復(fù)雜市域環(huán)境跨河道現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼后吊裝鋼箱梁施工技術(shù)研究

許柯堯，秦君彪，沈偉才，黃文明，張正偉

（1.杭州蕭山交通建設(shè)管理有限公司，杭州311200：2.江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212000）

1 引言

隨著人們對(duì)材料的不斷探索和研究，高強(qiáng)度鋼材開(kāi)始不斷出現(xiàn)，為鋼箱梁橋的自身性能提供了物質(zhì)保障，鋼材的焊接技術(shù)及橋梁施工技術(shù)的進(jìn)步，為施工過(guò)程的安全可靠提供了保障。隨著鋼箱梁橋的增多，鋼箱梁橋由于自身強(qiáng)度高、自重輕、施工工期短、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，得到了建橋界廣泛的采用。查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，倪文祥[1]、許彥樸[2]、岳粹歌[3]、胡文柱[4]等人介紹了跨建筑物的鋼箱梁吊裝施工技術(shù)。羅文藝[5]、李振鑫[6]、梁曉[7]、孫威[8]等人介紹了鋼箱梁吊裝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制施工技術(shù)。由于跨河道施工條件限制，常規(guī)施工方法具有臨時(shí)支撐搭設(shè)困難、鋼箱梁整體焊接質(zhì)量不易保證、鋼箱梁預(yù)拱度控制困難等缺點(diǎn)。針對(duì)以上問(wèn)題，有必要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

2 工程概況

03 省道東復(fù)線高架南延工程2 標(biāo)起點(diǎn)位于彩虹大道北側(cè)（花木城），上跨G104、運(yùn)營(yíng)地鐵5 號(hào)線、蕭紹運(yùn)河、蕭明線、門(mén)前河、陳端路，終點(diǎn)止于現(xiàn)狀03 省道東復(fù)線與東瑞四路交叉口，全長(zhǎng)2.2 km。蕭紹運(yùn)河為世界文化遺產(chǎn)，橋跨處河道寬約32 m，水深約2.5 m，高架上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)一跨過(guò)河，河中無(wú)法設(shè)置臨時(shí)支撐，采用場(chǎng)內(nèi)分段預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次拼裝成整體后，再利用兩臺(tái)吊車整體吊裝縱向節(jié)段。鋼箱梁長(zhǎng)度為58 m，寬25.5 m，場(chǎng)內(nèi)分段為縱向3 段，橫向分5 塊，共15 個(gè)節(jié)段，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱向預(yù)拼，見(jiàn)圖1。

圖1 縱斷面分段示意圖

3 技術(shù)原理

蕭紹運(yùn)河為世界文化遺產(chǎn)，水深約2.5 m，高架上部結(jié)構(gòu)采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)一跨過(guò)河，河中無(wú)法設(shè)置臨時(shí)支撐，梁部采用場(chǎng)內(nèi)分段預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次拼裝成整體后，再利用兩臺(tái)吊車整體吊裝縱向節(jié)段。針對(duì)鋼箱梁跨現(xiàn)有蕭紹運(yùn)河，全部為單跨，這5 聯(lián)鋼箱梁在鋼廠加工完成后，分段運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，在空曠場(chǎng)地上進(jìn)行二次預(yù)拼，由拖炮車運(yùn)輸?shù)降跹b現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行雙機(jī)抬吊，以減少對(duì)交通的影響。針對(duì)跨河道鋼箱梁臨時(shí)支架施工困難的問(wèn)題，采用先現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼后吊裝施工技術(shù)進(jìn)行跨運(yùn)河河道鋼箱梁安裝。采用拼裝胎架進(jìn)行鋼箱梁拼裝施工，采用型鋼提前設(shè)置鋼箱梁預(yù)拱度，提高鋼箱梁預(yù)先拼裝施工質(zhì)量。對(duì)鋼箱梁預(yù)先拼裝位置地基進(jìn)行綜合處理，提高地基整體承載能力，減少地基沉降。

根據(jù)總包方提供的工程地質(zhì)勘察報(bào)告，蕭紹運(yùn)河橋址區(qū)表層為人工填土，中上部為稍密～中密狀粉土層，中部為流塑狀淤泥質(zhì)土、軟塑～可塑狀粉質(zhì)黏土，中下部為中密～密實(shí)狀粉砂層，下部為中密狀圓礫，壓縮性小，力學(xué)性質(zhì)好，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)蕭紹運(yùn)河寬約為35 m，此區(qū)域5 聯(lián)鋼箱梁跨度為52～58 m，墩身距離河岸邊最近約為7.8 m，輔導(dǎo)橋和匝道橋鋼箱梁安裝時(shí)吊機(jī)支腿站于墩柱后方，距離河岸邊8 m以外，且有樁基礎(chǔ)和承臺(tái)支撐基礎(chǔ)穩(wěn)定性可以保證。主線橋安裝吊機(jī)停放在距離河岸邊10 m 外的原道路路面上，承載力滿足吊機(jī)站位需求。

4 工藝流程與操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

鋼箱梁施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 施工工藝流程圖

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

培訓(xùn)吊裝作業(yè)人員（起重司機(jī)、信號(hào)工、司索工、焊工和安全員等）；告知吊裝方案，要求作業(yè)人員了解吊裝梁段外形尺寸、質(zhì)量和吊裝工序。

本工程運(yùn)梁車和吊機(jī)基本上停位于現(xiàn)狀道路上，如遇道路局部被破壞，應(yīng)提前鋪墊碎石或鋪墊鋼板，以滿足吊裝施工需要。

提前上報(bào)進(jìn)場(chǎng)起重設(shè)備相關(guān)資料；組織吊裝起重設(shè)備進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，查驗(yàn)起重機(jī)械檢驗(yàn)報(bào)告及起重司機(jī)操作證。

4.2.2 拼裝場(chǎng)地地面處理

根據(jù)總體吊裝方案，結(jié)合工程施工進(jìn)度和橋位場(chǎng)地情況，由項(xiàng)目部統(tǒng)一協(xié)調(diào)安排，在現(xiàn)場(chǎng)布置一處場(chǎng)地供鋼箱梁二次拼裝使用，拼裝場(chǎng)地暫定為主線橋墩Z(yǔ)X93～ZX98 聯(lián)段東側(cè)荒地上。梁段進(jìn)場(chǎng)前清理施工區(qū)域一切雜物，并將橋墩周邊按要求回填整平夯實(shí)。因受場(chǎng)地限制，根據(jù)不同聯(lián)段架設(shè)時(shí)間，分4 輪拼裝梁段，兩座輔道橋梁作為第1 輪，跨運(yùn)河兩聯(lián)匝道橋梁為第2 輪，跨運(yùn)河主線橋梁為第3 輪，下穿聯(lián)段EW18～EW21 為第4 輪。

拼裝胎架位置上地基處理，地基整平壓實(shí)，碾壓密實(shí)后通過(guò)動(dòng)力觸探檢查地基承載力不得小于120 kPa，再鋪筑一層30 cm 厚宕渣，宕渣上面設(shè)置15 cm 厚C20 混凝土。

4.2.3 胎架施工

拼裝胎架采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)行胎架結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎及混凝土澆筑施工。采用拼裝胎架進(jìn)行鋼箱梁拼裝施工，采用型鋼提前設(shè)置鋼箱梁預(yù)拱度，提高鋼箱梁預(yù)先拼裝施工質(zhì)量。施工時(shí)，測(cè)量放樣定位后，在柱腳鋼板位置用干砂趁平或用薄鋼板墊實(shí)，避免空心，防止影響拼裝精度。

4.2.4 鋼箱梁拼裝

在拼裝施工前，項(xiàng)目部應(yīng)按照二次拼裝布置圖清理施工范圍一切影響車輛進(jìn)出、吊機(jī)站位的雜物，并且填實(shí)橋墩周邊。拼裝范圍固定高圍護(hù)提前拆除改為活動(dòng)圍護(hù)，便于施工。吊裝后的鋼箱梁，應(yīng)及時(shí)焊接，在沒(méi)有及時(shí)全部焊接時(shí)，應(yīng)先采取臨時(shí)固定措施。

4.2.5 吊點(diǎn)焊接

跨蕭紹運(yùn)河橋和下穿橋有少數(shù)鋼箱梁質(zhì)量超過(guò)100 t（11支），長(zhǎng)36～58 m 不等，此部分鋼箱梁將按照雙機(jī)抬吊8 個(gè)吊點(diǎn)吊裝。8 點(diǎn)吊裝情況縱向吊點(diǎn)外側(cè)吊點(diǎn)位于距離梁端0.15L 位置（L 為跨長(zhǎng)），內(nèi)側(cè)吊點(diǎn)位于距離梁端0.30L 位置；吊點(diǎn)設(shè)置同時(shí)考慮在橫隔板和腹板的交接位置；橫向一端設(shè)置在腹板位置，另一端設(shè)置在橫隔板間臨時(shí)支撐位置。吊點(diǎn)設(shè)置不對(duì)稱時(shí)，在配備鋼絲繩時(shí)，長(zhǎng)度適當(dāng)調(diào)整，保證起吊后能保持鋼箱梁的平整。

吊耳焊接質(zhì)量直接影響鋼箱梁吊裝過(guò)程的安全性，因此，加強(qiáng)吊耳焊接質(zhì)量檢查十分重要，故從3 方面對(duì)吊耳進(jìn)行質(zhì)量控制：（1）焊接前檢查；（2）焊接過(guò)程中檢查；（3）焊接后質(zhì)量檢查。

4.2.6 吊裝前準(zhǔn)備

橋梁安裝前，必須對(duì)已完工的墩柱、支座、臨時(shí)支架進(jìn)行檢查（驗(yàn)收），包括標(biāo)高、中心線、跨徑、偏差值，并對(duì)超差采取措施進(jìn)行糾正。提前準(zhǔn)備吊裝需要的機(jī)具設(shè)備，吊裝使用的吊機(jī)應(yīng)處在良好的運(yùn)行狀態(tài)。

4.2.7 吊具檢查

起吊鋼繩經(jīng)外觀檢查，應(yīng)無(wú)斷股、無(wú)嚴(yán)重?cái)嘟z、無(wú)嚴(yán)重銹蝕氧化、無(wú)扭折、繩扣套穿扎符合規(guī)范。吊耳焊接質(zhì)量直接影響鋼箱梁吊裝過(guò)程的安全性，因此，加強(qiáng)吊耳焊接質(zhì)量檢查十分重要。吊耳通過(guò)檢查后，在吊裝前還需要進(jìn)行鋼箱梁試吊，確保吊裝安全。

4.2.8 梁段檢查驗(yàn)收

梁段驗(yàn)收主要是焊縫質(zhì)量、外觀和尺寸檢查、涂層的外觀和厚度及制作資料的驗(yàn)收和交接。經(jīng)檢查，缺陷超出允許偏差范圍的梁段，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)，滿足要求后方可進(jìn)行驗(yàn)收。

4.2.9 試吊

將鋼箱梁吊起，吊重吊離運(yùn)梁車約20 cm，靜止5 min，觀察吊車各受力點(diǎn)的變化情況，做好記錄。吊車緩慢出桿到相應(yīng)吊裝半徑處，保持鋼箱梁吊離地面100 cm，靜止5 min，觀察吊車各受力點(diǎn)的變化情況，做好記錄。將鋼箱梁吊離地面約100 cm，在相應(yīng)的吊裝半徑范圍和允許的水平轉(zhuǎn)角內(nèi)做臂桿回轉(zhuǎn)、臂桿變幅、大鉤升降等動(dòng)作，并觀察情況并做好記錄。

4.2.10 鋼箱梁吊裝

地面橋、SE03-04、ES25-26 和ZX100-101 五聯(lián)跨現(xiàn)有蕭紹運(yùn)河，全部為單跨，這5 聯(lián)鋼箱梁在鋼廠加工完成后，分段運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，在空曠場(chǎng)地上進(jìn)行二次預(yù)拼，由拖炮車運(yùn)輸?shù)降跹b現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行雙機(jī)抬吊，以減少對(duì)交通的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

本技術(shù)應(yīng)用于多個(gè)工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。針對(duì)跨河道鋼箱梁臨時(shí)支架施工困難的問(wèn)題，采用先現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼后吊裝施工技術(shù)進(jìn)行跨運(yùn)河河道鋼箱梁安裝，可減少橋梁施工對(duì)現(xiàn)有河道造成影響，相比常規(guī)施工技術(shù)節(jié)約工時(shí)20%。針對(duì)鋼箱梁預(yù)先拼裝位置地基進(jìn)行綜合處理，提高地基整體承載能力，減少地基沉降。采用拼裝胎架進(jìn)行鋼箱梁拼裝施工，采用型鋼提前設(shè)置鋼箱梁預(yù)拱度，提高了鋼箱梁預(yù)先拼裝的施工質(zhì)量。經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，應(yīng)用本工法施工效率提高了20%，保證了施工質(zhì)量，綜合節(jié)約相應(yīng)施工部位造價(jià)10%，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益明顯，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。