大跨度鋼箱梁施工技術研究

李忠良

摘要：作者對大跨徑鋼箱梁在現場施工中應注意的問題進行了深入研究，通過在西柏坡高速公路大宋鐵路橋主橋施工時進行了應用，大宋鐵路橋主橋上部結構為鋼箱梁，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，橋下地形相對復雜。文章通過簡要介紹箱梁制造、轉運及橋面施工工藝，重點研究了現場安裝中的關鍵技術。完善了一種復雜環境下大跨徑鋼箱梁現場施工管理體系。可為同類型的鋼箱梁施工工程提供寶貴經驗和技術參考。

關鍵詞：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村主通道，地形相對較復雜，考慮到鐵路預留線路，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。上部結構鋼箱梁共6片，每片梁分12段，共72段。

主梁截面由預制開口鋼箱梁和現澆預應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、鋼箱梁制作質量監控

鋼箱梁的斷面形式如下：

由于鋼箱梁梁體是在專業廠家進行加工制作的，總包方主要是以質量監控為主。在施工開工前檢查施工單位施工現場人員、設備是否與之前所提供的人員設備所匹配，確保施工人員、質檢人員資質不低于承諾標準，檢查所用關鍵設備是否滿足施工要求等。施工前必須對施工圖進行再次審核，確保各結構尺寸滿足使用要求。施工過程中按以下要求進行控制：

1、首先依據設計圖紙及結構要求劃分制作單元，編制加工工藝，繪制施工流程圖及結構細部圖，上報審驗。經批準后，按圖施工，各道工序實行首件檢查制度，經過質檢人員的檢驗和監理的確認后方可成批加工。

2、堅決執行技術交底（安全交底）制度，在工序開工前，必須做好技術交底（安全交底）。

3、施工過程中的質量監控。包括原材料質量控制、搭胎控制、單元塊下料尺寸控制、焊接質量控制、焊縫檢驗、預拼裝、除銹、涂裝質量等。（各環節控制細節在此不做過多敘述）

三、運輸

加工廠區內采用龍門吊進行裝車，平板車運輸各梁段。運輸前應再次在制梁場對梁段進行檢查，保證出廠時的結構尺寸及質量。同時，必須先制定運輸方案（制定運輸方案時也要制定吊裝方案，確定梁段的運輸順序），選定兩條以上的運輸線路，然后反復進行實地考察，仔細研究必經路線對超長、超寬、超高等的要求，確保運輸車輛能安全通過。同時，要做好工地臨時便道的修筑，保證運輸車能順利到達施工現場，同時，考慮到吊裝易受影響，現場應設置足夠的存梁區域。

四、吊裝

1、施工難點

由于上跨三條鐵路線、一條鄉村主通道，同時又靠近鐵路選煤廠，而全橋分72段，設72個臨時支架，橋下可謂鋼架林立，要合理、 精準的進行安裝難度較大，同時，按照總工期要求，全橋72段的吊裝工期為22天。時間特別緊，日任務量很大。

2、機械設備選擇及吊裝

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，只能在路基外支車，加上梁超長、超重，只能由一臺吊車單機將鋼梁吊放到指定位置，另一臺車接應掛鉤后，落鉤將梁放在墩子上，緩鉤、回轉到鋼梁的另一端，起鉤超過臨時支墩后雙機抬吊就位，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。

350汽車吊性能參數如下：

250T履帶吊性能參數如下：

為確保吊裝安全質量，吊裝時對吊耳要求如下：

雙機抬吊時：每段梁設置八個吊耳，每端頭設置4個（如下圖所示），對稱中心布置。

吊裝時根據機械性能及支車位置逐片計算起吊重量，制定吊裝支車位置。

以C段為例，在吊裝時，先按最不利因素考慮，制定吊裝方案，然后進行支車。吊裝時，將周圍可吊裝的梁段進行吊裝。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，吊車負載系數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，吊車負載系數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號臨時支墩不搭設，基礎不高于周邊地面，供運輸梁車由此進入，履帶吊吊梁尾緩慢行走，地面必須夯實、滿足行走要求。）

吊車支車位置示意圖

現場正在進行吊梁作業

3、現場檢接

鋼箱梁吊裝定位施工完成后，按精測放樣的位置，對鋼箱梁進行精調，然后焊接箱間橫梁及高強螺栓連接。高強螺栓連接時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行。安裝高強螺栓時每塊連接板應使用不少于六個的沖釘和普通螺栓進行配合安裝。

五、橋面施工

箱間橫梁、高強螺栓安裝完成后，就要進行橋面施工。

（1）箱間、箱內連接板安裝及橋面混凝土澆筑

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

橋面混凝土設計為C50鋼纖維混凝土，澆筑時直接采用泵送施工。

（2）預應力施工

預應力系統分體外索和體內索兩種。

體外索采用專業廠家生產的環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。

橋面板混凝土強度達到設計強度100%后方可進行張拉，張拉時應遵循先長后短、對稱張拉的順序進行。

六、結語

大宋鐵路橋主橋鋼箱梁施工已全面完成，同時已順利通車，在施工時，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，通過各種方案優化，使得項目如期完工，尤其是在箱內、箱間連接板上，通過箱梁自身優化，將混凝土板優化為鋼板，易于施工，將鋼箱梁翼緣板處混凝土厚度進行調整，將原本需進行支模澆注的翼緣板調整為異性鋼板結構，提高了箱梁的整體性，同時又通過整體涂裝，使整個箱梁四周顏色一致，成為一座漂亮的景觀橋。而整個橋的多次方案優化，為其他類似大跨度的鋼箱結構施工，提供了借鑒和指導。

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。