鋼混疊合梁斜拉橋后孔法合龍施工技術

中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528403

1 工程概況

揭陽大橋跨越榕江南河，為揭惠連接線項目的控制性工程。橋梁全長2441.5m，主橋布置為138m+300m+138m=576m的雙塔雙索面半漂浮體系鋼-混組合梁斜拉橋，橋面縱坡為3.8%，中跨及邊跨均處于半徑為6000m的圓弧豎曲線上。主梁采用雙邊“工”字形邊主梁結合混凝土橋面板的整體斷面，全寬32.4m；索塔采用鉆石形索塔，塔高120m；索塔兩側各布置12對斜拉索，中跨及邊跨斜拉索梁上間距為11.7m，邊跨范圍斜拉索梁上間距為7.8m，索塔附近主梁無索區(qū)長度為31.2m，斜拉索梁上采用錨拉板錨固、塔上采用混凝土齒塊錨固；過渡墩墩身均采用空心柱式墩，墩身上接蓋梁。索塔、過渡墩樁基均采用鉆孔灌注樁，主橋橋面鋪裝采用100mm厚的瀝青混凝土，防水黏結層采用環(huán)氧瀝青防水黏結層。

主梁采用分離“工”字形鋼縱梁、橫梁、小縱梁、壓重小縱梁通過節(jié)點板及10.9級摩擦型高強螺栓連接形成鋼構架，構架上架設預制橋面板，現(xiàn)澆微膨脹混凝土濕接縫，與鋼梁上焊接的抗剪栓釘形成整體，組成組合梁體系。主縱梁間距為29.9m，中間采用橫梁連接。鋼橫梁之間設置三道小縱梁，橫向間距分別為7m、7.5m、7.5m、7m。鋼梁工地連接均采用高強螺栓連接方式。

2 疊合梁施工工藝介紹

疊合梁塔區(qū)梁段及邊跨墩頂梁段采用支架法安裝，大型汽車吊吊裝；懸臂梁段采用桅桿式全回轉吊機逐桿件吊裝。

疊合梁懸臂拼裝流程：邊主梁吊裝→橫梁吊裝→小縱梁及穩(wěn)流板吊裝→斜拉索安裝及一張→橋面板安裝→全回轉吊機前移→濕接縫澆筑、上一節(jié)段橫向預應力張拉→斜拉索二張→下一節(jié)段循環(huán)。

3 后孔法合龍工藝原理

后孔法合龍工藝原理與定時合龍（配切合龍、溫度合龍）原理相近，適用于采用栓接結構的主梁合龍。合龍段在工廠按設計尺寸或大于設計尺寸進行加工，一端配孔，另一端在施工現(xiàn)場配切配鉆，合龍段拼接板正常配鉆。懸臂梁段安裝完成后，通過合龍口觀測，分析得出合龍口長度與溫度變化規(guī)律，確定合龍段配切長度，并現(xiàn)場配切。配切完成后，選擇合適時間提吊合龍段，完成合龍段與一側懸臂端栓接，待達到合龍時間（合龍溫度）時合龍段另一端現(xiàn)場快速配鉆，待下一個合龍時間（合龍溫度）時完成合龍。

4 后孔法合龍施工關鍵技術

4.1 確定合龍時間

合龍時間及溫度對合龍口寬度、兩側邊主梁標高、偏距、里程等合龍關鍵參數(shù)都有巨大的影響，因此提前確定合龍的具體時間以及合龍溫度是進行合龍施工的基礎。

根據(jù)現(xiàn)場施工安排，預計中跨合龍段NZH段合龍時間為2020年7月25日，根據(jù)當?shù)?015—2019年連續(xù)5年7月的氣象條件調查資料，分析歷年7月溫度變化曲線，得出當?shù)孛磕?月10日—25日溫度基本在28～37℃，晚間溫度在24～26℃，白天、晚上的最大溫差在10℃以下，且7月夜間22：00—次日5：00氣溫較恒定變化幅度小，合龍時間宜選擇22：00—次日5：00。

4.2 進行合龍觀測

中跨共2×13個梁段，中跨11#梁段以后采用兩岸聯(lián)測，并整理各工況數(shù)據(jù)匯總表格，實時更新，了解中跨合龍趨勢，合龍觀測分2個階段進行。

（1）第一階段。中跨12#梁段濕接縫澆筑完成后，連續(xù)觀測24h；中跨13#梁段濕接縫澆筑完成后，連續(xù)觀測24h；中跨13#梁段鋼梁拼裝完成后，兩岸相同工況下，對合龍口進行連續(xù)觀測。觀測時實時記錄氣溫、鋼梁溫度、梁端里程、偏距及高程數(shù)據(jù)，匯總觀測數(shù)據(jù)，繪制時間梁長變化曲線，推算合龍口隨溫度影響的變化范圍，并確定合龍時間與溫度。合龍口觀測時記錄氣溫、鋼梁溫度、合龍口上下口長度、對角線長度、垂直度。第一階段3次連續(xù)觀測均根據(jù)觀測數(shù)據(jù)推算合龍口尺寸與溫度的函數(shù)關系，并依次修正。

（2）第二階段。南北岸第12對索均二張完成后，兩岸高程、軸線均調整到位時，量測合龍口尺寸。根據(jù)實時合龍口尺寸及第一階段最后修正的合龍口與溫度的函數(shù)關系，從而確定合龍溫度下合龍段尺寸。第二階段觀測時，需配備4把10m鋼尺、4把10kg測力計，在同一時段進行量測，每次測量時按5kg拉力進行讀數(shù)；主縱梁配切時需用同一把鋼尺進行量測下料。

4.3 調整合龍狀態(tài)

（1）合龍高程調整。中跨12#、13#梁段定位安裝過程采用兩岸聯(lián)測控制，控制精度在±5mm內，兩岸12對索二張后，根據(jù)合龍口高差采用索力調整或配重方式消除合龍口高差。施工中因懸臂線形控制良好，兩岸高差僅為5mm，最終采用索力調整方式消除合龍口高差。

（2）合龍軸線調整。兩岸中跨13#梁段施工完成后，南北岸鋼梁軸線采用鋼絞線斜角對拉的方式進行調整，對拉鋼絞線施加10t預拉力。另外，合龍前采取對拉措施，防止后續(xù)配孔作業(yè)時鋼梁因日照影響產生橫橋向錯位。

4.4 設置合龍配重

揭陽大橋主梁采用全回轉吊機懸臂散拼工藝，合龍段2根主縱梁分別由兩岸全回轉吊機吊裝。合龍狀態(tài)調整到位后，在兩岸懸臂端主縱梁側分別設置1/2合龍段主縱梁重量的配重，待合龍段主縱梁吊裝并與一側懸臂端栓接后，將該側配重調至另一側，從而保證現(xiàn)場配孔時兩懸臂端荷載相等且標高一致。

4.5 合龍段配切、配鉆

（1）合龍長度確定。合龍觀測第一階段完成后，根據(jù)中跨12#、13#梁段觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表，繪制鋼梁溫度變化曲線和合龍口間距隨時間溫度的變化曲線，推算合龍口間距與溫度變化函數(shù)關系并依次修正，再根據(jù)第二階段合龍口實測長度計算出合龍段NZH梁段的配切長度，在施工現(xiàn)場對合龍段進行配切，實現(xiàn)快速合龍。

（2）合龍段主縱梁及拼接板安裝。合龍段主縱梁由兩岸全回轉吊機同時提吊安裝，主縱梁提吊至合龍口內側，水平向入位安裝。拼接板需提前安裝至相應位置（腹板內側拼接板安裝在合龍主縱梁上，腹板外側拼接板安裝在兩岸NZ13梁段主縱梁上），水平向拼接板應形成張口，便于合龍主縱梁安裝。

（3）合龍配鉆工藝。中跨合龍段提前在鋼梁加工基地制作完成然后運輸至施工現(xiàn)場，合龍主縱梁一端正常配孔，另一端現(xiàn)場配切配鉆。配切完成后進行合龍段吊裝，為確保配孔精度，采用雙向匹配定位方法進行配鉆合龍。合龍段已配孔一端與南岸SZ13梁段主縱梁對接，另一端拼接板采用沖釘和臨時螺栓與北岸NZ13主縱梁臨時固定，選擇確定好的合龍時間進行合龍段另一端部分配孔。每塊拼接板配了部分孔以后，插入沖釘和臨時螺栓。拆除北岸NZ13主縱梁上沖釘和臨時螺栓，繼續(xù)配鉆合龍段剩余栓孔。全部配鉆完成后，將合龍段側高栓全部安裝并終擰，等待合龍時機。待螺栓孔基本對中后，立即插入20%沖釘，并完成所有高栓的初擰及終擰。橋梁呈南北走向，日出時左右幅受日照影響，陰面與陽面升溫速率不同會使主梁懸臂端向低溫側偏轉，隨著溫度整體達到一致主梁偏位回歸正常。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析橋位環(huán)境下日出時鋼梁偏位小且時間短暫，但配鉆時為防止南北岸鋼梁不同步偏位，在北岸NZ13主縱梁翼緣兩邊焊接限位卡板作為備用措施。

4.6 確定臨時固結解除時機

斜拉橋合龍后兩橋塔通過主梁連成一體，從而實現(xiàn)兩橋塔的互相約束。斜拉橋由于跨度大，晝夜溫差對主梁梁長影響大。合龍一般選擇在溫度較低的夜間進行，合龍后隨著日間溫度的升高，主梁變長，主梁與塔柱相互頂推，主梁梁長方向受壓，主塔根部壓應力儲備減少。通常大跨徑或晝夜溫差大的斜拉橋主梁合龍前需解除臨時固結，降低合龍后溫度變化引起的橋梁結構內力變化。該工程橋跨為300m，合龍期間橋址地區(qū)晝夜溫差基本不超過10℃，經橋梁監(jiān)控單位仿真計算，模擬溫差對橋梁結構影響：鋼梁應力增加60MPa，塔根部混凝土壓應力儲備充盈，無須提前解除臨時固結，選擇中跨合龍后且中跨預應力張拉后再解除臨時固結。臨時固結的滯后解除可減少合龍工序，方便施工，從而加快施工進度。

5 結束語

鋼混疊合梁斜拉橋后孔法施工技術適用于采用高強螺栓連接方式的主梁合龍施工，該工藝通過提前觀測推算合龍段長度，在最后一對斜拉索二張后無須觀測直接進入合龍工序，同時該工藝制孔精度高，在保證結構質量的前提下可顯著加快施工進度，對同類橋梁施工具有較好的借鑒作用。