合寧鐵路滁河大橋137 m鋼混結(jié)合梁架設(shè)施工技術(shù)

王 建

1 工程概況

合寧鐵路滁河大橋上三跨連續(xù)有碴軌道鋼—混凝土連續(xù)結(jié)合梁，梁長為137.0 m，結(jié)構(gòu)形式為:40.5 m+56.0 m+40.5 m，寬度為:13.00 m(鋼梁寬度為7.0 m)，高度為:3.6 m，總重為:820 t。

鋼混結(jié)合梁斷面的結(jié)構(gòu)形式為:雙箱單室，兩箱中心距為4.6 m，單箱寬度為:2.48 m(腹板寬度為 2.4 m)，梁高為3.6 m。

鋼混結(jié)合梁的分段情況為:共分5段拼裝，26.90+27.20+28.80+27.20+26.9=137.0 m。

其中最長桿件的長度為28.8 m，最大單件的重量為89.1 t。

鋼混結(jié)合梁架設(shè)的墩位在3號(hào)～6號(hào)墩。

橋位處水文地質(zhì)情況:水深4 m～5 m，均為粉質(zhì)黏土，軟塑～流塑，地基承載力較差，σ=50 kPa～120 kPa。

2 總體施工方案

根據(jù)鋼混結(jié)合梁的設(shè)計(jì)圖紙和橋位處的水文地質(zhì)等情況，可采用以下施工方案:第一種方案，在3號(hào)和4號(hào)墩之間土方填筑和混凝土面層至3號(hào)和4號(hào)墩墩帽標(biāo)高的拼架平臺(tái)，搭設(shè)臨時(shí)支墩，再利用兩臺(tái)150 t履帶吊在拼架平臺(tái)上拼裝架設(shè)鋼混結(jié)合梁，采用邊架設(shè)邊拖拉的架設(shè)方法，將鋼混結(jié)合梁拖拉架設(shè)至6號(hào)墩上。第二種方案，在3號(hào)～6號(hào)墩間搭設(shè)水中棧橋和梁段拼接口平臺(tái)，同時(shí)在3號(hào)～6號(hào)墩兩側(cè)鋪設(shè)棧橋及軌道，搭設(shè)兩組龍門吊，利用龍門吊分段架設(shè)鋼混梁的方案。

本著合理利用現(xiàn)場(chǎng)條件、降低架設(shè)成本、安全施工的原則分析:第一種方案，可克服水中施工的困難，變水中架梁為陸地架梁，但架梁需要大噸位吊機(jī)(150 t以上)進(jìn)行吊裝鋼梁，施工安全隱患較大，同時(shí)采取拖拉方案，拼接口位置下連接板上滑道的處理，直接影響拖拉是否成功，另外大噸位吊機(jī)租賃費(fèi)較高，受天氣影響較大，經(jīng)濟(jì)投入較大。第二種方案，采取龍門吊架設(shè)方法，施工安全性較高，施工方法簡單，經(jīng)濟(jì)投入一次性較大，但受天氣影響較小，水中棧橋施工困難較大，但現(xiàn)場(chǎng)有水上施工設(shè)備，可充分利用，搭設(shè)水中棧橋，可以解決水上施工困難。經(jīng)過充分比較，決定采取搭設(shè)水中棧橋、鋪設(shè)軌道、龍門吊架設(shè)鋼混梁梁段的方案。

3 施工步驟及施工工藝

3.1 現(xiàn)場(chǎng)平面布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定利用3號(hào)～4號(hào)墩間的場(chǎng)地作為鋼混梁梁段存放場(chǎng)地(40 m×15 m)、西安側(cè)臺(tái)右側(cè)護(hù)坡修筑一條運(yùn)輸便道至4號(hào)墩，作為鋼混結(jié)合梁桿件運(yùn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的施工便道，同時(shí)在5號(hào)～6號(hào)墩間進(jìn)行回填，回填至墩頂標(biāo)高，作為鋼混梁架設(shè)龍門吊行走軌道的路基及拼裝接口操作平臺(tái)的基礎(chǔ)。

利用水上浮吊和振動(dòng)錘搭設(shè)3號(hào)～6號(hào)墩之間的兩側(cè)棧橋(包括鋼管樁及“六四”式軍用梁)，同時(shí)利用水上浮吊和振動(dòng)錘搭設(shè)水中拼裝接口操作平臺(tái)。

3.2 搭設(shè)鋼混結(jié)合梁拼裝接口操作平臺(tái)

拼裝接口操作平臺(tái)采用12根φ 529 mm鋼管樁作為平臺(tái)基礎(chǔ)，橫橋向布置4根，橫向樁間距分別為 4.35 m，1.0 m，4.35 m;縱橋向布置3根，縱向鋼管樁間距分別為2.5 m，2.5 m，中間樁的中心線為鋼混梁拼裝接口位置處。鋼管樁頂布置縱橫向工字鋼梁，鋼管樁頂縱向布置三組2Ⅰ400a(L=4.0 m)，2Ⅰ400a工字鋼上布置兩組2Ⅰ550a工字鋼，兩組 2Ⅰ550a工字鋼的間距為2.5 m。同時(shí)在操作平臺(tái)上鋪設(shè)木板，作為鋼混梁架設(shè)時(shí)的操作位置。

3.3 水中棧橋施工

鋼混梁架設(shè)采用龍門吊架設(shè)，架設(shè)時(shí)需要搭設(shè)兩側(cè)的水中棧橋，作為龍門吊行走跑道。水中棧橋采用φ 529 mm鋼管樁基礎(chǔ)和“六四”式軍用梁的梁部結(jié)構(gòu)。

水中棧橋施工由水上浮吊和振動(dòng)錘來完成。

左右側(cè)棧橋與橋軸線的間距均為9.0 m，兩側(cè)棧橋中心距為18.0 m。水中棧橋采用三跨 L=22.65 m簡支跨，基礎(chǔ)部分采用4根φ 529 mm鋼管樁基礎(chǔ)，縱橫向各布置2根，縱橫向間距為3.0 m，縱橫向鋼管樁間采用[14槽鋼進(jìn)行連接，作為連接系。樁頂縱向布置兩組2Ⅰ400a工字鋼，在2Ⅰ400a工字鋼上布置兩組2Ⅰ400a工字鋼梁。

棧橋梁部結(jié)構(gòu)采用三組“六四”式軍用梁(L=22.48 m)，兩組軍用梁之間的間距為2.4 m，采用Ⅰ16鋼枕及1號(hào)U形螺栓將兩組軍用梁連接成一個(gè)整體。兩個(gè)單跨軍用梁留有17 cm的施工縫，作為調(diào)整棧橋線形及長度。棧橋梁部結(jié)構(gòu)的安裝由水上浮吊來完成。

3.4 行走龍門吊的安裝

龍門吊高度為10.20 m(行走軌道至最高吊裝點(diǎn)的高度)，左右兩個(gè)塔架的中心寬度為18.0 m。塔架采用“六五”式軍用墩桿件搭設(shè)而成，上部行走梁部結(jié)構(gòu)采用四組321型貝雷架桿件拼裝而成，拼裝龍門塔架時(shí)，采用可靠的塔架固定措施，塔架的四周應(yīng)分層安設(shè)多道攬風(fēng)鋼絲繩，確保塔架自身的安全性。龍門上部行走的“六四”式軍用梁拼裝一次成型，利用大噸位汽車吊一次吊裝到位。再利用汽車吊安裝上部行走軌道和行走天車(60 t)、滑輪組和吊鉤，連接電器設(shè)備和電源，運(yùn)行行走龍門吊，檢查各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。共拼組兩個(gè)龍門吊。

3.5 行走龍門吊軌道的安裝

行走龍門吊軌道由P43鋼軌和枕木組成，共在3號(hào)～6號(hào)墩兩側(cè)設(shè)置兩組軌道(即:3號(hào)～4號(hào)墩回填土面、水中棧橋、長度為140 m，兩組軌道的中心間距為18.0 m。一組軌道上布置 2根 P43鋼軌，P43鋼軌之間的間距為1.5 m，枕木中心間距為0.5 cm，枕木和P43鋼軌間采用道釘固定，P43鋼軌之間采用魚尾板和連接螺栓連接。

3.6 鋼混結(jié)合梁拼架

根據(jù)該鋼混結(jié)合梁分段情況，橋跨布置情況，相鄰橋跨布置情況和橋跨分布情況，采用行走龍門吊從6號(hào)墩向3號(hào)墩逐步分段拼裝鋼混梁梁段及相應(yīng)的橫梁，同時(shí)螺栓安裝到位。

3.7 鋼混結(jié)合梁桿件的預(yù)拼及架設(shè)順序

1)鋼混結(jié)合梁桿件預(yù)拼。a.按鋼混結(jié)合梁分段和連接段的情況，搭設(shè)預(yù)拼臺(tái)，桿件的預(yù)拼臺(tái)高1.0 m。b.將需要預(yù)拼的梁段運(yùn)至預(yù)拼臺(tái)上，將各節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)板、拼接板等按設(shè)計(jì)要求連接到對(duì)應(yīng)的連接桿件上。

2)拼裝順序。拼裝第一段鋼混梁→拼裝第二段鋼混梁→安裝端隔板→安裝中隔板→拼裝第三段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→拼裝第四段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→安裝中隔板→拼裝第五段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→拼裝第六段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→安裝中隔板→拼裝第七段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→拼裝第八段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→安裝中隔板→拼裝第九段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→拼裝第十段鋼混梁并采用沖釘和普栓固定→安裝中隔板→安裝端隔板→安裝橋面蓋板→調(diào)整線形，連接高強(qiáng)螺栓并終擰。

3.8 高強(qiáng)螺栓的連接

該鋼混結(jié)合梁共設(shè)置了13 616套高強(qiáng)螺栓，詳見3.11高強(qiáng)螺栓施工工藝和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.9 鋼混梁的頂升、落梁

鋼混梁拼裝和高強(qiáng)螺栓與焊接工作施工完畢后，即開始做好鋼混梁頂升落梁的準(zhǔn)備工作。

鋼混梁的頂升共設(shè)置16個(gè)點(diǎn)，即3號(hào)～6號(hào)墩上各設(shè)置4個(gè)點(diǎn)。各頂升點(diǎn)的位置為鋼混梁腹板位置處，鋼混梁支座墊石外側(cè)的橋墩上。其中3號(hào)和6號(hào)墩各設(shè)置4臺(tái)100 t電動(dòng)液壓千斤頂，4號(hào)和5號(hào)墩上各設(shè)置4臺(tái)200 t電動(dòng)液壓千斤頂。頂升時(shí)，統(tǒng)一指揮，確保鋼混梁頂升回落在同一標(biāo)高上，誤差不宜太大。頂升后，拆除臨時(shí)支墩，安裝鋼混梁的支座，鋼混結(jié)合梁支座頂板與橋墩墊石上鋼梁支座安放位置重合時(shí)，鋼梁落梁就位。

3.10 鋼混結(jié)合梁支座錨固

鋼梁支座錨固前要進(jìn)一步檢查鋼梁的就位情況，做到鋼梁中心線和橋墩中心線重合的偏差在容許偏差值內(nèi)。支座錨固先錨固固定支座，錨固時(shí)，用三角形斜鋼塊將支座地板墊平。

3.11 高強(qiáng)螺栓的施工要求和質(zhì)量檢查

1)沖釘?shù)牟贾谩榱吮ＷC鋼梁的對(duì)位準(zhǔn)確和預(yù)留拱度的要求，預(yù)拼和拼裝鋼梁時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)按其螺栓的數(shù)量應(yīng)布置30%的沖釘，并呈三角形分布，特別是底盤的預(yù)拼和拼裝更應(yīng)保證，這些沖釘要在其他螺栓初擰后進(jìn)行更換，同時(shí)進(jìn)行初擰。2)高強(qiáng)螺栓的初、終擰。桿件預(yù)拼和拼裝好后，就可進(jìn)行初擰，初擰的扭矩要求在35 kg?m，初擰時(shí)一定要注意螺栓的長度，對(duì)不合規(guī)范要求的要及時(shí)更換，同時(shí)初擰應(yīng)從板束的中心開始向四面對(duì)稱進(jìn)行，初擰后，在螺栓上涂上黃漆，以示區(qū)分。鋼梁拼架完畢，拱度調(diào)好后，對(duì)初擰過的螺栓，按現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的終擰扭矩值進(jìn)行終擰，容許誤差10%，終擰后的螺栓，頂面及時(shí)涂上紅漆，終擰的要求與初擰相同。3)高強(qiáng)螺栓的質(zhì)量檢查。a.設(shè)專職人員進(jìn)行檢查，當(dāng)天擰好的螺栓當(dāng)天檢查完，并做好記錄。b.主節(jié)點(diǎn)及縱橫梁連接處，每一個(gè)螺栓群檢查的數(shù)量為其總數(shù)的5%，且每個(gè)主節(jié)點(diǎn)不得少于5個(gè)，如未按工藝施擰的，則應(yīng)返工重?cái)Q后再檢查。c.檢查方法是采用螺母退扣法，即在終擰過的螺栓上，在螺母和墊片上作好記號(hào)，推動(dòng)螺母，然后再用扭力扳手施擰，使螺母回到原來的位置，此時(shí)的扭矩讀數(shù)，即是該螺栓的終擰扭矩值。螺栓的超擰值和欠擰值均以不大于規(guī)定值的10%者為合格，抽驗(yàn)過的螺桿涂上白漆。d.每個(gè)節(jié)點(diǎn)抽驗(yàn)的螺栓，其不合格者不得超過抽查總數(shù)的20%，如超過此值，則應(yīng)繼續(xù)抽查直至累計(jì)總數(shù)80%的合格率為止。然后，對(duì)欠擰者應(yīng)補(bǔ)擰，超擰者應(yīng)更換，抽查時(shí)，欠擰螺栓涂上綠漆，超擰螺栓涂上黑漆。

4 主要機(jī)械設(shè)備配置及材料投入

主要機(jī)械設(shè)備配置及材料投入見表1。

表1 主要機(jī)械設(shè)備配置及材料投入表

5 人員進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃

勞力組織見表2。

表2 勞力組織表 人

6 幾點(diǎn)說明及注意事項(xiàng)

1)該橋鋼梁桿件重量大，為目前國內(nèi)鐵路行業(yè)單構(gòu)件最重的桿件(89.1 t);2)該橋梁段吊裝采用雙龍門同時(shí)吊裝方案，在吊裝過程中，要注意龍門吊的電動(dòng)行走輪的同步，應(yīng)采用同種型號(hào)的電機(jī)及減速機(jī);3)吊裝過程中要注意吊點(diǎn)的垂直度，以防止龍門吊受力偏心過大。