復(fù)雜施工環(huán)境下跨線匝道鋼箱梁無(wú)支架法施工工藝

宗秋斌

(江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212100)

1 工程概況

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)下，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，鋼箱梁成為高架橋建設(shè)中的重要結(jié)構(gòu)[1]。復(fù)雜施工環(huán)境中的干擾因素較多，引入無(wú)支架施工技術(shù)具有可行性，但在實(shí)際應(yīng)用中依然存在局限之處，值得工程人員在此方面作深入的探討，提高無(wú)支架施工技術(shù)的應(yīng)用水平，推動(dòng)橋梁建設(shè)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

某標(biāo)段高架橋工程中，上部跨線結(jié)構(gòu)以鋼箱梁為主，共設(shè)置七聯(lián)，具體包含：G11聯(lián)(35+50+35)m(G30-G33墩、橋?qū)?.7 m)、H10聯(lián)(54.356+54.356)m(H28-H30墩、橋?qū)?.7 m)、G8聯(lián)(38+60.5+38)m(G21-G24墩、橋?qū)?.7～9.8 m)、G7聯(lián)(25.5+28+25.5)m(G18-G21墩、橋?qū)?.7 m)、G9聯(lián)(27+43+43+37)m(G24-G28墩、橋?qū)?.8～8.7 m)、F13聯(lián)(43.5+41+43.5)m(F40-F43墩、橋?qū)?.8 m)、G5聯(lián)(42+55+42)m(G11-G14墩、橋?qū)?.7 m)。

2 無(wú)支架施工的特點(diǎn)

1)橋址區(qū)地勢(shì)較為平坦，區(qū)域內(nèi)具有較好的交通運(yùn)輸條件，現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)場(chǎng)大型吊裝設(shè)備，滿足整體吊裝的需求。

2)施工周期較短，但本項(xiàng)目中鋼箱梁用量較多，利用無(wú)支架法施工可達(dá)到提高效率、縮短工期的效果。

3)施工便捷，現(xiàn)場(chǎng)不需要搭設(shè)安裝支架，人員、設(shè)備等方面的投入也相對(duì)較少。

4)對(duì)交通狀況無(wú)不良影響，無(wú)需封閉交通，只需(夜間)吊裝時(shí)臨時(shí)管制，滿足文明施工的現(xiàn)代化工程要求。

3 無(wú)支架施工工藝

3.1 鋼箱梁制作

1)分段制作。因現(xiàn)場(chǎng)道路運(yùn)輸寬度限制，鋼箱梁全部分割兩側(cè)懸臂后再縱向分段，要求鋼箱梁寬度不超過(guò)6 m。鋼材是本橋施工的重要材料，利用校平機(jī)校正，在滿足要求后方可投入使用，避免開挖彎曲現(xiàn)象。鋼板要在九輥校平機(jī)內(nèi)處理，通過(guò)校平的方式使鋼板具有平整性，同時(shí)盡可能減小鋼板軋制內(nèi)應(yīng)力。通過(guò)拋丸的工藝處理鋼板，將表面銹跡清理干凈，且不可殘留油污、氧化皮等各類雜質(zhì)[2]。

以鋼箱梁施工圖為指導(dǎo)，做好對(duì)構(gòu)件的放樣工作，待使用的各構(gòu)件均要準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)。鋼構(gòu)件放樣精度對(duì)后續(xù)施工的影響較大，對(duì)此采用計(jì)算機(jī)三維放樣技術(shù)；根據(jù)要求創(chuàng)建構(gòu)件詳圖，以便給下料套料圖的編制提供依據(jù)，并將其作為數(shù)據(jù)編程的參考。

號(hào)料長(zhǎng)度=設(shè)計(jì)長(zhǎng)度+焊縫收縮量+加工余量

焊縫收縮量參考值如下：接頭焊接，每個(gè)接口為1 mm；鋼板對(duì)接，焊縫0.7 mm/m；鋼箱梁焊縫，1.5 mm/m。表1為加工余量參考表。

表1 加工余量參考表

2)板單元制造。鋼箱梁結(jié)構(gòu)制作按照頂板單元、底板單元、隔板單元、腹板單元、懸臂單元進(jìn)行制造。板單元使用專門的安裝胎架進(jìn)行加勁施工，裝配完成后送反變形胎架進(jìn)行自動(dòng)小車焊接。制造時(shí)按照鋼板校平及預(yù)處理→數(shù)控精確下料→零件加工(含U形肋制造)→胎型組裝→反變形焊接→局部修整的順序進(jìn)行。

頂板和底板焊縫時(shí)采用SAW埋弧自動(dòng)焊，單面坡口→貼陶瓷襯墊→CO2填充→焊接→打磨→CO2填充→蓋面，以確保焊接質(zhì)量。板單元制作完成后需要進(jìn)行必要的兩拼或三拼施工，兩拼、三拼施工采用埋弧自動(dòng)焊方式，并采用高精度定位組裝胎進(jìn)行定位組裝，嚴(yán)格控制肋縱、橫向位置，特別是橫隔板位置的肋間距。肋組裝胎架采用機(jī)床軌道的形式，具有橫向自動(dòng)定位的功能，肋縱向采用端擋定位，橫向用梳形卡具定位，保證肋中心距偏差在±0.5 mm之內(nèi)。垂直方向設(shè)置螺旋絲杠使梳形卡向下將肋與頂、底板頂緊，保證肋與底板的組裝間隙<0.5 mm。

3)預(yù)拼裝。選擇場(chǎng)地，于該處統(tǒng)一組織鋼箱梁的預(yù)拼裝作業(yè)，若梁段的尺寸存在偏差或出現(xiàn)預(yù)拱度不滿足要求的情況時(shí)，要在預(yù)制場(chǎng)做好尺寸修正工作，以免將問(wèn)題拖延至現(xiàn)場(chǎng)施工階段，否則將由于高空作業(yè)難度較大而難以完成鋼箱梁架設(shè)作業(yè)。結(jié)束梁段焊接作業(yè)后，綜合考慮預(yù)留焊接間隙和焊接收縮量，以此為依據(jù)配切兩端坡口。對(duì)于線形、長(zhǎng)度、端口尺寸等的測(cè)量工作，必須在無(wú)陽(yáng)光照射的條件下完成，各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求后即可組焊臨時(shí)連接件。每完成一個(gè)鋼箱梁的組焊后，均要將其放置在胎架上，做好預(yù)拼裝檢查工作，諸如橋梁縱向線形、扭曲、端口匹配情況等都要得到完整記錄。梁段預(yù)拼裝前做好準(zhǔn)備工作，即完全解除組裝臨時(shí)定位上的約束，此舉的作用在于使梁段維持自由狀態(tài)。

4)焊接工藝控制。鋼箱梁為焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)焊縫較多，制造過(guò)程中在保證焊縫質(zhì)量的前提下，采用焊接變形小焊縫收縮的工藝，采用CO2氣體保護(hù)焊。所有要求熔透的對(duì)接及連接焊縫必須熔透，當(dāng)未給出貼角尺寸時(shí)一般宜≥1.5(t)1/2考慮取值，t為兩焊件中較厚焊件的厚度。鋼箱梁的腹板相互間連接焊縫均為熔透焊縫，必須采用熔敷金屬量少、焊后變形小的坡口。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣及場(chǎng)地平整

測(cè)量放樣主要包含的是墩柱的結(jié)構(gòu)線和中心線兩部分，嚴(yán)格控制邊緣的位置，以中心線尺寸為基準(zhǔn)，產(chǎn)生的偏差不可超過(guò)10 mm；做好施工前的清理工作，將樁頂殘留的混凝土處理干凈。應(yīng)整理施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊的場(chǎng)地，創(chuàng)造充足的空間并硬化以滿足大型起吊設(shè)備作業(yè)要求，并在現(xiàn)場(chǎng)拉起警戒線，實(shí)現(xiàn)有效的防護(hù)。

3.3 鋼箱梁拼裝

由于匝道鋼箱梁跨越主線，跨徑都在40 m以上，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的鋼箱梁分段需要在現(xiàn)場(chǎng)兩兩拼裝焊接成大節(jié)段再吊裝?，F(xiàn)場(chǎng)拼長(zhǎng)、寬、焊接分段，只需在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)3個(gè)1 m高的簡(jiǎn)單支墩，將分段按成橋線型拼裝、焊接。焊接完成24 h后進(jìn)行焊縫無(wú)損檢測(cè)，焊縫檢測(cè)合格后對(duì)焊縫處進(jìn)行防腐涂裝。大型吊裝設(shè)備(650 t履帶吊)進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備吊裝。

3.4 無(wú)支架吊裝

第一段長(zhǎng)度必須長(zhǎng)于橋墩間跨徑，超出橋墩長(zhǎng)度控制在跨徑的1/5至1/4，第二段無(wú)支架吊裝工藝，利用鋼箱梁環(huán)形接頭的錯(cuò)縫設(shè)計(jì)，以腹板接口為基準(zhǔn)，第一段接頭處頂板縮短40 cm，U肋縮短20 cm，底板伸長(zhǎng)40 cm，U肋伸長(zhǎng)20 cm，第二段與第一段接口處頂板伸長(zhǎng)40 cm，U肋伸長(zhǎng)20 cm，底板縮短40 cm，U肋伸長(zhǎng)20 cm，吊車吊裝時(shí)再加設(shè)臨時(shí)定位板的形式將兩段鋼箱梁接頭錨固，實(shí)現(xiàn)中間無(wú)支架安裝，并且利用吊車不完全卸載預(yù)留1/2荷載保險(xiǎn)情況下，在接口處增加人員、設(shè)備快速焊接，在中腹板及頂、底板第一層焊接完成后吊車可完全卸載松鉤。圖1為無(wú)支架吊裝示意圖。

圖1 無(wú)支架吊裝示意圖

以蘇州中環(huán)北線二期工程配套項(xiàng)目鋼箱梁吊裝為案例，每次鋼箱梁吊裝從凌晨0點(diǎn)開始交通管制，6點(diǎn)開放交通，管制6 h。每次鋼箱梁吊裝就位1.5 h，接口處高空焊接4.5 h，然后吊車卸載松鉤移走。前后共管制了10次，完成了所有跨主線和跨既有匝道鋼箱梁的安裝。大大縮短了設(shè)計(jì)圖紙?jiān)斖品桨傅陌惭b周期，且節(jié)約了人工及支架成本。

4 橋梁無(wú)支架施工發(fā)展趨勢(shì)

1)構(gòu)件大規(guī)格化。城市化進(jìn)程中橋梁建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，全互通匝道橋越來(lái)越多，施工要求越來(lái)越高，無(wú)支架施工法在實(shí)際應(yīng)用中各類構(gòu)件也在不斷升級(jí)?，F(xiàn)階段，鋼箱梁表現(xiàn)出大規(guī)格化的特點(diǎn)，其優(yōu)勢(shì)在于減少了支架現(xiàn)澆箱梁，施工效率得以提高[3]。

2)模塊化及標(biāo)準(zhǔn)化。市政橋梁所處環(huán)境較為特殊，結(jié)構(gòu)形式錯(cuò)綜復(fù)雜，若要合理應(yīng)用無(wú)支架施工法，重要前提便是提高施工作業(yè)的模塊化及標(biāo)準(zhǔn)化水平，在具備此特征后，無(wú)支架法的應(yīng)用范圍將隨之?dāng)U寬。

3)更加經(jīng)濟(jì)及環(huán)保?；跓o(wú)支架施工法的應(yīng)用可有效提高施工效率，解決了傳統(tǒng)方式下人工、機(jī)械設(shè)備、支架材料投入過(guò)多的問(wèn)題，施工成本降低，并減少對(duì)周邊環(huán)境的干擾，可實(shí)現(xiàn)文明施工。且現(xiàn)階段部分新型環(huán)保復(fù)合材料也被應(yīng)用于城市橋梁建設(shè)中，為實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的施工目標(biāo)提供了重要支持。可以預(yù)見的是，無(wú)支架法施工在未來(lái)將取得更好的發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)支架法施工工藝是在現(xiàn)代化工程理念下衍生出的全新橋梁施工技術(shù)，其具有效率高、質(zhì)量好、成本低等多重優(yōu)勢(shì)，綜合效益良好，值得被應(yīng)用于橋梁建設(shè)領(lǐng)域，工程人員也應(yīng)持續(xù)深入探討，提高其應(yīng)用水平。

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