大噸位異型截面鋼箱梁安裝技術(shù)

摘要：近年來隨著城市建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，城市交通趨向于多元立體化發(fā)展，大型立交橋逐漸成為城市交通樞紐的主要方式；互通式立交組合鋼結(jié)構(gòu)橋梁體系主要融合了噸位大、曲率小、形狀異型等多維空間不對稱特點(diǎn)，因此，成功解決此類鋼結(jié)構(gòu)箱體梁段的安裝難題是立交橋能否得以順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。本文以太原市南中環(huán)跨太榆路互通立交橋?yàn)槔亟榻B大噸位小曲率異型截面鋼箱梁安裝過程中的施工原理、工藝流程、線形控制、質(zhì)量卡控要點(diǎn)等，以期為同類工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：立交橋 鋼箱梁 大噸位 異型 支架體系 安裝技術(shù)

1 工程概況

太原市南中環(huán)跨太榆路互通立交橋?yàn)榭焖俾废嘟唬摴?jié)點(diǎn)的功能定位為：解決太榆路主線與南中環(huán)的快快轉(zhuǎn)換，火車南站與太榆路南北兩向的溝通，解決晉陽街對外出入；共有2條主線，9條匝道，工程范圍NK9+450-NK10+825、

K9+748-K10+712.5為橋梁段；鋼箱梁共計(jì)13聯(lián)，43個(gè)吊裝段，主要結(jié)構(gòu)形式為倒梯形單箱室結(jié)構(gòu)，主要梁體分等寬（寬：10.5m和9.5m）和變截面寬度兩種形式，跨徑22m-51m，梁高1.6m-2.6m，鋼材材質(zhì)Q345qE，板厚8mm-50mm不等，為全焊接組合式結(jié)構(gòu)。

2 前期布署

2.1 通過對制作工序的優(yōu)化，采用工廠化鋼構(gòu)件分段加工，現(xiàn)場二次組拼成型的施工工藝，解決受橋位場地限制無法拼裝成大噸位梁段的難題，為梁段吊裝提供先決條件。

2.2 鋼梁安裝的臨時(shí)支架采用非固接式模塊化支架體系，可有效提高支架的安拆效率及周轉(zhuǎn)次數(shù)，滿足大批量梁段吊裝需求。

2.3 通過對鋼梁吊裝段的長度、重量、重心、撓度、曲線半徑、梁體橫坡等參數(shù)綜合分析，結(jié)合橋位處作業(yè)環(huán)境，合理選擇吊車的作業(yè)半徑及支設(shè)位置，制定出最佳吊耳布置位置，實(shí)現(xiàn)吊車起重能力的最大化利用，采用汽車吊（固定位置吊裝）+履帶吊（移動位置吊裝）結(jié)合的吊裝形式，特殊吊裝點(diǎn)采用多機(jī)抬吊和空中接力的吊裝方式。

2.4 鋼梁安裝時(shí)，采用三維建模的立體坐標(biāo)系法進(jìn)行測量監(jiān)控，確保安裝精度和安裝效率。

3 安裝流程及要點(diǎn)

3.1 安裝流程。鋼構(gòu)件廠內(nèi)制作→構(gòu)件運(yùn)輸→現(xiàn)場二次拼裝→非固接式模塊化支架搭設(shè)→整梁運(yùn)輸至橋位→梁段吊裝→測量定位→梁體固接成型。

3.2 主要操作要點(diǎn)

3.2.1 鋼梁二次拼裝。鋼箱梁半成品在工廠加工完成后，使用汽車運(yùn)輸至現(xiàn)場拼裝場內(nèi)，在拼裝胎具上進(jìn)行總拼裝，本次總拼采用電腦實(shí)體模型模擬、每單聯(lián)梁段單獨(dú)采用專用剛性固定胎架進(jìn)行匹配拼接；胎架基礎(chǔ)為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，骨架采用大截面型鋼；過程中精確測量檢驗(yàn)相關(guān)幾何尺寸數(shù)據(jù)，以保證鋼箱梁拼裝精度要求。

3.2.2 梁段運(yùn)輸。采用平板拖車+炮車的形式對大型梁段進(jìn)行運(yùn)輸，梁體重量平均分配至運(yùn)輸車輛的輪胎上，以保證運(yùn)輸過程的平穩(wěn)；計(jì)算檢測運(yùn)輸線路的地基承載力，本項(xiàng)目采用鐵路道砟攤鋪后震動碾壓，壓實(shí)后實(shí)測地基承載力滿足重型梁段運(yùn)輸要求。

3.2.3 臨時(shí)支架搭設(shè)。臨時(shí)支架采用非固接式模塊化支架，即將鋼管柱支架預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)段，按所需高程進(jìn)行搭配組裝，直接放置于鋼梁分段位置。①支架標(biāo)準(zhǔn)段制作。將鋼管柱加工成6m、3m、1m、0.5m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，加工時(shí)采用數(shù)控鉆機(jī)進(jìn)行頂?shù)装迓菟椎你@制，采用空間組合式立體胎具對其進(jìn)行組裝焊接，確保任意節(jié)段支架可隨機(jī)組裝匹配。②組裝搭配。支架組裝前，平整夯實(shí)支架組裝處的地面，達(dá)到該點(diǎn)地基承載力要求，同時(shí)做好排水等工作；實(shí)地測量該處地面標(biāo)高，計(jì)算出所需支架高度，按需求挑選標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段進(jìn)行搭配組裝；組裝完成后，支架頂部與鋼梁底部的非標(biāo)準(zhǔn)高差采用圓管墊塊補(bǔ)足。

3.2.4 梁段吊裝。吊裝前根據(jù)地形布設(shè)吊機(jī)位置，核定每臺吊機(jī)的性能參數(shù)，確定其作業(yè)半徑及負(fù)荷量，結(jié)合梁段的外形尺寸、重心位置，確定每臺吊機(jī)所對應(yīng)的吊耳布設(shè)位置，選用合理的鋼絲繩及卡具，確保吊裝過程的安全。

①吊機(jī)選擇。受橋位場地限制，運(yùn)輸車輛很難將成型的梁段直接運(yùn)輸至吊裝位置，采用汽車吊（固定位置吊裝）+履帶吊（移動位置吊裝）結(jié)合的吊裝形式，特殊吊裝點(diǎn)采用多機(jī)抬吊和空中接力的吊裝方式，以實(shí)現(xiàn)梁體的順利吊裝。②吊耳布置。根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式及重量，本工程吊耳采用50噸級承載力，吊耳布置于鋼箱梁實(shí)腹隔板與腹板的剛性交接位置處。③吊裝指揮。起吊過程由一名起重工作為起重總指揮，負(fù)責(zé)指揮起重機(jī)；兩臺吊機(jī)分別配備一名司索工作為副指揮，負(fù)責(zé)向總指揮提供各自監(jiān)控吊機(jī)的走位信息；兩臺吊機(jī)的操作員根據(jù)起重總指揮的指揮進(jìn)行操作。

3.2.5 梁段測量定位。梁段吊裝至預(yù)定位置后，對鋼梁線型進(jìn)行精調(diào)，調(diào)梁全程采用全站儀進(jìn)行空間坐標(biāo)測量定位。結(jié)合本橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制作過程中的檢測點(diǎn)布置，本項(xiàng)目以鋼箱梁頂板中心為基準(zhǔn)作為道路中心進(jìn)行測量，同時(shí)監(jiān)測梁體橫坡及高程，將梁體首尾腹板隔板交匯點(diǎn)作為輔助監(jiān)測坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)行全位置立體監(jiān)控，保證梁體的就位精度。①網(wǎng)絡(luò)建立。根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的測量控制點(diǎn)及橋梁線型參數(shù)圖，建立本橋的坐標(biāo)網(wǎng)，以東西方向?yàn)閄軸、南北方向?yàn)閅軸、高程為Z軸；根據(jù)結(jié)構(gòu)的外形幾何尺寸，建立鋼梁立體模型，將鋼箱梁按照道路中心線（即鋼梁結(jié)構(gòu)中心線）布置在坐標(biāo)網(wǎng)內(nèi)，在模型中實(shí)量出各監(jiān)控點(diǎn)的空間坐標(biāo)。②測控點(diǎn)布置。在梁段頂板接口部位、頂板中心位置和橋梁支座處設(shè)置測控點(diǎn)，在坐標(biāo)網(wǎng)內(nèi)算出該點(diǎn)的空間坐標(biāo)。通過對橋梁各個(gè)控制點(diǎn)空間相對位置關(guān)系吊裝過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在實(shí)際調(diào)梁過程中監(jiān)測該點(diǎn)的空間坐標(biāo)作為鋼梁的定位依據(jù)。由于前期全橋鋼梁實(shí)體模型的建立，在測量過程中如遇置鏡點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)不能通視的情況，可隨機(jī)選取頂板處任意點(diǎn)進(jìn)行測量，同樣可以達(dá)到定位調(diào)整的效果。避免了重新置鏡、后視甚至挪移吊車而降低效率。③鋼梁橋位調(diào)整就位。采用50-100噸電動倒鏈和千斤頂組合根據(jù)測量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)梁體的理論設(shè)計(jì)線型和支座固定位置。待鋼梁定位完成后，進(jìn)行梁段對接口及筋板嵌補(bǔ)段的焊接，焊接作業(yè)按照鋼箱梁焊接工藝評定執(zhí)行；定位焊接采用手工電弧焊進(jìn)行，主要焊接采用CO2氣體保護(hù)焊接。

4 質(zhì)量控制

4.1 標(biāo)準(zhǔn)。安裝精度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行下表：（《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ2-2008））

橋位焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（TB10212-

2009）。

4.2 控制要點(diǎn)。①安裝控制要點(diǎn)。10cm以上的偏差利用吊車進(jìn)行調(diào)整，10cm以下的偏差利用千斤頂及倒鏈進(jìn)行調(diào)整；測量時(shí)使用全站儀的標(biāo)準(zhǔn)測量方式進(jìn)行，在測量控制點(diǎn)支設(shè)棱鏡進(jìn)行測量，避免使用免棱鏡功能直接測量鋼板表面。②焊接控制要點(diǎn)。焊條必須經(jīng)過烘干處理，烘干溫度350℃左右，保溫2小時(shí)；CO2氣體純度達(dá)到99.8%以上，焊前必須按規(guī)范對焊縫及其周邊100mm以內(nèi)的鐵銹、油污、夾渣、夾碳等進(jìn)行清理，焊接作業(yè)處設(shè)置圍擋進(jìn)行防風(fēng)，確保焊接處風(fēng)速低于2m/s；焊后須按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求對焊縫進(jìn)行外觀、無損檢測。

5 結(jié)語

太原市南中環(huán)跨太榆路互通立交橋是太原市中環(huán)路施工開通的重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵控制性工程，具有科技含量高、工藝復(fù)雜、施工組織難度大等特點(diǎn)，采用工廠化鋼構(gòu)件分段加工-現(xiàn)場二次組拼成型-大節(jié)段箱梁整體吊裝以及非固接式模塊化支架體系和三維建模立體坐標(biāo)系法的施工技術(shù)，大大提高了鋼梁安裝的施工效率，減少了周轉(zhuǎn)材料的使用量，具有很好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，安全質(zhì)量有保障，受到業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位的一致好評；本文著重介紹大噸位小曲率異型截面鋼箱梁安裝過程中的施工原理、工藝流程、線形控制、質(zhì)量卡控要點(diǎn)等相關(guān)內(nèi)容，工藝清晰明了，具有一定的參考借鑒價(jià)值。

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