內河大跨徑鋼箱梁整體浮運杠桿提升安裝技術

劉榮君

摘 要：為了解決鋼結構橋面系在特殊工況下，無法采用支架法或滑移法等安裝技術時，結合河道運輸條件及現場環境，進行橋面整體吊裝、運輸方式、吊裝設備等相關研究，采用了內河浮船整體運輸至橋位，轉體就位后杠桿穿心千斤頂同步提升的方法，保證道路及河道交通的同時，圓滿完成橋面安裝施工。

關鍵詞：內河浮運 杠桿提升 鋼結構橋面

一、工程概況

隨著城市交通量的激增，交通基礎設施的改擴建設也在快速跟進，以南京市鐵心橋改擴建項目為例，該項目橋梁跨越V級航道，橋體采用三跨變截面連續鋼箱梁，分四幅建造，跨徑布置為（39+75+39）m，全長153m，最外側兩幅橋寬為8.0m，內側兩幅橋寬為13.0m。改擴建期間交管部門要求，交通不能中斷封閉且必須保持雙向4車道通行，實行“三建兩拆”的建設方案，即先新建老橋外側的兩幅橋，再拆除原混凝土老橋中的一座并新建鋼箱梁橋，最后拆除另一座并新建鋼箱梁橋。

二、總體方案

根據地質勘察調查，新建橋梁河床為火山地質，情況復雜，同時受航道管制要求，水中不宜密集搭設臨時鋼管樁，中跨橋面無法采用支架法或滑移法施工，為此該橋梁上部橋面系總體安裝方案為：

中跨段鋼箱梁在工廠內完成整段焊接，用浮船由廠區運至橋位后，船體橫向90度轉位并錨定在梁下位置，作為提升平臺?，F場拼裝吊架，吊架的縱桿采用箱型梁，前支點為兩層鋼梁疊合焊接，后錨點由轉換臂與邊箱梁上預埋加強耳板連接，提升吊點安裝2套200噸穿芯液壓千斤頂，多股鋼絞線穿過油缸與被提升梁段錨頭連接，利用控制系統進行同步提升就位，固定成橋。

三、工程實施情況

（一）施工順序

1.施工準備：河道清淤，浮船到達預定提升位置;

2.杠桿吊架搭設：運輸及安裝上部支架及設備，穿鋼絞線，錨接吊點;

3.鋼箱梁脫架：船身90度轉體錨定，同步提升鋼箱梁，從運輸船上脫架，靜置1小時以上再準備正式提升;

4.正式提升：均勻提升鋼箱梁，到達預定高度后，油缸調位與斷口對齊;

5.鋼箱梁就位：兩側均到位后，油缸機械鎖定，焊接

斷口;

6.施工完成：完成焊接后，油缸卸載，拆除設備、支架。

（二）操作要點

1.河道清淤

施工現場需滿足船體轉向至提升位置的河道寬度和吃水深度要求，為此，現場河道橋梁位置需進行清淤作業。清淤采用清淤吊船作業，淤泥需按照環保要求進行外運處理，清淤后的水深為3.5m，長度為80m，寬度為中跨橋墩與橋墩之間。

2.運輸船型

根據現場安裝工況條件及梁段重量，采用載重適宜的船運輸，運輸船到達橋位現場后先停泊靠岸，進行橋體質量驗收，同時待航道管制后再進行90度轉體。

3.杠桿吊架搭設

經設計，200T橋面吊機分為吊架縱梁、支點、錨點及吊點等組成。其中吊機縱梁為最重構件，長度為14.5m，每米重1.4噸，單根吊架縱梁重14.5*1.4=20.3噸?？v梁尺寸及布局，參見圖1橋面吊架縱梁布置圖。

4.提升系統組成及工藝原理

液壓同步提升控制系統主要由穿芯式提升油缸（千斤頂）、液壓泵站和計算機控制系統3部分組成。

提升油缸為專用穿芯式液體油缸，油缸活塞上裝有上錨具，底座上裝有下錨具，提升鋼絞線索從錨具中間穿過。錨具狀態傳感器通過現場總線路將錨具狀態信號傳遞給主控計算機;然后有壓力傳感器測量提升油缸的工作負載壓力，反映油缸的提升或下降;油缸行程傳感器用于實時測量提升結構的空間位置。

現場橋位吊架提升系統主控計算機通過傳感器、智能模塊采集現場信息，與設定的數據比較，利用電磁閥和比例閥，控制液壓油缸形成閉合控制回路，并實時將數據傳輸給指揮臺進行遠程指揮操作。

橋面提升工藝主要是依靠計算機控制杠桿吊架端部的兩組四臺千斤頂的液壓力和行程，進行同步分配和控制。在千斤頂液壓力的作用下，錨具對鋼絞線進行反復的收提和固定，實現梁段平穩的整體提升，過程穩定可控。

5.鋼箱梁段脫架及提升吊裝

橋面吊架安裝調試完成后，進行鋼箱梁提升安裝。安裝順序為：浮船轉體拋錨定位→吊點連接箱梁起吊→鋼箱梁臨時匹配→鋼箱梁精確定位→梁段間焊接連接→提升完成拆除吊架。

A、吊裝時間段安排

大節段鋼箱梁提升需要臨時封閉航道，具體時間待橋面吊架具備提升條件、鋼箱梁到達橋位前，與航道管理部門協商確定封閉航道具體時間。封閉通航航道時間，從運輸浮船進入安裝區域開始、轉體錨定，至橋面吊提升鋼箱梁結束，全段封航施工。

B、浮船轉體錨定

四幅橋面中跨段鋼箱梁通過水上浮船運輸至現場，待航道封閉后，將兩道提升纜繩穿過千斤頂與船頭船尾錨樁連接，先收縮船尾纜繩使船尾初步轉向后，同步收縮船頭兩道纜繩，最終船體轉向與新建橋梁成一線，然后再橫向移動至橋面梁起吊位置正下方，拋錨初步固定。

C、鋼箱梁提升安裝

運梁浮船初步定位后，橋面吊架下放吊具至運梁船上方、距鋼箱梁頂面約50cm 處，運梁船經過二次精確定位后，將吊具與梁段吊耳銷接。起吊安裝前，檢查測量控制點的位置是否符合要求，必要時加密控制點，可在測量點上貼上反光測量片，便于儀器的觀察測量。

該橋面吊架提升安裝的鋼箱梁最重重量為347t，采用4臺LSD-200千斤頂，2臺YTB泵站，2臺LSDKC-8主控臺為主要提升機械設備進行提升安裝，吊架提升吊索為多根多股鋼絞線組合而成（強度為1860MPa的￠15.2鋼絞線）。根據已評審安裝方案，鋼箱梁節段在吊裝過程中，需待初步調起10cm后靜置60分鐘，檢查吊裝工況，無危險后再慢速平穩提升至橋面高度。

鋼箱梁提升至橋面處，測量安裝位置坐標是否符合要求（也可以用經緯儀進行軸線控制），調節箱梁面標高及縱橫向軸線，符合要求后，鎖定吊機提升裝置和縱橫向移動裝置。為避免梁段間相互碰撞，吊裝梁段與已安梁段之間采用機械式千斤頂進行間距微調。微調完成后安裝臨時固定件，待溫差較小的時段進行梁段精匹配，并用鋼碼板對鋼箱梁進行焊接固定，然后再進行鋼箱梁對接環縫的焊接施工。

焊接結束，經探傷檢測焊縫合格后，松開橋面吊架的鎖定裝置，將吊架拆除。

6.鋼箱梁橋面整體就位合龍

該工程四幅橋梁，分別為兩側8m寬和中間13m寬兩種鋼箱梁，因鋼箱梁安裝方式不同，8m寬、13m寬鋼箱梁采用中跨大節段橋面吊提升合龍，橋面鋼箱梁合龍受溫差變化影響不大，合龍簡易。

合龍段吊裝前，根據確定的合攏時間，對需要合龍的空間距離用全站儀反復多次測量，并記錄下每次測量的數據，進行比較，確定溫差產生的變化系數，決定最終的修裁切割余量。

然后，將測量數據放至于鋼箱梁合龍段上，進行修裁切割余量，同時進行連接定位板的焊接。鋼箱梁的熱線性膨脹系數為1.2*10∧-5/0C，合龍一般選擇在溫度偏低的早晨或下午（具體時間段需結合安裝時間）。合龍段余量的切割，全部在提升起吊前完成，對接就位后，用鋼碼板連接固定，較正裝配，并進行環縫的焊接施工。

另外，吊裝前必須做好混凝土結構和鋼結構的連結部位的軸線、高程、位置的交接工作，必要時可進行各施工前后工序的聯合復測，明確各部位的誤差和修正調整措施，減少吊裝后的誤差修正工作。鋼箱梁調整到位后及時報驗，會同總包、第三方監測共同復核，根據監控指令完成復核后再進行鋼箱梁的臨時固定。

四、施工中應采用的措施

（一）測量控制

根據給定的坐標點、高程控制點和鋼箱梁分段尺寸，對每一分段定位軸線及標高，編制詳細的《測量任務書》，主要測量內容如下：

1.橋位安裝的測量：根據設計制作預留在鋼結構節段上的測控點，測換成現場控制坐標體系，以確定鋼箱梁節段安裝的平面位置。根據設計預拱度及施工過程監測提供的預拱度，確定各個測控點位置的高程。

2.焊接時的測量：在焊接過程中，對于大節段位置（主要是焊接收縮）進行監控，以便于及時調整焊接工藝。

3.吊架拆除過程中的測量：橋面吊架每個支點拆除后，橋面高度變化及各個控制點的標高變化。

（二）安裝線性質量控制

1.鋼箱梁大節段吊裝過程中的線型調整，可通過在架設機械千斤頂和7字型馬板進行微調。

2.整個橋梁焊接施工完畢，按照監測單位提供數據調整結束后，重新進行拱軸線、標高和橋面系軸線和標高的測量。測量數據反饋給設計，以便設計進行橋面鋪裝線型的二次調整。

（三）焊接質量控制

1.施焊時，應按相關工藝文件規定焊接產品試板，產品試板的厚度、軋向、坡口尺寸應與所代表的接頭一致，并采用與之相同的工藝方法及參數同時施焊。產品試板應做好標記，在經監理驗收合格后，再取樣送檢。

2.梁段間環縫為橫橋向對接焊縫，是主要傳力焊縫，要求100%熔透和100%無損檢測。由于橋上施工條件較差，焊縫拘束度又很大，因此應從考試合格的焊工中挑選經驗豐富、焊接水平較高的焊工施焊。

3.焊前需全面檢查接口的錯邊、間隙及坡口尺寸。用砂輪清除表面的鐵銹，清除范圍為焊縫兩側各50mm，除銹后24h內必須焊接，以防接頭再次生銹或被污染，否則應在重新除銹后再施焊。

4.定位焊可采用手工焊或CO2氣體保護焊，當定位焊出現裂紋或其他嚴重缺陷時，應先查明原因再清除缺陷并補充定位焊。

5.在鋼箱內采用CO2氣體保護焊時，焊工要佩戴防護面罩，必須配備通風防護安全設施，以免焊接時產生的CO影響焊工安全。

6.焊接環境：橋上焊接施工的環境溫度宜在5℃以上，相對濕度不大于80%，風力不大于5級。當焊件溫度為0～20℃時，應在始焊處100mm范圍內預熱到15℃以上。

7.焊接變形質量控制：

對于對稱截面的構件，宜采用對稱于構件中和軸的順序焊接。對雙面非對稱坡口焊接，宜采用先焊深坡口側部分焊縫、后焊淺坡口側、最后焊完深坡口側焊縫的順序。對于長焊縫宜采用分段退焊法或與多人對稱焊接法同時運用。宜采用跳焊法，避免工件局部加熱集中。對于拼接板焊縫宜采用預置反變形，對于一般構件可用定位焊固定，加強其鋼性拘束。產品組裝前要將分部件矯正變形后再進行總裝焊接。

8.焊縫檢測

焊接結束的焊縫，在焊接結束24小時后，由打磨工按照無損探傷檢驗要求進行打磨。先由鋼梁施工隊人員對焊縫做100%UT檢驗，探傷合格后由監理通知第三方驗證機構進行探傷檢驗，合格后由出具第三方檢驗報告

五、結語

在調度適宜時，工廠內焊接成大節段，船運至橋位橫向轉位至提升位置，利用2套200噸橋面杠桿吊架直接提升安裝?？s短現場橋位施工時間，大大節約了起重機械費用，同時減少場地占用，減輕對周邊環境影響，社會效益顯著。

采用杠桿原理，提升機構和鋼箱梁受力結構明確，施工安全性能高，勞動強度低，成本投入低，同時提升機構具有快拆快裝、調配維護快、可重復利用的施工特點。

參考文獻

[1]趙加亮，宋華偉.預制鋼箱梁節段接口匹配工藝及接口環縫焊接變形的規律[J].鋼結構，2010，25（9）：62—64.