鋼箱梁分段支架吊裝施工技術(shù)分析

常鐘德

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100043）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸業(yè)也有了很大發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高速公路和城市道路建設(shè)中。為了確保鋼箱梁吊裝的施工質(zhì)量，中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司與山西華路祥交通科技有限公司合作，通過(guò)借鑒多個(gè)工程實(shí)例的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合太原市濱河?xùn)|路南延二期工程鋼橋分段吊裝施工，對(duì)鋼梁吊裝施工技術(shù)進(jìn)行了多次試驗(yàn)、論證，總結(jié)、掌握了一套“鋼梁吊裝關(guān)鍵技術(shù)”，為進(jìn)一步規(guī)范、完善鋼梁吊裝的施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

太原市濱河?xùn)|路南延起點(diǎn)迎賓路，終點(diǎn)為文源路，設(shè)計(jì)起點(diǎn)為K0+000，設(shè)計(jì)終點(diǎn)為K15+770.289，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為15770.289m；施工起點(diǎn)為K0+119.323 及K0+137.355，施工終點(diǎn)為K15+804.097。其中，二標(biāo)段橫跨小牛線為30+40+30m 跨徑鋼箱梁、橫跨大王線為30+43+30m 跨徑鋼箱梁，共計(jì)兩聯(lián)。采用等截面鋼箱梁，梁高2m，鋼箱梁橋面寬度為23.3m，采用單箱五室結(jié)構(gòu)，腹板全部為直腹板，箱梁頂板翼緣懸挑臂長(zhǎng)3.5m。橫跨小牛線箱梁底板至承臺(tái)頂面最大距離約為9m，橫跨大王線箱梁底板至承臺(tái)頂面最大距離約為6m。該工程中跨最大距離為43m，鋼箱梁采用分段支架安裝法，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為18m。

2 技術(shù)參數(shù)要求

2.1 材料要求

2.1.1 鋼材

主梁鋼材均采用Q345qD，附屬結(jié)構(gòu)采用Q235 級(jí)鋼，Q345qD 鋼材性能必須符合《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 714-2015）和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 591-2018）的要求，Q235 鋼材性能必須符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700-2006）的要求。

2.1.2 焊材

焊材應(yīng)與母材匹配，型號(hào)及規(guī)格根據(jù)焊接工藝確定。焊材應(yīng)符合以下要求：

（1）手工焊用焊條應(yīng)符合《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》（GB/T 5117-2012）、《熱強(qiáng)鋼焊條》（GB/T 5118-2012）的規(guī)定。

（2）CO2氣體保護(hù)焊用實(shí)芯焊絲應(yīng)符合《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》（GB/T 8110-2008）的規(guī)定、藥芯焊絲應(yīng)符合《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼藥芯焊絲》（GB/T 10045-2018）的規(guī)定，CO2氣體保護(hù)焊的氣體純度應(yīng)不小于99.5%。

（3）埋弧焊用焊絲和焊劑應(yīng)符合《熔化焊用鋼絲》（GB/T 14957-1994）、《埋弧焊用非合金鋼及細(xì)晶粒鋼實(shí)心焊絲、藥芯焊絲及焊絲-焊劑組合分類要求（GB/T 5293-2018）、《埋弧焊用熱強(qiáng)鋼實(shí)心焊絲、藥芯焊絲和焊絲-焊劑組合分類要求》（GB/T 12470-2018）的規(guī)定[1]。

2.1.3 涂裝材料

鋼結(jié)構(gòu)外表面防腐：無(wú)機(jī)富鋅底漆1道/75μm+環(huán)氧封閉底漆1道/25μm+環(huán)氧云鐵中間漆2道/2×80μm+氟碳面漆（廠內(nèi)）1 道/40μm+氟碳面漆（工廠/工地）1 道/40μm，總干膜厚度（涂層）：340μm。

鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)表面防腐：環(huán)氧富鋅底漆1道/50μm+環(huán)氧云鐵中間漆1 道/80μm+環(huán)氧（厚漿）漆（淺色）2 道/2×75μm，總干膜厚度（涂層）：280μm。

鋼橋面防腐：環(huán)氧富鋅底漆1道/80μm，總干膜厚度（涂層）：80μm。

2.2 技術(shù)要求

2.2.1 節(jié)段劃分原則

在進(jìn)行節(jié)段劃分時(shí)，應(yīng)確保鋼結(jié)構(gòu)的整體性，利于鋼箱梁線形的控制。同時(shí)要考慮起重機(jī)的承載能力、運(yùn)輸通道、現(xiàn)場(chǎng)施工情況等，在保證安全的基礎(chǔ)上，盡可能減少拼接段數(shù)和臨時(shí)支護(hù)數(shù)量。

2.2.2 節(jié)段劃分及規(guī)格、重量

（1）橫跨小牛線節(jié)段劃分。

橫跨小牛線鋼箱梁段軸線編號(hào)從19~22軸，為30m+40m+30m的三連跨結(jié)構(gòu)，橋面寬23.5m，截面高度2m，橫坡為雙向2%，縱坡為單向0.3%。鋼箱梁整體采用焊接連接，分段位置頂板U肋采用高強(qiáng)螺栓連接。

鋼箱梁縱橋向劃分為7段，長(zhǎng)度12.100~16.600m，橫橋向根據(jù)箱室腹板位置及上部輪跡線位置，共劃分為4個(gè)箱室單元和2個(gè)挑臂單元，箱式寬度從3.675~4.875m不等；挑臂單元寬度約3.5m；鋼箱梁共分為28個(gè)箱室單元和14個(gè)挑臂單元，箱體最重節(jié)段為55.963t，位于第五排箱體靠東側(cè)最后一段。

（2）橫跨大王線節(jié)段劃分。

橫跨大王線鋼箱梁段軸線編號(hào)從0 軸~3 軸，為30m+43m+30m 的三連跨結(jié)構(gòu)，橋面寬23.5m，截面高度2m，橫坡為雙向2%，縱坡為雙向2.106%/2.202%。鋼箱梁整體采用焊接連接，分段位置頂板U肋采用高強(qiáng)螺栓連接。

鋼箱梁縱橋向劃分為7段，長(zhǎng)度12.100~18.600m，橫橋向根據(jù)箱室腹板位置及上部輪跡線位置，共劃分為4個(gè)箱室單元和2個(gè)挑臂單元，箱式寬度從3.675~4.875m不等；挑臂單元寬度約3.5m；鋼箱梁共分為28個(gè)箱室單元和14個(gè)挑臂單元，箱體最重節(jié)段為59.560t，位于第三排箱體靠東側(cè)最后一段。

2.2.3 單元件劃分

鋼箱梁?jiǎn)卧譃轫敯鍐卧?、底板單元件、橫隔板單元件、腹板單元件、懸挑單元件，劃分示意圖如圖1所示。

圖1 鋼箱梁?jiǎn)卧?/p>

2.2.4 臨時(shí)支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

對(duì)于重型結(jié)構(gòu)，為保證施工質(zhì)量，臨時(shí)支撐應(yīng)采用大截面鋼管格構(gòu)式支架，以保證支撐的剛度和承載力。不同支架的高度、受力情況不同，桿件截面要通過(guò)受力分析來(lái)確定，并且要達(dá)到規(guī)范要求的安全系數(shù)。臨時(shí)支架不進(jìn)行預(yù)壓，到設(shè)計(jì)標(biāo)高后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整[2]。

該工程鋼箱梁為單箱五室結(jié)構(gòu)，腹板間距全部為3260mm，橫橋向分為2 個(gè)挑臂單元和4 個(gè)箱體單元，箱體單元底板寬度分別為4345mm、3375mm、4475mm、4105mm 4個(gè)尺寸，分段后平均重量為17.824~115.2t不等。根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)類型及箱梁分段原則，該工程支架采用2000mm×3000mm的四管矩形截面支架，主管規(guī)格采用Ф273×7焊管，橫綴條采用2[16槽鋼，斜綴條采用[16單槽鋼，橫橋向每排支架由3組獨(dú)立四管支架組成，每組支架之間利用單槽鋼進(jìn)行連接，分配梁采用HW350×350 通長(zhǎng)設(shè)置于3 組支架上部，使每排支架形成一個(gè)獨(dú)立整體，如圖2所示。

圖2 臨時(shí)支架圖

3 鋼箱梁分段支架施工方法與技術(shù)控制要點(diǎn)

3.1 鋼箱梁運(yùn)輸

鋼箱梁的運(yùn)輸?shù)缆罚嚎缧∨＞€與大王線鋼箱梁節(jié)段均由中冶天工鋼構(gòu)容器廠出發(fā)，途徑大同路、濱河西路、小牛線進(jìn)入橋址安裝現(xiàn)場(chǎng)。

鋼箱梁節(jié)段最大寬度為4.875m，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為18.6m，高度從地面至構(gòu)件頂不超4.5m；根據(jù)梁段規(guī)格及運(yùn)輸路線的通行條件，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、運(yùn)輸?shù)缆贰⑦\(yùn)輸里程等因素，鋼箱梁采用重型牽引車掛車機(jī)組運(yùn)載，根據(jù)構(gòu)件重量選擇牽引車，保證每軸重量不超過(guò)18t。

3.2 鋼箱梁安裝方案及控制要點(diǎn)

3.2.1 臨時(shí)支架安裝

該工程采用每排支架均由3組四管矩形支架組合而成，支架上部設(shè)置通長(zhǎng)分配梁，支架之間進(jìn)行相互聯(lián)系形成穩(wěn)定整體。

（1）臨時(shí)支架安裝流程：地基硬化處理→立柱安裝→分配梁安裝→調(diào)節(jié)立柱及砂箱安裝。

（2）臨時(shí)支架安裝要點(diǎn)：為了增加臨時(shí)支架的穩(wěn)定性，需提前預(yù)埋鋼板，然后劃出支架安裝控制線，擺放臨時(shí)支架，通過(guò)底板開孔與預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接，固定臨時(shí)支架[3]，如圖3所示。

圖3 臨時(shí)支架安裝

（3）標(biāo)高調(diào)節(jié)裝置的安裝：根據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工現(xiàn)場(chǎng)情況，采用梁段接口位置搭設(shè)臨時(shí)支架。臨時(shí)支架與鋼箱梁之間設(shè)置焊管用于調(diào)整標(biāo)高。

3.2.2 鋼箱梁吊裝

為最大限度優(yōu)化安裝工期，保證跨路期間臨時(shí)封閉時(shí)間最短，整聯(lián)鋼箱梁采用雙點(diǎn)切入，三向安裝的方式，以保證整聯(lián)鋼箱梁快速成型。橫跨小牛線鋼箱梁安裝時(shí)，首先安裝20號(hào)墩上部一排鋼箱梁，然后由20號(hào)墩分別向19號(hào)墩與21號(hào)墩進(jìn)行安裝，同時(shí)可以安裝22號(hào)墩一排鋼箱梁，最后在21號(hào)墩與22號(hào)墩中間合龍。橫跨大王線鋼箱梁安裝順序與橫跨小牛線鋼箱梁相同，此處不再進(jìn)行闡述。

單排鋼箱梁分為4個(gè)箱體節(jié)段和2個(gè)挑臂節(jié)段，每個(gè)單排安裝順序?yàn)椋旱谝徊剑晌飨驏|先安裝兩個(gè)箱體節(jié)段；第二步，安裝西側(cè)一個(gè)挑臂節(jié)段；第三步，由西向東安裝剩余兩個(gè)箱體節(jié)段及東側(cè)挑臂節(jié)段。

3.2.3 挑臂單元吊裝固定

挑臂單元進(jìn)行橋位安裝時(shí)，在不摘吊鉤的情況下對(duì)挑臂節(jié)段平面位置、橫坡及高程進(jìn)行微調(diào)，微調(diào)到位后利用橋面碼板完成與主體鋼箱梁的固定，碼板間距約400mm，碼板固定完成后，即可摘除吊鉤。利用活動(dòng)焊接平臺(tái)進(jìn)行橋位焊接。鋼結(jié)構(gòu)焊縫主要有全焊透坡口焊縫、部分焊透坡口焊縫以及普通角焊縫等形式。

3.3 鋼箱梁焊接

梁段的焊接順序?yàn)椋毫憾蝺?nèi)、外腹板對(duì)接→梁段底板的對(duì)接→梁段頂板的對(duì)接→梁段橫隔板的對(duì)接→底板U肋的嵌補(bǔ)對(duì)接→底板U型肋的嵌補(bǔ)角接→腹板加勁肋的嵌補(bǔ)對(duì)接→腹板加勁肋的嵌補(bǔ)角接→頂板U 肋的嵌補(bǔ)對(duì)接→頂板U 肋的嵌補(bǔ)角接。工地梁段對(duì)接接頭應(yīng)做成階梯形，頂板與腹板對(duì)接焊縫、腹板與底板對(duì)接焊縫之間距離需大于200mm，且頂板與底板焊縫需設(shè)置在腹板焊縫的兩側(cè)。

3.4 焊縫檢測(cè)

鋼箱梁頂板、底板、腹板之間的連接焊縫，所有縱向?qū)雍缚p，厚度大于16mm的橫隔板及挑梁鋼板與鋼箱頂板、底板、腹板之間的連接焊縫，支點(diǎn)加勁板與相應(yīng)橫隔板之間的連接焊縫為I級(jí)焊縫；其余為Ⅱ級(jí)焊縫。焊縫的外形尺寸、質(zhì)量等級(jí)及缺陷分級(jí)等應(yīng)符合施工要求，如有缺陷需返修。

3.5 高強(qiáng)螺栓連接

該工程U型肋采用高強(qiáng)螺栓連接，高強(qiáng)度螺栓均采用摩擦型連接，一個(gè)10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P(kN)：在高強(qiáng)度螺栓連接范圍內(nèi)，構(gòu)件接觸面采用噴砂（丸）處理，要求抗滑移系數(shù)0.50。工廠應(yīng)進(jìn)行抗滑移系數(shù)試驗(yàn)，安裝時(shí)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。高強(qiáng)度螺栓應(yīng)自由穿入螺栓孔。高強(qiáng)度螺栓孔應(yīng)采用機(jī)鉆成孔，不得采用氣割擴(kuò)孔。螺栓連接板材料與較高母材相同。高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副、扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副出廠時(shí)應(yīng)分別隨箱帶有扭矩系數(shù)和預(yù)拉力的檢驗(yàn)報(bào)告[4]。

3.6 鋼箱梁涂裝

橋梁鋼結(jié)構(gòu)的涂裝分為工廠涂裝和工地涂裝，應(yīng)盡可能減少工地涂裝工作量。箱形構(gòu)件的內(nèi)表面涂裝應(yīng)在工廠施工，構(gòu)件外表面的底漆、中間漆應(yīng)在工廠施工，外表面面漆除最后一道面漆在工地施工外，其余面漆宜在工廠施工。工地焊接的焊縫區(qū)域，焊縫兩側(cè)各100mm范圍在工廠不做涂裝，噴砂后用膠帶保護(hù)，工地焊接完成后，按其所在部位涂裝要求在工地修補(bǔ)各涂層。

鋼板進(jìn)行噴砂除銹及表面粗化處理：鋼板除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到GB8923.1-2011 標(biāo)準(zhǔn)的SA2.5 級(jí)，清潔后鋼板表面的粗糙度應(yīng)達(dá)到RZ40~80μm。噴砂除銹后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴漆工序（間隔時(shí)間≤4h）。噴漆工序應(yīng)在工廠進(jìn)行，兩層底漆，一層面漆，每層漆標(biāo)準(zhǔn)膜厚25μm。涂裝前應(yīng)對(duì)可能積水的縫隙進(jìn)行添封。前次涂層達(dá)到觸干狀態(tài)后才能進(jìn)行再涂，涂層表面應(yīng)保持潔凈、干燥，根據(jù)實(shí)際情況可現(xiàn)場(chǎng)局部噴涂補(bǔ)漆，噴漆采用無(wú)氣噴涂噴槍施工，每次施工后必須及時(shí)清洗工具，使用低閃點(diǎn)溶劑（二甲苯、甲苯、丙酮）清洗噴槍和相關(guān)器具。

3.7 臨時(shí)支架拆除

3.7.1 支架的卸載

支架上荷載的卸載至少分3 次進(jìn)行，第1 次卸載10mm，第2 次卸載20mm，第3 次卸載20mm；以此類推，直至支架支撐與鋼箱梁分離為止。卸載遵循由遠(yuǎn)到近的原則，先從遠(yuǎn)離支座位置開始卸載，最后卸載支座位置[5]。

每聯(lián)分為3 跨，卸載按照先中跨后邊跨的原則進(jìn)行單跨卸載，每跨均由跨中向支座位置進(jìn)行卸載，跨中兩排支架各安排3人，將每組支架上部的4個(gè)支點(diǎn)先切除3 個(gè)，每組支架留1 個(gè)支點(diǎn)，然后利用千斤頂配合按照“A”條進(jìn)行卸載。每跨卸載完成后，需保證永久支座均勻受力。

3.7.2 支架的拆卸

先將臨時(shí)支架標(biāo)高凳割除，預(yù)留出支架與箱體之間約300mm的間隙，再利用1臺(tái)25t汽車吊于支架一側(cè)，用較短的≥Ф16mm的鋼絲繩捆綁于支架上，且捆綁點(diǎn)略高于支架重心，以此保證吊車臂頭上部有足夠的空間，然后將支架平行移出鋼箱梁垂直投影范圍，再利用吊車將支架放倒，進(jìn)行存放或運(yùn)輸。

4 結(jié)束語(yǔ)

高架橋鋼結(jié)構(gòu)因其施工周期短、對(duì)交通影響小、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。太原市濱河?xùn)|路兩聯(lián)鋼箱梁通過(guò)科學(xué)分段、相應(yīng)吊裝設(shè)備及輔助設(shè)施的合理應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)鋼箱梁施工線形得到了很好的控制?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)橋面軸線和標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，其相關(guān)數(shù)據(jù)均符合設(shè)計(jì)要求。