大型無索區(qū)鋼箱梁斜支架安裝施工技術(shù)探討

代全鳳

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)在房屋建筑、橋梁工程等方面得到廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，通常采用散拼法，該方法作業(yè)面小，且多處于高空作業(yè)，缺乏安全性與技術(shù)性?；诖?，根據(jù)無索區(qū)斜支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)將鋼結(jié)構(gòu)分為若干塊，在預(yù)制場地內(nèi)同時(shí)進(jìn)行預(yù)制加工，加工完成后利用運(yùn)輸車運(yùn)至施工現(xiàn)場，然后用起重設(shè)備將塊件由下到上進(jìn)行吊裝拼接。采用此類分塊預(yù)制的方法進(jìn)行現(xiàn)場吊裝拼接，極大地縮短了施工工期，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工質(zhì)量。

1 工程概況

某高速公路大橋施工所處位置水面開闊，地理環(huán)境復(fù)雜?？傮w橋型布置為：（22×25m）連續(xù)T梁+（12×40m）連續(xù)T梁+（181.95m+450m+181.95m）雙塔斜拉橋。該大橋無索區(qū)鋼箱梁施工過程中，應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)支架進(jìn)行搭設(shè)安裝，取得了良好的社會效益及經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)總結(jié)形成該施工技術(shù)，該雙塔斜拉橋整體及側(cè)視Midas civil模型見圖1。

2 施工技術(shù)特點(diǎn)

將無索區(qū)鋼箱梁斜支架分成若干塊件進(jìn)行預(yù)制加工，具有加工精度高、焊接質(zhì)量好、施工效率高的特點(diǎn)，無索區(qū)鋼箱梁斜支架預(yù)制加工應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017—2017）的相關(guān)規(guī)定；預(yù)制拼裝施工加工簡單、安裝方便、施工機(jī)械化程度高，克服了大型無索區(qū)斜支架超高、超大、超斜等施工難點(diǎn)；采用場外預(yù)制，現(xiàn)場吊裝拼裝的施工方法，實(shí)現(xiàn)預(yù)制加工與吊裝拼裝同步進(jìn)行，將鋼架構(gòu)高空焊接作業(yè)面轉(zhuǎn)移至預(yù)制加工場地，大幅降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 雙塔斜拉橋整體及側(cè)視Midas civil模型

3 工藝操作要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備階段

根據(jù)施工內(nèi)容做好人、機(jī)、料等資源配備，并落實(shí)三級交底制度，將施工內(nèi)容、方法、安全措施等傳達(dá)至每位施工人員。

該施工技術(shù)采用的材料數(shù)量、主要機(jī)械設(shè)備如表1及表2所示：

表1 主要材料表

表2 主要機(jī)械設(shè)備

3.2 胎架制作

胎架制作施工步驟：清理、整平、壓實(shí)加工場地→測量放樣→搭設(shè)制作胎架→驗(yàn)收。

（1）施工工藝：根據(jù)無索區(qū)支架結(jié)構(gòu)形式、鋼管樁直徑、長度、鋼管樁與鋼管樁之間的距離制作胎架，胎架嚴(yán)格控制水平度、平行度等，保證后期支架加工的精度。

（2）施工要點(diǎn)控制：對加工場地進(jìn)行整平壓實(shí)，壓實(shí)度達(dá)到90%并進(jìn)行硬化處理，防止無索區(qū)支架制作過程中因荷載變化發(fā)生地基沉降，導(dǎo)致胎架變形，影響加工精度。

3.3 支架分塊預(yù)制

無索區(qū)鋼箱梁斜支架設(shè)置在索塔兩側(cè)，由φ630鋼管+剪刀撐、水平聯(lián)系+縱梁+橫梁+貝雷片+分配梁+軌道組合而成。

為便于支架安裝施工，將支架分為16塊，Z1-1～Z1-4、Z2-1～Z2-4。分塊如圖2所示。邊跨側(cè)為B1-1～B1-4、B2-1～B2-4。

（1）施工工藝：分塊預(yù)制施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)造對鋼管樁、平聯(lián)、剪刀撐精確下料并加工成單元件。利用起重設(shè)備將單元件吊裝至胎架上進(jìn)行焊接施工。先焊接鋼管樁，然后在鋼管樁上放出平聯(lián)、剪刀撐位置，將塊件的四根鋼管樁連接成整體。

圖2 支架分塊施工圖

（2）施工要點(diǎn)控制：①鋼管樁加工前，需對鋼管樁垂直度進(jìn)行檢測，確保垂直度達(dá)到1/1000；②成材管樁一般為12m一節(jié)，通常需要進(jìn)行接長處理；③管樁接頭采用坡口焊滿焊，焊縫飽滿，且每一接頭外需貼焊6塊δ 12mm鋼板進(jìn)行節(jié)點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)（鋼管樁接頭連接如圖3所示）；④管樁加工完成后，需對管樁進(jìn)行編號做好標(biāo)記以便組裝。

圖3 鋼管樁接頭連接圖

圖3 鋼管樁節(jié)點(diǎn)連接圖

（3）平聯(lián)端部切割成立體曲率孔口，以便與管樁圓曲面緊密連接，剪刀撐端部根據(jù)設(shè)計(jì)圖加工成斜截面，且進(jìn)行焊接前應(yīng)在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置40×60cmδ12mm節(jié)點(diǎn)板，增加節(jié)點(diǎn)的焊接面積，保證連接強(qiáng)度。且連接處焊縫因無夾雜、氣孔、焊瘤、未熔透、未焊透等質(zhì)量缺陷，焊接質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求，鋼管樁節(jié)點(diǎn)連接如圖3所示。

3.4 預(yù)埋件施工

施工工藝：（1）支架預(yù)埋件設(shè)計(jì)為底部基礎(chǔ)預(yù)埋件及頂部索塔下橫梁側(cè)面預(yù)埋件；（2）底部基礎(chǔ)預(yù)埋件位于索塔承臺上，預(yù)埋管樁頂部露出條形基礎(chǔ)50cm；（3）頂部索塔下橫梁側(cè)面預(yù)埋件每側(cè)設(shè)置10塊預(yù)埋板，與塊件頂部縱梁相連，提高無索區(qū)支架安裝過程中的穩(wěn)定性。

施工要點(diǎn)控制：（1）無索區(qū)支架底部基礎(chǔ)預(yù)埋件施工前，在條形基礎(chǔ)范圍內(nèi)需進(jìn)行鑿毛處理，安裝完條形基礎(chǔ)后，對預(yù)埋鋼管樁進(jìn)行精確定位，并將管樁與索塔承臺內(nèi)預(yù)埋鋼筋焊接牢固；（2）條形基礎(chǔ)澆筑前，需清除鑿毛區(qū)域內(nèi)混凝土雜物，保證條形基礎(chǔ)與承臺頂面的黏結(jié)度；（3）無索區(qū)支架頂部預(yù)埋件采用預(yù)埋鋼板加錨筋方式，將鋼板與錨筋焊接成一個整體進(jìn)行預(yù)埋，鋼板與錨筋采用穿孔塞焊并加5mm貼腳滿焊，預(yù)埋件加工完成后需對預(yù)埋件尺寸、加工質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收；（4）預(yù)埋件位置需進(jìn)行精確定位，允許偏差不超過5mm。

3.5 無索區(qū)支架整體拼裝

施工步驟：復(fù)測預(yù)埋件→安裝無索區(qū)支架底節(jié)塊→安裝底節(jié)塊聯(lián)系→安裝無索區(qū)支架頂節(jié)塊→安裝頂節(jié)塊聯(lián)系；施工工藝：采用50t汽車吊對無索區(qū)支架塊件進(jìn)行拼裝，拼裝自下而上進(jìn)行，先吊裝底節(jié)，后吊裝頂節(jié)。施工過程如下：

燃煤火力發(fā)電機(jī)組采用直接空冷凝汽器，相比濕冷凝汽器能節(jié)省寶貴的水資源，在三北地區(qū)有較好的應(yīng)用前景。但直接空冷機(jī)組的低壓缸排汽溫度和背壓較高，導(dǎo)致機(jī)組煤耗增加，發(fā)電效率降低[1-4]?；跈C(jī)組整體效率和排汽冷端損失模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)空冷島結(jié)構(gòu)和運(yùn)行，有助于提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性[4-6]。

（1）先將無索區(qū)支架邊跨側(cè)底節(jié)塊吊至施工位置，調(diào)整支架節(jié)塊位置，將鋼管樁底部與支架基礎(chǔ)對接并進(jìn)行臨時(shí)固定。采用靠尺及全站儀對塊件位置進(jìn)行測量定位，定位完成后進(jìn)行焊接，焊口采用坡口焊，每一接頭外貼焊6塊δ12mm加強(qiáng)鋼板。吊裝中跨側(cè)底節(jié)塊件，并將兩側(cè)支架的縱聯(lián)焊接，使支架對拉，保證支架拼裝的穩(wěn)定性。

（2）采用上述同樣的方法安裝剩余支架底節(jié)塊并焊接塊件之間橫梁、剪刀撐，使底節(jié)形成整體。

（3）吊裝頂節(jié)支架塊，調(diào)整塊件位置，使鋼管樁底部與底節(jié)鋼管樁對接并進(jìn)行臨時(shí)固定，測量頂節(jié)塊件頂部標(biāo)高平面位置并進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整至設(shè)計(jì)位置后，焊接鋼管樁對接接口，焊口同樣采用坡口焊，每一接頭外貼焊6塊δ12mm加強(qiáng)鋼板。焊接完成后，根據(jù)實(shí)際情況下料下橫梁連接撐桿，將支架頂節(jié)與下橫梁連接。

（4）施工控制要點(diǎn)：①無索區(qū)支架吊裝前，應(yīng)對預(yù)埋件位置進(jìn)行復(fù)測，確保無誤后開始拼裝，拼裝時(shí)，先拼裝靠近索塔的內(nèi)側(cè)塊件，需對稱拼裝；②采用縱聯(lián)連接時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行下料，縱聯(lián)端部截面應(yīng)與軸線垂直，且需根據(jù)鋼管樁直徑加工成曲面，以便與鋼管樁緊貼；③塊件與塊件之間的聯(lián)系采用先連接平聯(lián)再連接剪刀撐的方式進(jìn)行，進(jìn)行焊接前，應(yīng)在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置40×60cmδ12mm節(jié)點(diǎn)板，增加節(jié)點(diǎn)的焊接面積，保證連接強(qiáng)度。且連接處焊縫因無夾雜、氣孔、焊瘤、未熔透、未焊透等質(zhì)量缺陷，焊接質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范要求；④安裝頂節(jié)塊件時(shí)，應(yīng)對底節(jié)頂部連接部位進(jìn)行復(fù)測，確認(rèn)無誤后開始拼裝頂節(jié)塊件，頂節(jié)塊件拼接要點(diǎn)與底節(jié)塊件相同；

（5）塊件拼接完成后，復(fù)測支架鋼管樁頂面標(biāo)高、平面位置，并對支架節(jié)點(diǎn)、對接焊縫進(jìn)行逐個檢查驗(yàn)收，應(yīng)依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5025—2020）的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。

4 效益分析

社會效益：該技術(shù)成功解決了大型無索區(qū)斜支架散拼施工周期長、安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工質(zhì)量難以保證等問題，降低了施工難度，縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，為鋼結(jié)構(gòu)安裝施工提供了更好的技術(shù)支持。

經(jīng)濟(jì)效益：以該高速公路大橋主橋無索區(qū)鋼箱梁斜支架施工為例，與傳統(tǒng)現(xiàn)場施工的方法相比，采用該施工技術(shù)克服了大型無索區(qū)斜支架超高、超大、超斜等施工難點(diǎn)。采用場外預(yù)制，現(xiàn)場拼裝的施工方式，實(shí)現(xiàn)施工同步，節(jié)省施工工期1個月，節(jié)省了施工成本約255萬元。

5 結(jié)語

該大橋主橋35#墩無索區(qū)支架施工中，成功應(yīng)用了大型無索區(qū)鋼箱梁斜支架安裝施工技術(shù)，安全、高效地完成了無索區(qū)支架施工，施工過程中，所有焊接質(zhì)量均滿足《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB 50661—2011）的相關(guān)規(guī)定。從應(yīng)用情況來看，該施工技術(shù)的成功應(yīng)用，大幅度提高了施工效率，節(jié)約了施工成本，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，取得了良好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。