小曲率半徑鋼箱梁施工技術(shù)

摘要：某互通U型匝道橋由于受到施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間的限制，不宜采用吊裝施工方案，經(jīng)分析決定采用小曲率半徑頂推法進(jìn)行施工。通過(guò)對(duì)導(dǎo)梁、拼裝平臺(tái)、臨時(shí)墩、步履式頂推設(shè)備、限位措施等施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，確定小曲率半徑鋼箱梁頂推施工技術(shù)要點(diǎn)，從而為相關(guān)工程項(xiàng)目提供參考。

關(guān)鍵詞：小曲率半徑;鋼箱梁;施工技術(shù)

1" "工程概況

某互通U型匝道橋上跨高速公路體走向方位角60°～270°，中心樁號(hào)UK0+327.5，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁和鋼箱梁的組合形式。施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)空間有限，曲線半徑較小，不利于機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，吊裝可行性欠佳。經(jīng)過(guò)技術(shù)優(yōu)化后，項(xiàng)目部決定采用半徑頂推法，按流程推進(jìn)施工進(jìn)程，由此完成橋梁鋼箱梁的安裝工作。

2" "小曲率半徑鋼箱梁頂推中關(guān)鍵設(shè)備

以橋梁主體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、鋼箱梁頂推施工要求等為立足點(diǎn)，配套相應(yīng)的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，作為頂推施工的輔助裝置，其中包含導(dǎo)梁、拼裝平臺(tái)、臨時(shí)墩、步履式頂推設(shè)備等。

2.1" "導(dǎo)梁

導(dǎo)梁設(shè)置在鋼箱梁前部，作為輔助結(jié)構(gòu)其長(zhǎng)度為重點(diǎn)控制指標(biāo)，將直接對(duì)頂推的跨度帶來(lái)影響。此外，導(dǎo)梁的各項(xiàng)參數(shù)需合理，以便主梁在頂推時(shí)的受力可維持穩(wěn)定狀態(tài)。優(yōu)化導(dǎo)梁的參數(shù)有利于減小主梁的內(nèi)力，實(shí)施集約化的施工模式，減少材料使用量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

變剛度變截面工字梁特點(diǎn)是可減輕導(dǎo)梁的質(zhì)量，降低施工難度，達(dá)到輕便化施工的效果。采用腹板與鋼箱梁縱隔板對(duì)接，外貼補(bǔ)強(qiáng)板，以起到加強(qiáng)的作用。下翼板與下底板水平連接，上翼板在設(shè)置時(shí)適當(dāng)高過(guò)上面板，待腹板一同向縱橋向延伸。轉(zhuǎn)角處需做到穩(wěn)定過(guò)渡，一般方式為焊接工藝孔過(guò)渡。

根據(jù)鋼箱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，其上、下表面分別有4%、2%的橫坡，因此在設(shè)計(jì)導(dǎo)梁下翼緣時(shí)，將其也設(shè)計(jì)為2%橫坡。此方式有利于導(dǎo)梁與鋼箱梁的高效焊接，同時(shí)也便于將頂推設(shè)備精準(zhǔn)安裝在支頂處。在規(guī)格方面，單側(cè)導(dǎo)梁節(jié)段質(zhì)量19.6t，共包含4個(gè)質(zhì)量不一的節(jié)段，其中最大分節(jié)質(zhì)量5.8t。

2.2" "架橋機(jī)

采用雙導(dǎo)梁架橋機(jī)必須搭設(shè)支架，加寬橋梁，方可滿足過(guò)孔及架梁作業(yè)要求。單導(dǎo)梁架橋機(jī)無(wú)需加寬，所需空間小，整體穩(wěn)定性好，可考慮優(yōu)先選用。所選架橋機(jī)的參數(shù)如表1所示。

2.3" "拼裝平臺(tái)

拼裝平臺(tái)的作用在于給鋼箱梁的分段焊接以及安裝提供平整且穩(wěn)定的作業(yè)場(chǎng)所，在設(shè)計(jì)時(shí)注重如下幾點(diǎn)：

以鋼箱梁頂推工藝的應(yīng)用特點(diǎn)為立足點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)拼裝平臺(tái)，平臺(tái)長(zhǎng)約30m，寬約36m，包含鋼管樁基礎(chǔ)、鋼管樁、聯(lián)系裝置（用于穩(wěn)定連接各鋼管樁）、分配梁等。平臺(tái)頂面無(wú)坡度，即保持平直的狀態(tài)。視實(shí)際情況，局部根據(jù)墊板調(diào)整，使其可以有效適應(yīng)鋼箱梁的坡度變化，提高可行性。

頂推墩施工中，橫橋向、縱橋向均為2根組合H588×

300H型鋼。在設(shè)置鋼管樁立柱時(shí)，分別在其底部配套2m×2m的擴(kuò)大基礎(chǔ)，以增強(qiáng)鋼管樁立柱的穩(wěn)定性，以免因局部受力過(guò)大而失穩(wěn)，同時(shí)確保單樁承載力至少達(dá)到1600kN。

結(jié)合施工條件確定總荷載，即2個(gè)節(jié)段鋼箱梁以及施工人員各自荷載的總和。據(jù)此開展拼裝平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)中，未考慮到大量構(gòu)件臨時(shí)堆放的工況，因此在施工期間需加強(qiáng)對(duì)材料的管理，避免大量構(gòu)件堆放。否則荷載總量將超出平臺(tái)可承受范圍，將導(dǎo)致平臺(tái)失穩(wěn)。

2.4" "臨時(shí)墩

橋梁頂推工作順利落實(shí)到位共需得到6個(gè)臨時(shí)墩的支持，將其編號(hào)為1號(hào)至6號(hào)，最大跨徑41m，具體分布情況如圖1所示。臨時(shí)墩的作用在于承受頂推施工過(guò)程中所產(chǎn)生的荷載。橫橋向設(shè)置為2個(gè)支墩（分離式），間距11.4m，彼此間用[20a連接。結(jié)構(gòu)組成方面，以基礎(chǔ)、鋼管樁、聯(lián)系裝置、分配梁為主。

臨時(shí)支墩的布置方式根據(jù)設(shè)備的數(shù)量而定，具體如下：對(duì)1臺(tái)設(shè)備時(shí)，單個(gè)支墩、各頂推設(shè)備均采用4根鋼管，橫向、縱向間距分別為3m、3.5m，在臨時(shí)墩縱梁上設(shè)2個(gè)支墊墩。對(duì)2臺(tái)設(shè)備時(shí)，單個(gè)支墩配套4根鋼管，各頂推設(shè)備為2根鋼管，橫向、縱向間距分別為11.4m、3.5m，支墊墩的設(shè)置方式以及數(shù)量與前述一致。

支墩略低于成橋線形60mm，通過(guò)合適尺寸墊塊和鋼板的共同應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)支墩高度的調(diào)節(jié)。各臨時(shí)墩的布設(shè)位置不盡相同，其所受的最大荷載也有所差異，為全面保證臨時(shí)墩的穩(wěn)定性，其上部立柱選用適合鋼管，下部設(shè)置預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)。在現(xiàn)場(chǎng)以液壓錘擊的方式處理，保證沉樁效果。

2.5" "步履式頂推設(shè)備

步履式頂推設(shè)備可以滿足構(gòu)件的提升與平移施工要求，是施工中的關(guān)鍵裝置。在頂推設(shè)備組成中，鋼結(jié)構(gòu)是重要的承載裝置，其所承受的橫向、豎向、縱向力分別為80t、300t、60t。在評(píng)定頂推設(shè)備性能時(shí)，主要從最大荷載、最大位移以及最大速度三個(gè)方面切入，包含頂升、頂推和糾偏3種工況，具體參數(shù)如表2所示。

2.6" "限位裝置

各臨時(shí)墩縱梁處分別設(shè)2個(gè)支墊墩。如前文所述，對(duì)2臺(tái)設(shè)備時(shí)，適當(dāng)降低反力座的高度，使其低于成橋線形60mm，同時(shí)配套適量合適厚度墊塊和鋼板，用于支墊墩高度調(diào)節(jié)。在頂推施工過(guò)程中，其可以承受頂推的所有重量，從而滿足安全施工的要求。

3" "小曲率半徑鋼箱梁頂推施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1" "頂推施工流程

鋼箱梁處于60m平曲線上，其頂板、底板兩部分分別設(shè)置4%、2%的橫坡，結(jié)合各項(xiàng)基礎(chǔ)條件，確定頂推的施工流程如下：按要求將臨時(shí)墩、拼裝平臺(tái)等輔助裝置設(shè)置到位，給施工創(chuàng)設(shè)良好的基礎(chǔ)條件。待拼裝平臺(tái)成型后，于該處拼裝部分鋼箱梁，若無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，則沿設(shè)計(jì)平曲線向前有序頂推。期間嚴(yán)格控制外側(cè)、內(nèi)側(cè)頂推設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，兩者的速度比為121：100，即采用的是差速頂推的作業(yè)方法。在此條件下頂推施工，對(duì)于同一頂推行程而言，外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的行程有所不同，分別為300mm、248mm。按前述所提的流程有序推進(jìn)，即拼裝、頂推循環(huán)作業(yè)，最終將各段拼裝成型并頂推到位。

3.2" "搭設(shè)臨時(shí)墩

按設(shè)計(jì)圖紙搭設(shè)臨時(shí)墩，并將導(dǎo)梁及頂推設(shè)備安裝到位，組織調(diào)試，以便分析傳感器等相關(guān)裝置的運(yùn)行情況。若存在精度偏低、穩(wěn)定性不足等問(wèn)題，則及時(shí)做出調(diào)整。此后將導(dǎo)梁和5～11號(hào)節(jié)段鋼箱梁拼裝成型，對(duì)兩者間的焊縫連接處做詳細(xì)的質(zhì)量檢查。

3.3" "鋼箱梁曲線向前頂推

鋼箱梁曲線向前頂推15.1m，曲線外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的推進(jìn)速度具有差異性，按照121：100的速度比予以控制。外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的單次推進(jìn)梁分別為300mm、248mm。頂推施工過(guò)程中，每3個(gè)行程對(duì)橫向位置做一次修正。在前述基礎(chǔ)上，將12～14號(hào)節(jié)段鋼箱梁拼裝成型。

鋼箱梁曲線向前頂推15.5m，曲線外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的推進(jìn)速度具有差異性，按照121：100的速度比予以控制，外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的單次推進(jìn)梁分別為300mm、248mm。頂推施工過(guò)程中，每3個(gè)行程對(duì)橫向位置做一次修正。在前述基礎(chǔ)上，將15～17號(hào)節(jié)段鋼箱梁拼裝成型。

鋼箱梁曲線向前頂推16.5m，曲線外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的推進(jìn)速度具有差異性，按照121：100的速度比予以控制，外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的單次推進(jìn)梁分別為300mm、248mm。頂推施工過(guò)程中，每3個(gè)行程對(duì)橫向位置做一次修正。

鋼箱梁曲線向前頂推3.85m，此時(shí)箱梁前端為最大懸臂狀態(tài)。曲線外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的推進(jìn)速度具有差異性，按照121：100的速度比予以控制，外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的單次推進(jìn)梁分別為300mm、248mm。頂推施工過(guò)程中，每3個(gè)行程對(duì)橫向位置做一次修正。

鋼箱梁曲線向前頂推12.65m，曲線外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的推進(jìn)速度具有差異性，按照121：100的速度比予以控制，外側(cè)、內(nèi)側(cè)設(shè)備的單次推進(jìn)梁分別為300mm、248mm。頂推施工過(guò)程中，每3個(gè)行程對(duì)橫向位置做一次修正。

按前述所提方法有序施工，將鋼箱梁曲線頂推至最終位置。采集現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)鋼箱梁的實(shí)際頂推情況做出判斷，采取橫向糾偏措施。若無(wú)誤則緩慢落梁。待鋼箱梁頂推到位且通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)后，將導(dǎo)梁拆除。由專員操作起重設(shè)備，在其輔助下，于拼裝平臺(tái)上有序安裝剩余梁段。

4" "結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在小曲率半徑鋼箱梁施工中，受現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間等因素的影響，傳統(tǒng)頂推法缺乏可行性，亟需探尋更具適用性的方法。本文以工程實(shí)例為依托，圍繞小曲率半徑鋼箱梁的施工技術(shù)展開分析，提出了一些技術(shù)要點(diǎn)，希望可作為類似工程的參考。

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