鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)研究

羅永杰

（長(zhǎng)沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司二分公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

伴隨著交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，跨線橋數(shù)量不斷增多，為優(yōu)化其受力性能，相關(guān)部門要結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)更加科學(xué)合理的施工技術(shù)操作方案，采取科學(xué)合理的技術(shù)方案，維持施工安全、快速的同時(shí)，提高工程項(xiàng)目的綜合質(zhì)量。斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)能充分滿足市場(chǎng)需求，具有一定的推廣價(jià)值。

1 斜腹板鋼箱梁橋體施工優(yōu)勢(shì)

在橋梁施工過程中，連續(xù)箱梁的剛度和抗扭性能都較高，受到偏心荷載作用，箱梁的整體受力情況一般會(huì)優(yōu)于多片主梁T形結(jié)構(gòu)，能在提升應(yīng)用效能的同時(shí)節(jié)省材料。而斜腹板結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是基于結(jié)構(gòu)層面的優(yōu)勢(shì)，有效減少箱梁翼緣板的懸臂長(zhǎng)度，即翼緣板懸臂長(zhǎng)度一定時(shí)，利用斜腹板能實(shí)現(xiàn)橋面拓寬。尤其是在高速公路立交橋以及城市高架橋發(fā)展進(jìn)程不斷加快的時(shí)代背景下，斜腹板鋼箱梁橋體作業(yè)成為重要的結(jié)構(gòu)模式，需要將連續(xù)箱梁簡(jiǎn)化為平面桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完成計(jì)算分析，從而開展相應(yīng)的連續(xù)箱梁整合處理。

此外，跨線處理能在節(jié)約用地方面發(fā)揮作用，借助交叉處理的方式，保證車輛和行人出行更加安全通暢，并且配合較為經(jīng)濟(jì)的鋼材用量和合理的受力性能分析模式，確保吊裝合體各步驟的流暢性，能夠更好地維持施工項(xiàng)目綜合作業(yè)的質(zhì)量效果，保證鋼箱梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量最優(yōu)化。

2 工程概述

本文以某工程為例，設(shè)置跨越雙向六車道高速公路，橋面尺寸參數(shù)為48×9m，整體面積約為400m2，在橋梁的橫斷面兩側(cè)設(shè)置了花壇等小品設(shè)施，寬度為0.5m，并且設(shè)置人行道和車行道。橋梁的整體凈空為5.5m，橋面雙向橫坡為2%。工程項(xiàng)目在實(shí)際施工過程中應(yīng)用簡(jiǎn)支鋼箱梁，斜腹板結(jié)構(gòu)。箱梁的底板寬度為4.7m。出于對(duì)工程項(xiàng)目具體位置和應(yīng)用的考量，加之運(yùn)輸條件有限，將鋼橋梁錯(cuò)位后劃分為不同區(qū)段，初步設(shè)置8段，拼接縫錯(cuò)開距離為500mm，整體解體加工分段見圖1。

圖1 解體加工示意圖

3 斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)方案

在斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)應(yīng)用過程中，主要是在工廠完成構(gòu)件的分段制作，然后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝和焊接處理，確保兩端橋身吊裝就位后形成統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。此時(shí)，中間橋身吊裝轉(zhuǎn)體，并對(duì)接完成鋼橋的合龍控制。

3.1 施工流程

要按照標(biāo)準(zhǔn)化施工流程落實(shí)具體作業(yè)內(nèi)容，以維持施工技術(shù)整體水平。具體流程見圖2。

圖2 流程示意圖

3.2 具體施工內(nèi)容

為確保施工內(nèi)容能夠按照標(biāo)準(zhǔn)化流程有序開展，需要明確施工細(xì)節(jié)，依據(jù)規(guī)范維持施工管控的合理性和科學(xué)性。首先，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況完成參數(shù)的轉(zhuǎn)換處理，并且要完成分段加工運(yùn)輸工作，實(shí)現(xiàn)橋段的拼裝焊接操作；其次，應(yīng)按照焊接要求和標(biāo)準(zhǔn)完成焊接檢測(cè)工序，及時(shí)糾察可能存在的問題并落實(shí)相應(yīng)的處理措施。在安裝臨時(shí)支撐的基礎(chǔ)上完成吊裝作業(yè)，確保斜腹板鋼箱梁橋體施工整體效果滿足預(yù)期。

3.2.1 參數(shù)轉(zhuǎn)換

將圖紙橫坡、縱坡以及起拱度數(shù)值等進(jìn)行優(yōu)化，精確轉(zhuǎn)換為胎架的坐標(biāo)以及控制點(diǎn)數(shù)值，以保證鋼支撐布設(shè)工作滿足預(yù)期，從而提高胎架拼裝（見圖3）處理工作的精準(zhǔn)性。因?yàn)楣こ添?xiàng)目中橋長(zhǎng)為48m，圖紙說明中標(biāo)注橫坡雙向2%、縱斷面位于R=2500m的豎曲線位置，因此，結(jié)合《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64—2015）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)設(shè)的起拱數(shù)值設(shè)定為80mm，從而能夠確定胎架的坐標(biāo)以及控制尺寸。工程項(xiàng)目采取型鋼作為橫縱向的支撐元件，支撐密度大于1.2m×1.2m，維持隔板結(jié)構(gòu)之間均設(shè)置一排支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模式。

圖3 胎架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.2 分段加工運(yùn)輸

在板材下料操作開始前，為保證后續(xù)工作的安全性和穩(wěn)定性，需要進(jìn)行噴砂除銹處理和防腐處理工作，應(yīng)用定寬板作為頂板和底板。同時(shí)，下料操作應(yīng)配合數(shù)控切割設(shè)備完成精準(zhǔn)下料，利用多塊板材對(duì)接處理控制，以提升板材校正效果。

制作工序結(jié)束后在胎架上完成箱梁拼裝，由于工程項(xiàng)目主要分為八段，因此，要按照A段（第一段、第二段）、B 段（第三段、第四段）、C 段（第五段、第六段）、D 段（第七段、第八段）的平面圖一次完成拼裝操作，形成整體箱梁結(jié)構(gòu)，每段之間配合段焊操作完成連接，整體拼裝焊接完成后對(duì)段焊部位進(jìn)行分解，形成8個(gè)箱梁段。

此外，箱梁垂直反向組裝應(yīng)從頂板開始，然后是內(nèi)隔板和腹板，保證橋梁連接結(jié)構(gòu)處理效果后，完成底板組裝，確保懸臂單元板件質(zhì)量效果滿足預(yù)期。組裝過程中將胎架作為外胎，內(nèi)隔板作為內(nèi)胎，從而有效提升各段線形結(jié)構(gòu)效果。

逐段進(jìn)行垂直旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)檢查，依據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸工具。在運(yùn)輸過程中要保證平穩(wěn)，若出現(xiàn)超寬構(gòu)件，在運(yùn)送過程中應(yīng)申報(bào)當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸部門進(jìn)行核定。

3.2.3 橋段拼裝焊接

全部橋體放樣處理后進(jìn)行分段焊接，拼裝時(shí)應(yīng)確保胎架上不留余量，分段焊接時(shí)應(yīng)用埋弧自動(dòng)焊，按照點(diǎn)焊完成固定處理后進(jìn)行組裝，確保焊接施工由內(nèi)至外、由上至下的組裝順序合理可控。在8段箱梁構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行橋段拼裝焊接作業(yè)時(shí)，主要借助H型鋼焊接處理方式，形成“井”字胎架結(jié)構(gòu)，借助200t汽車吊輔助處理，拼裝完成A 段、B 段、C 段和D 段吊裝單元體。并且在基礎(chǔ)焊接應(yīng)用控制方案實(shí)行的基礎(chǔ)上，為維持整體焊接效果和質(zhì)量水平，配合二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊實(shí)現(xiàn)全面的焊接操作。

3.2.4 焊接檢驗(yàn)

焊接結(jié)束后24h，施工部門要組織專人進(jìn)行焊接檢驗(yàn)工作。先對(duì)焊接體外部進(jìn)行檢查，并集中記錄相關(guān)檢查結(jié)果，以保證能及時(shí)對(duì)比分析。在外觀檢查合格后利用超聲波進(jìn)行無損探傷檢測(cè)。

一方面，焊縫外觀檢查時(shí)要保證焊波的平整度和均勻性，無明顯裂紋、無深度咬邊，沒有氣孔、弧坑、焊瘤等情況。重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容為：

（1）梁結(jié)構(gòu)正彎矩區(qū)下緣位置應(yīng)檢測(cè)是否存在橫向裂縫問題。

（2）針對(duì)梁結(jié)構(gòu)支點(diǎn)位置和L/4 斷面位置是否存在斜裂縫問題。

（3）應(yīng)集中匯總梁體裂縫情況，并且對(duì)裂縫的位置、長(zhǎng)度參數(shù)、寬度參數(shù)、走向趨勢(shì)以及分布形態(tài)等內(nèi)容進(jìn)行集中匯總，從而有效與寬度限制進(jìn)行對(duì)比分析。

（4）應(yīng)檢測(cè)懸澆塊的端頭位置，評(píng)估鋼筋結(jié)構(gòu)是否存在暴露銹蝕等問題，混凝土是否存在剝落等現(xiàn)象。

另一方面，無損檢測(cè)應(yīng)依據(jù)《焊縫無損檢測(cè)超聲檢測(cè)技術(shù)》（GB/T 11345—2013）的具體內(nèi)容進(jìn)行分析。如果存在不標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施工部門應(yīng)聯(lián)合監(jiān)理部門開展針對(duì)性的分析工作，并按照規(guī)定進(jìn)行返修處理，然后完成復(fù)檢工作，直到焊縫質(zhì)量滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)在允許誤差范圍內(nèi)才能開展后續(xù)作業(yè)。

3.2.5 安裝臨時(shí)支撐

為保證斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)的規(guī)范效果，應(yīng)落實(shí)臨時(shí)性支撐處理結(jié)構(gòu)，維持兩端吊體單元體吊裝就位，具體參數(shù)見表1。并且，針對(duì)橋臺(tái)基坑結(jié)構(gòu)、護(hù)墻結(jié)構(gòu)等，均采取防護(hù)控制處理工序，保證護(hù)墻穩(wěn)定性滿足要求，完成水平風(fēng)力和抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算，同時(shí)了解基底豎向承載力參數(shù)，只有在滿足整體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和安全要求的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行鋼橋的吊裝操作。

表1 支撐結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.2.6 鋼橋吊裝

綜合考量作業(yè)半徑、高度以及移位轉(zhuǎn)體靈活性等相關(guān)要求，決定將施工段分為兩段（見圖4）。第一段是A 段、B 段和C 段施工，第二段是D 段施工。吊裝設(shè)備采用500t 汽車吊，并選取260t 和200t 汽車吊作為輔助吊裝作業(yè)設(shè)備。需要提前向相關(guān)管理部門報(bào)備，才能開展后續(xù)作業(yè)。

圖4 平面示意圖

（1）第一段（A 段、B 段、C 段）施工?，F(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備就位后，發(fā)出吊裝指令，先進(jìn)行A 段施工，逐漸向B 段和C 段挪移，吊裝到指定地點(diǎn)，吊車1 號(hào)和吊車2 號(hào)就位完成箱梁吊裝。吊車司機(jī)要聽從總指揮信號(hào)指示，緩慢提起后在空中轉(zhuǎn)體就位，一段落在橋臺(tái)位置，另一端落在臨時(shí)支撐位置。

（2）第二段（D 段）將箱梁?jiǎn)卧w移動(dòng)到與其他單元體垂直相鄰位置，放至地面后吊車保持站位，保持吊離地面500mm，然后完成空中轉(zhuǎn)體的處理，轉(zhuǎn)體角度控制在30°左右。此時(shí)，吊車控制人員要聽從總指揮指令，緩緩吊至箱梁上方500mm 實(shí)現(xiàn)再次轉(zhuǎn)體，保證箱梁就位。

（3）焊接處理。在完成吊裝操作工序后應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的焊接操作。需要注意的是，在焊接作業(yè)開始前，施工部門要確保相關(guān)成品安全性和穩(wěn)定性，并且針對(duì)不達(dá)標(biāo)的縫口位置進(jìn)行集中的打磨和修正處理。在測(cè)試縫口數(shù)值后，確認(rèn)相關(guān)數(shù)值都能匹配施工質(zhì)量要求，才能依據(jù)焊接工藝評(píng)定的焊接參數(shù)進(jìn)行多層多道焊接處理，維持整體施工效果和綜合質(zhì)量水平。

3.3 對(duì)比效果

相較于傳統(tǒng)腳手架搭設(shè)處理方案，斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)的應(yīng)用效果更好，且對(duì)應(yīng)的質(zhì)量水平更突出。對(duì)比同類型其他工程項(xiàng)目可知。搭設(shè)腳手架施工處理工程項(xiàng)目預(yù)估費(fèi)用為86 萬元，工期約為79d，道路封閉時(shí)間較長(zhǎng)，約為64d，需要進(jìn)行全封閉處理。而本次工程項(xiàng)目采取斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)，費(fèi)用為60萬元。由于是預(yù)制處理，因此工期大幅縮短，工期為27d，道路采取階段性封閉控制。在進(jìn)行第一段和第二段施工時(shí)采取單向封閉，時(shí)間為2h，第三段施工時(shí)單向封閉6h。通過對(duì)比可知，相較于傳統(tǒng)工序，斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了縮減工期約50d，大幅降低工程項(xiàng)目的投入成本。

此外，斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)的應(yīng)用大幅優(yōu)化了工程項(xiàng)目的安全性和便捷性，減少封閉道路時(shí)長(zhǎng)，具有顯著的社會(huì)效益。

4 結(jié)語

總而言之，應(yīng)用斜腹板鋼箱梁橋體分段吊裝施工技術(shù)，能夠更好地提升工程項(xiàng)目的綜合質(zhì)量水平。依據(jù)實(shí)際施工情況完善具體施工細(xì)節(jié)，確保能發(fā)揮斜腹板施工處理模式的優(yōu)勢(shì)作用，維持良好的施工水準(zhǔn)，優(yōu)化施工效果和成本控制效果。