涑河綜合治理工程鋼構(gòu)橋安裝精度控制

張華林，王國(guó)溶，張 倩

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

1 工程概況及特點(diǎn)

1.1 工程概況

蘭山區(qū)涑河綜合治理工程鋼構(gòu)橋?yàn)橄鹉z壩的一個(gè)附屬結(jié)構(gòu)物，設(shè)計(jì)主橋梁長(zhǎng)62.62 m，梭型鋼結(jié)構(gòu)空間桁架拱橋，上、下弦均為擬圓弧。騎行道設(shè)置在結(jié)構(gòu)下緣；慢行和跑步道設(shè)置在結(jié)構(gòu)上緣。上、下弦之間通過(guò)豎桿、斜撐和斜向鋼拉桿連接。主橋結(jié)構(gòu)總高度4.807 m，支撐跨徑61.12 m，橋總寬9.2 m。最高橋面標(biāo)高85.579 m。

1.2 工程特點(diǎn)

鋼構(gòu)橋跨度大、重量大，無(wú)法整跨一次吊裝就位，需在跨中設(shè)置臨時(shí)支撐平臺(tái)。常規(guī)吊裝方案是利用吊車將鋼構(gòu)橋橋板吊運(yùn)至臨時(shí)支撐平臺(tái)上方20～30 cm 處，人工牽引繩索控制鋼構(gòu)橋橋板移動(dòng)方向，以維持穩(wěn)定。在鋼構(gòu)橋橋板接近定位點(diǎn)時(shí)，人工在臨時(shí)支撐平臺(tái)利用撬棍反復(fù)撬動(dòng)微調(diào)，直至精確定位，吊車落繩，鋼構(gòu)橋橋板就位，吊裝完成。此方法，其精準(zhǔn)定位達(dá)到設(shè)計(jì)要求的操作難度非常大，且屬于高空作業(yè)，難以保證作業(yè)人員的施工安全。

本次鋼構(gòu)橋橋板采用臨時(shí)鋼管柱支撐體系加定位器與定位槽“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”一次就位施工方案。

2 鋼橋安裝精度控制

2.1 鋼構(gòu)橋安裝精度控制的難點(diǎn)及解決措施

臨時(shí)支撐平臺(tái)高度達(dá)到7.3 m，屬于二級(jí)高空作業(yè)，且吊裝作業(yè)所采用吊車為130 t 車型，每塊鋼構(gòu)橋橋板組件重量達(dá)到60 t，其吊裝作業(yè)本身就是超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的單項(xiàng)工程。施工過(guò)程中主要有以下幾項(xiàng)難點(diǎn)：

1）鋼構(gòu)橋由鋼箱梁、鋼板梁及桁架桿件構(gòu)成，跨度和重量大，結(jié)構(gòu)不規(guī)則，造成安裝施工困難。工程通過(guò)采用定位器與定位槽裝置及鋼構(gòu)橋分塊吊裝拼接的施工方法，將鋼構(gòu)橋整體分4 個(gè)安裝組件進(jìn)行拼裝和焊接，減小了鋼構(gòu)橋施工中整體跨度和重量大的問(wèn)題。

2）工期緊，施工場(chǎng)地小及生產(chǎn)成本投入大的困難。原方案是在施工現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)大范圍空間型滿堂腳手架，現(xiàn)場(chǎng)制作焊接鋼構(gòu)橋。鑒于施工工期的緊迫、施工現(xiàn)場(chǎng)的局限性、腳手架安裝耗材及安全防護(hù)費(fèi)用投入較大的因素，沒(méi)有足夠大的施工場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)。為了按時(shí)完成鋼構(gòu)橋安裝任務(wù)，決定在公司廠房?jī)?nèi)制作，將制作完成的鋼橋分塊運(yùn)輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場(chǎng)，采用吊車吊裝拼接的方法安裝。此方案保證下部建筑物橡膠壩壩袋的正常安裝，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了生產(chǎn)成本。

3）施工現(xiàn)場(chǎng)位于市區(qū)，環(huán)保要求高。通過(guò)在公司廠房?jī)?nèi)加工制作鋼構(gòu)橋構(gòu)件，分塊運(yùn)輸至工地現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼接，從根本上減少了在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋼構(gòu)橋加工制作時(shí)產(chǎn)生的電焊煙霧、防腐劑噴霧及噪音等危害因素對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。

綜合以上難點(diǎn)經(jīng)專家論證及反復(fù)研究，最終確定采用定位器與定位槽“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”空間定位的施工方法。

2.2 定位槽的定位

在鋼構(gòu)橋下方橡膠壩底板上，使用全站儀測(cè)量出鋼橋的中心點(diǎn)，將18 塊16 mm×260 mm×260 mm 預(yù)埋鋼板固定在壩底板鋼筋籠既定位置上，作為后期焊接鋼管柱的基礎(chǔ)底座。待橡膠壩底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后，在預(yù)埋鋼板上焊接鋼管柱（鋼管柱支撐，采用Q235C 材質(zhì)，規(guī)格Φ550 mm×厚度12 mm×高度6 200 mm 的鋼管）作為豎向鋼管柱，將鋼構(gòu)橋設(shè)計(jì)中心點(diǎn)與鋼管柱中心校對(duì)。 根據(jù)鋼梁分段情況，設(shè)置臨時(shí)支撐平臺(tái)1 套，支撐平臺(tái)采用厚壁鋼管，材質(zhì)為Q235C，由4 根鋼管和4 個(gè)連梁組成框架系統(tǒng)。在鋼管柱上方焊接橫向方梁，方梁上預(yù)留定位槽，定位器槽位置位于鋼橋中心點(diǎn)。定位槽型號(hào)規(guī)格為：上坡口尺寸為500 mm×500 mm×150 mm、下坡口500 mm×500 mm×150 mm，材質(zhì)為Q420C鋼板，厚度20 mm，焊接后為敞口空心倒四棱錐體。臨時(shí)支撐平臺(tái)安裝完成后，采用水準(zhǔn)儀和全站儀復(fù)核位置及高程，保證定位槽安裝精準(zhǔn)，從而充分保證后期鋼構(gòu)橋吊裝就位順利進(jìn)行。

2.3 制作廠房中鋼構(gòu)橋定位器的焊接

為便于在吊裝過(guò)程中更加精準(zhǔn)、快捷的拼接，定位器采用型號(hào)規(guī)格為300 mm×300 mm×300 mm，材質(zhì)為Q420C 鋼板，厚度20 mm，焊接形成四棱錐體。在鋼橋梁的底部既定位置，采用測(cè)量得到鋼構(gòu)橋的既定位置，焊接定位器，采用水準(zhǔn)儀及卷尺復(fù)核定位器的位置及尺寸偏差。多次復(fù)核無(wú)誤后，加固定位器。

2.4 鋼板梁進(jìn)入工地后的吊裝一次就位

鋼橋橋板組件共4 件，每塊鋼構(gòu)橋橋板組件重量達(dá)到60 t，通過(guò)2 臺(tái)130 t 汽車汽車式重機(jī)進(jìn)行拼裝，然后焊接為兩個(gè)吊裝段，焊縫進(jìn)行100%探傷質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行下道工序施工。吊裝前對(duì)臨時(shí)支架進(jìn)行校核，其允許偏差符合要求后進(jìn)行吊裝。采用全站儀配合水準(zhǔn)儀復(fù)核支架頂面高程、軸線、對(duì)接口橫向中心線及鋼梁的定位軸線，在壩底板上測(cè)放出各條控制線，便于吊裝過(guò)程中的精度控制。

拼裝完成后按照吊裝方案，鋼橋吊點(diǎn)采用工廠制作時(shí)設(shè)置的8 個(gè)專用鋼板制吊耳。鋼繩選用Φ43 mm 鋼繩扣，焊接在鋼梁上，單根起重能力29 t。為保證鋼梁在吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性和安裝就位時(shí)的精確度，吊裝過(guò)程中首先在地面調(diào)整鋼梁的重心位置，保持穩(wěn)定。所采用定位器與定位槽“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”空間定位的施工方法，是在鋼構(gòu)橋橋板空間吊裝定位時(shí)，由吊裝指揮員指揮人工牽引繩索配合吊車緩慢移動(dòng)橋板，使焊接在橋板上的定位器移至定位槽上坡口范圍內(nèi)，待橋板穩(wěn)定后，指揮員指揮吊車緩慢下放橋板，使定位器沿著定位槽上坡口、下坡口緩慢滑動(dòng)至定位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)空間“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”精準(zhǔn)定位安裝，橋板就位，吊裝完成。然后使用全站儀復(fù)測(cè)鋼橋設(shè)計(jì)中心線與預(yù)設(shè)中心線偏差，符合設(shè)計(jì)要求。使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行鋼橋梁頂面高程的校核，以設(shè)計(jì)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比，符合設(shè)計(jì)高程要求。

鋼構(gòu)橋吊裝就位完成后，兩段箱體連接處進(jìn)行焊接。首先對(duì)焊接坡口及組對(duì)間隙進(jìn)行焊前清理，然后采取手工、自動(dòng)焊的焊接技術(shù)對(duì)焊縫進(jìn)行焊接。再采取打底焊，在鋼梁接口單面坡口對(duì)接焊時(shí)，防止角變形或防止自動(dòng)焊時(shí)發(fā)生燒穿現(xiàn)象，先在接頭背面坡口根部進(jìn)行打底焊道的焊接。焊接完成后，進(jìn)行二次清理焊縫，接下來(lái)進(jìn)行手工電弧焊蓋面焊2 層。焊接完成后，清理飛濺焊渣，打磨焊縫。最后進(jìn)行焊縫無(wú)損探傷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行防腐處理。防腐處理完成后，檢測(cè)漆膜厚度采用干漆膜測(cè)厚儀檢查允許偏差為-25μm。然后進(jìn)行拆除臨時(shí)支撐平臺(tái)，完成整個(gè)鋼構(gòu)橋安裝。

為了便于掌握鋼構(gòu)橋安裝就位后的穩(wěn)定性，拆除臨時(shí)支撐平臺(tái)前進(jìn)行沉降點(diǎn)及位移點(diǎn)的布置及觀測(cè)。沉降點(diǎn)布置在鋼構(gòu)橋的騎行橋和漫行橋中間拼接處各布置一組，靠近兩側(cè)橋臺(tái)處箱涵布置一組，臨時(shí)支撐平臺(tái)底部側(cè)面布置一組，臨時(shí)支撐平臺(tái)基礎(chǔ)上方布置一組。沉降點(diǎn)及位移點(diǎn)安裝完成后，使用全站儀及水準(zhǔn)儀對(duì)設(shè)置的沉降點(diǎn)及位移點(diǎn)進(jìn)行首次測(cè)量，記錄好觀測(cè)數(shù)據(jù)。在觀測(cè)階段，每次觀測(cè)在當(dāng)天清晨同一時(shí)間并做好記錄工作。結(jié)合各次觀測(cè)數(shù)據(jù)，成果整理檢查無(wú)誤后，進(jìn)行平差計(jì)算，與設(shè)計(jì)要求比較，沉降、位移均符合設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

在鋼構(gòu)橋安裝精度控制過(guò)程中，采取臨時(shí)支撐與定位器的組合運(yùn)用，從施工質(zhì)量與安全的角度，提高了鋼構(gòu)橋定位精度控制的便捷性，保證了定位的精準(zhǔn)度，減少了施工人員吊裝定位時(shí)的高空作業(yè)，消除了安全隱患。從成本控制的角度分析，該方法快捷、簡(jiǎn)單、加快了工程的施工進(jìn)度，從而有效的降低了吊裝定位時(shí)的人力和安全防護(hù)設(shè)施投入，節(jié)約了成本。鋼構(gòu)橋臨時(shí)支撐平臺(tái)與定位器和定位槽裝置技術(shù)在本工程中的成功運(yùn)用，為同類工程的施工提供了借鑒。