期短，需結(jié)合下部結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度、鋼箱梁加工進(jìn)度和業(yè)主交地情況，精細(xì)施工計(jì)劃，做好進(jìn)度管理。

因?yàn)殇摬目箯?、抗扭剛度大，鋼箱梁自重比混凝土結(jié)構(gòu)輕，加之外形簡(jiǎn)潔、美觀，鋼箱梁是大跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式，近些年使用頻率越來(lái)越高。希望本文可以為類似工程提供相應(yīng)技術(shù)參考。

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