大跨度鋼箱梁施工技術(shù)研究

李忠良

摘要：作者對大跨徑鋼箱梁在現(xiàn)場施工中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了深入研究，通過在西柏坡高速公路大宋鐵路橋主橋施工時(shí)進(jìn)行了應(yīng)用，大宋鐵路橋主橋上部結(jié)構(gòu)為鋼箱梁，跨徑布置為50m+2*90m+50m（左幅）（右幅為：49.5m+2*80m+45.5m），梁體采用變截面鋼箱形式，主橋上跨三條鐵路線及一條鄉(xiāng)村主通道，其中一條鐵路線為高路堤，周圍落差約8米，橋下地形相對復(fù)雜。文章通過簡要介紹箱梁制造、轉(zhuǎn)運(yùn)及橋面施工工藝，重點(diǎn)研究了現(xiàn)場安裝中的關(guān)鍵技術(shù)。完善了一種復(fù)雜環(huán)境下大跨徑鋼箱梁現(xiàn)場施工管理體系。可為同類型的鋼箱梁施工工程提供寶貴經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：大跨度鋼箱梁施工研究

一、工程概況

西柏坡高速公路大宋鐵路橋在左幅第十五至第十八孔（右幅第十六至第十九孔）上跨大宋鐵路三條鐵路線和一條鄉(xiāng)村主通道，地形相對較復(fù)雜，考慮到鐵路預(yù)留線路，左幅橋主橋采用50+90+90+50米鋼箱梁，右幅橋主橋采用49.5+80+80+45.5米鋼箱梁。上部結(jié)構(gòu)鋼箱梁共6片，每片梁分12段，共72段。

主梁截面由預(yù)制開口鋼箱梁和現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板通過抗剪連接器組成，鋼箱梁底寬2.8米，箱間距2.0米，翼緣懸臂長0.9535米，全橋鋼材量約6000噸。

二、鋼箱梁制作質(zhì)量監(jiān)控

鋼箱梁的斷面形式如下：

由于鋼箱梁梁體是在專業(yè)廠家進(jìn)行加工制作的，總包方主要是以質(zhì)量監(jiān)控為主。在施工開工前檢查施工單位施工現(xiàn)場人員、設(shè)備是否與之前所提供的人員設(shè)備所匹配，確保施工人員、質(zhì)檢人員資質(zhì)不低于承諾標(biāo)準(zhǔn)，檢查所用關(guān)鍵設(shè)備是否滿足施工要求等。施工前必須對施工圖進(jìn)行再次審核，確保各結(jié)構(gòu)尺寸滿足使用要求。施工過程中按以下要求進(jìn)行控制：

1、首先依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及結(jié)構(gòu)要求劃分制作單元，編制加工工藝，繪制施工流程圖及結(jié)構(gòu)細(xì)部圖，上報(bào)審驗(yàn)。經(jīng)批準(zhǔn)后，按圖施工，各道工序?qū)嵭惺准z查制度，經(jīng)過質(zhì)檢人員的檢驗(yàn)和監(jiān)理的確認(rèn)后方可成批加工。

2、堅(jiān)決執(zhí)行技術(shù)交底（安全交底）制度，在工序開工前，必須做好技術(shù)交底（安全交底）。

3、施工過程中的質(zhì)量監(jiān)控。包括原材料質(zhì)量控制、搭胎控制、單元塊下料尺寸控制、焊接質(zhì)量控制、焊縫檢驗(yàn)、預(yù)拼裝、除銹、涂裝質(zhì)量等。（各環(huán)節(jié)控制細(xì)節(jié)在此不做過多敘述）

三、運(yùn)輸

加工廠區(qū)內(nèi)采用龍門吊進(jìn)行裝車，平板車運(yùn)輸各梁段。運(yùn)輸前應(yīng)再次在制梁場對梁段進(jìn)行檢查，保證出廠時(shí)的結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量。同時(shí)，必須先制定運(yùn)輸方案（制定運(yùn)輸方案時(shí)也要制定吊裝方案，確定梁段的運(yùn)輸順序），選定兩條以上的運(yùn)輸線路，然后反復(fù)進(jìn)行實(shí)地考察，仔細(xì)研究必經(jīng)路線對超長、超寬、超高等的要求，確保運(yùn)輸車輛能安全通過。同時(shí)，要做好工地臨時(shí)便道的修筑，保證運(yùn)輸車能順利到達(dá)施工現(xiàn)場，同時(shí)，考慮到吊裝易受影響，現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置足夠的存梁區(qū)域。

四、吊裝

1、施工難點(diǎn)

由于上跨三條鐵路線、一條鄉(xiāng)村主通道，同時(shí)又靠近鐵路選煤廠，而全橋分72段，設(shè)72個(gè)臨時(shí)支架，橋下可謂鋼架林立，要合理、 精準(zhǔn)的進(jìn)行安裝難度較大，同時(shí)，按照總工期要求，全橋72段的吊裝工期為22天。時(shí)間特別緊，日任務(wù)量很大。

2、機(jī)械設(shè)備選擇及吊裝

跨越的三條鐵路線，其中一條鐵路線高于吊車支車地面約8米，大型吊車不能靠近作業(yè)，只能在路基外支車，加上梁超長、超重，只能由一臺吊車單機(jī)將鋼梁吊放到指定位置，另一臺車接應(yīng)掛鉤后，落鉤將梁放在墩子上，緩鉤、回轉(zhuǎn)到鋼梁的另一端，起鉤超過臨時(shí)支墩后雙機(jī)抬吊就位，因此，選擇一臺350汽車吊和一臺250履帶吊共同完成吊裝作業(yè)。

350汽車吊性能參數(shù)如下：

250T履帶吊性能參數(shù)如下：

為確保吊裝安全質(zhì)量，吊裝時(shí)對吊耳要求如下：

雙機(jī)抬吊時(shí)：每段梁設(shè)置八個(gè)吊耳，每端頭設(shè)置4個(gè)（如下圖所示），對稱中心布置。

吊裝時(shí)根據(jù)機(jī)械性能及支車位置逐片計(jì)算起吊重量，制定吊裝支車位置。

以C段為例，在吊裝時(shí)，先按最不利因素考慮，制定吊裝方案，然后進(jìn)行支車。吊裝時(shí)，將周圍可吊裝的梁段進(jìn)行吊裝。1號梁C段長33.774米，寬3.671米，高3.85米，重123噸；2、3號梁C段長20.24米，寬3.614米，高3.85米，重85噸；運(yùn)輸車與履帶吊車緊貼擺放，供履帶吊支車組裝位置，用250履帶吊和350噸汽車吊抬吊三段，履帶臂長37.5米，帶7米固定副臂，與主臂成30度角；起吊、就位工作半徑均為13米，吊車額定載荷72.2噸，吊車負(fù)載系數(shù)85.873%；350噸吊，臂長33米，122噸配重，一次站位吊裝3、2號梁C段兩段；起吊就位工作半徑均為13米，安裝標(biāo)高25米（鋼梁就位頂最高），起吊工作半徑13米、就位工作半徑也為13米，吊車額定載荷73.5噸，吊車負(fù)載系數(shù)84.354%；收車后250噸履帶挪車將3號梁B段吊裝就位。具體位置見下圖：

（注意：右幅的A、B段接口處的15、16、17號臨時(shí)支墩不搭設(shè)，基礎(chǔ)不高于周邊地面，供運(yùn)輸梁車由此進(jìn)入，履帶吊吊梁尾緩慢行走，地面必須夯實(shí)、滿足行走要求。）

吊車支車位置示意圖

現(xiàn)場正在進(jìn)行吊梁作業(yè)

3、現(xiàn)場檢接

鋼箱梁吊裝定位施工完成后，按精測放樣的位置，對鋼箱梁進(jìn)行精調(diào)，然后焊接箱間橫梁及高強(qiáng)螺栓連接。高強(qiáng)螺栓連接時(shí)按照先底板再腹板后上翼板和從鋼箱梁一端向另一端的順序進(jìn)行。安裝高強(qiáng)螺栓時(shí)每塊連接板應(yīng)使用不少于六個(gè)的沖釘和普通螺栓進(jìn)行配合安裝。

五、橋面施工

箱間橫梁、高強(qiáng)螺栓安裝完成后，就要進(jìn)行橋面施工。

（1）箱間、箱內(nèi)連接板安裝及橋面混凝土澆筑

由于跨徑較大，同時(shí)在梁體受力驗(yàn)算時(shí)綜合考慮梁間作用力后，本橋的箱間、箱內(nèi)連接板未像傳統(tǒng)鋼箱梁一樣使用混凝土板，而是直接使用帶肋鋼板，采用焊接工藝進(jìn)行安裝連接。

橋面混凝土設(shè)計(jì)為C50鋼纖維混凝土，澆筑時(shí)直接采用泵送施工。

（2）預(yù)應(yīng)力施工

預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)分體外索和體內(nèi)索兩種。

體外索采用專業(yè)廠家生產(chǎn)的環(huán)氧涂層鋼絞線成品索，每片梁4束，每束19根，每束控制張拉力為3166.5KN。

體外索為普通鋼絞線，每片梁3束，每束14根，每束控制張拉力為2661.7KN。

橋面板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后方可進(jìn)行張拉，張拉時(shí)應(yīng)遵循先長后短、對稱張拉的順序進(jìn)行。

六、結(jié)語

大宋鐵路橋主橋鋼箱梁施工已全面完成，同時(shí)已順利通車，在施工時(shí)，工期特別緊，針對本橋鋼箱梁施工專門召開了四次專家方案論證會(huì)，通過各種方案優(yōu)化，使得項(xiàng)目如期完工，尤其是在箱內(nèi)、箱間連接板上，通過箱梁自身優(yōu)化，將混凝土板優(yōu)化為鋼板，易于施工，將鋼箱梁翼緣板處混凝土厚度進(jìn)行調(diào)整，將原本需進(jìn)行支模澆注的翼緣板調(diào)整為異性鋼板結(jié)構(gòu)，提高了箱梁的整體性，同時(shí)又通過整體涂裝，使整個(gè)箱梁四周顏色一致，成為一座漂亮的景觀橋。而整個(gè)橋的多次方案優(yōu)化，為其他類似大跨度的鋼箱結(jié)構(gòu)施工，提供了借鑒和指導(dǎo)。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。