脊骨式鋼梁跨河施工技術分析

□文/劉曉

脊骨式鋼梁跨河施工技術分析

□文/劉曉

隨著城市建設的不斷發展，脊骨式鋼箱梁這一結構因其自身的特點和優勢，已經逐漸應用到城市橋梁建設中。文章以天津西站項目脊骨式鋼箱梁跨河工程為例，分析了脊骨式鋼箱梁從加工制作到現場安裝的難點，總結了加工制作以及跨河施工的經驗。

脊骨式；鋼梁；跨河；施工

隨著社會的不斷發展，擁堵問題日益突出，發展城市橋梁建設勢在必行；而如何降低橋梁墩柱占地面積，擴大橋梁斷面，提高橋梁通行的服務功能，成為城市建設者探討和研究的重點。脊骨式鋼梁在降低墩柱占地、提高通行效率方面優勢明顯。本文以天津西站脊骨式鋼梁跨越子牙河工程為例，分析跨河脊骨鋼梁在施工中存在的難點以及應對解決方法。

1　脊骨式鋼梁特點

脊骨式鋼梁采用大懸臂、小箱梁、帶肋梁的結構形式，有效降低了墩柱占地面積，增加了橋面寬度，提升了橋下凈空條件，降低了自身重量，在抗扭剛度、抗失穩以及整體受力方面表現出很高地穩定性。此外，脊骨式鋼梁舒展的造型，在橋梁外觀設計以及打造橋梁景觀方面體現出很好地優越性。

2　工程概況

西站西大橋主線為上下行布置，單幅寬度12.49m，匝道橋梁總寬8m（共A、B、C3條匝道），全線在主線橋以外均設置了地面輔道，單側輔道寬度9m，單側人行道寬3m。

跨子牙河段上部結構為脊骨式變截面連續鋼箱梁，跨度為45m+76m+45m，外側懸臂3.5m，挑梁間距4m，內側懸臂2m，挑梁間距2m，總質量4096t。

3　施工難點分析

1）脊骨式鋼梁制作安裝難。由于跨河段鋼梁脊骨式變截面的特點，增加了鋼梁的制作難度。鋼梁采取14.99～21.21m變寬，2.2～4.2m變高的形式且鋼梁位于豎曲線頂部，是一種具有平、縱、曲線的復雜空間結構，現場安裝精度難以控制。

2）水上作業施工難。由于鋼箱梁形式特殊，需采用龍門吊進行水上吊裝，龍門吊軌道基礎處理技術難度大，風險系數高，而子牙河現狀兩側距離堤壩坡腳20m范圍內水深不足1m，無法使用浮船焊接平臺，使水上施工增加了難度。

4　施工要點

為克服脊骨式鋼梁跨河施工的難點，以下主要從脊骨式鋼梁（簡稱“鋼梁”）的制作、水上平臺設計與施工以及脊骨式鋼梁安裝3方面對施工中的關鍵環節以及操作要點進行分析總結。

4.1鋼梁的制作

4.1.1切割下料

由于本工程鋼梁異形構件約占全部構件的60%，因此，所有鋼板優先采用精密（數控、半自動）切割下料，手工氣割及剪切僅用于工藝特定或切割后仍需加工的零件。采用數控切割機進行切割下料時，應根據形狀、復雜程度、尺寸大小和精度要求規定切割切入點、推出點、切割方向和切割順序，同時，應注意預放焊接收縮量，一次切割下料成活。

4.1.2梁段制作

在梁段制作方面，采用了鋼梁廠內相鄰梁段匹配制造的方法。在加工廠布置一套與成橋線形一致的鋼梁，匹配制造合箱胎架并在胎架上按照鋼梁成橋形式逐一進行各個梁段的合箱制作，從而確保鋼梁現場安裝時的精度。實踐證明，這一方法不僅可以有效節省鋼梁廠內的制作時間，還可以節省預拼裝以及現場的安裝時間，有利于縮短箱梁的施工周期。

4.1.3鋼梁焊接防變措施

在焊接制造時，為減少單元件焊接變形，根據焊接變形的方向預設了反變形數值且在焊接工藝上大量采用了藥芯焊絲CO2氣體保護自動焊、埋弧自動焊，最大限度地控制變形在允許差范圍內。

4.2平臺設計與施工

4.2.1河中鋼管樁壓載試驗

為保證平臺施工的安全，驗算河中鋼管樁實際承載力，選定于樁位處進行鋼管樁壓載試驗。當鋼管樁打設完成24 h，土體與鋼管撐之間產生較大粘聚力后，開始進行壓載試驗。千斤頂加載過程為逐級加載，首級荷載200kN，最終荷載為1100kN，每加一級荷載靜停1h。

4.2.2鋼梁安裝平臺

為保證箱梁打頂位置都為箱梁的肋板處，平臺的位置依照箱梁分塊線進行確定。平臺基礎為φ600mm圓管樁，橫向間距為3～3.6m，入土深度為7～16m，橫梁采用雙拼I360b橫梁。由于子牙河為現行航道，需保留12m航道以滿足過往船只通行，因此，航道處縱梁采用H 700型鋼與雙拼I560工字鋼結合的形式。與此同時，在鋼管撐上布置20#槽鋼作為水平撐，10#角鋼作為剪刀撐，以保證整個平臺的穩定性。

4.2.3龍門吊軌道平臺

平臺分為左右兩排，間距為32m，基礎為φ600mm圓管，橫梁采用I360疊合梁，縱梁采用H 700型鋼。在航道處縱梁采用H 700疊合梁結構，保證龍門吊工作時平臺的安全。圓管撐在橫橋向和縱橋向間均設置水平撐，剪刀撐橫向采用φ40mm圓管，以保證整個平臺的穩定性。

4.3鋼梁的安裝

4.3.1鋼梁焊接

為保證成橋線形與全橋運營安全，提高焊接質量，控制焊接變形，合理選擇焊接方法，編制焊接工藝流程，嚴格控制焊前清理質量并對橋址環境對焊接施工可能造成的影響因素進行了深入的分析和充分的考慮。

1）焊接方法。大量采用CO2氣體保護自動焊、埋弧自動焊，這種焊接方法有利于縮短焊接的施工周期，降低焊接的勞動強度。箱梁頂板大環口均采用CO2氣體保護自動焊打底，埋弧自動焊蓋面；箱梁底板、縱橫隔板采用CO2氣體保護自動焊；箱梁底板縱向加勁肋（板肋及U形肋）嵌補段間的焊縫兩端氣切坡口并修磨，U形肋內側焊接鋼襯墊，采用CO2氣體保護自動焊或手工電弧焊；定位焊采用手工電弧焊或CO2氣體保護自動焊。

2）焊接程序。首先進行節段組裝焊縫的焊接，然后進行節段間環形焊縫的焊接；節段組裝焊縫先中間、后兩邊，先焊對接焊縫、后焊角接焊縫；焊接環形焊縫時，先進行腹板、底板以及面板對接焊縫的焊接，然后進行其他縱向構件對接焊縫的焊接；節段組裝和環形焊縫焊接時，需要雙數焊接人員進行對稱焊接。

3）環境控制。在現場設置溫、濕度計，定時檢測并采取相應措施；遇風雨天氣且必須進行焊接施工時，搭建防風、防雨棚，從而為局部施工創造必要環境。

4.3.2鋼梁安裝

鋼梁施工段涉及29#～32#4個墩位，共3跨，利用墩柱進行鋼箱梁定位，分3部分進行施工。合龍段設置在每跨的中部，見圖1。

圖1　鋼箱梁安裝順序

5　施工效果

本工程跨河段脊骨式鋼梁架設完畢后的質量驗收數據見表1。

表1　脊骨式鋼梁質量驗收數據mm

6　結語

通過在鋼梁的制作安裝以及平臺設計施工等方面采取上述施工措施，脊骨式鋼梁在施工質量方面得到了保證和提升。同時，本工程跨河脊骨式箱梁龍門吊吊裝的方式，替代了河上架設鋼梁采用的運梁小車的方式，成功解決了脊骨梁梁底線型為曲面所導致的安裝定位困難的問題，為今后同類水上脊骨式鋼梁施工提供了參考經驗。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.013

□U445.4

□C

□1008-3197（2015）03-35-02

□2015-06-17

□劉曉/女，1986年出生，助理工程師，天津市津源投資發展有限公司，從事建設工程管理工作。