溫州七都大橋北汊橋鋼梁滑移施工工藝

周星辰

上海市基礎工程集團有限公司第一工程公司 上海 200082

為解決當代社會城市及鄉鎮地區存在的各種交通問題，橋梁工程在近些年的市政基建中占據了相當大的比重。鋼梁由于其質量輕、強度高、適用性廣等優點，在當今橋梁設計，尤其是大跨度橋梁中越來越常見。在鋼梁橋位安裝施工中，在具備施工條件的情況下，將鋼梁節段一次性直接吊裝至設計橋位是首選方法[1-4]，但在很多情況下，受到地形、施工設備等因素的限制無法做到這一點。在這類情況下，一般采用的方法是先將鋼梁吊裝至設計橋位附近的臨時臺架上，再用其他設備將鋼梁二次移動至設計橋位。

當前施工行業中，頂推法是常見的二次移動施工方 法[5-9]，利用三向千斤頂，將拼好的節段逐漸向前推進直至設計橋位，這種方法通常有以下幾個特點：需輔助鋼導梁；需配備多組三向千斤頂或步履式千斤頂，各組千斤頂之間需保證高度同步；需設置多個頂推墩，必要時需架設臨時墩；單輪頂推的行程量受制于整段梁的整體穩定平衡；需頻繁倒行程，中途需不斷糾偏；當施工設備性能及場地有限時，會增加橋位焊接的工作量，可能對工程質量及工期產生負面影響。

本文針對溫州市七都大橋北汊橋工程主線變寬段鋼梁的橋位安裝施工，采用一種牽引滑移的施工工藝，以克服施工中存在的場地條件限制、施工設備性能限制及工期緊張等方面的困難，確保鋼梁能夠安全、優質、迅速地完成橋位安裝。

1 工程概況

溫州市七都大橋北汊橋項目起點K0＋000接已經通車運營的七都大橋（南汊橋）終點，起點側設七都互通（南汊橋和本項目各實施兩匝道），并與緯一路相連。跨越甌江后，終點位于永嘉縣新建村南側空地，設置新建樞紐并接局部改線后的104國道，主線預留跳水平臺，遠期與烏牛段延伸工程相連，樁號K1＋866，項目全長1 866 m。跨越甌江北航道的特大橋主橋為160 m＋360 m＋160 m單索面雙獨柱橋塔疊合梁斜拉橋，引橋長度1 186 m，互通樞紐2處，局部改建104國道1.74 km。

工程主線K1＋431.000—K1＋716.000里程范圍為4×56.25 m＋60 m跨徑的鋼混疊合梁形式引橋，連接主線30#～35#墩共計6座橋墩，較小里程的4跨56.25 m段均位于甌江北汊上，大里程1跨60 m段橫跨永嘉甌江防洪堤，防洪堤位于60 m跨的跨中，堤頂寬約7.5 m，堤背為約30°的土質斜坡，其外側為甌江拋石護坡，內側為農村耕地。

單幅結構形式為等高單箱室鋼-混凝土組合結構連續箱梁，槽型鋼梁整體上由頂板、腹板、底板、桁架式空腹橫梁、支點橫梁、腹板加勁肋、底板加勁肋組成，頂面設置平聯系統，以增強鋼梁在其頂推、橋面板鋪設過程中的穩定性。槽型鋼梁除第5跨即60 m跨為變寬段外，其余均為等寬段（圖1、圖2）。

圖1 引橋鋼梁（部分）三維

圖2 單幅引橋鋼梁結構斷面（藍色為橋面板、紅色為鋼梁）

鋼梁底板成直線形，板厚24～56 mm，不等厚對接時保持底部平齊，接縫處變化斜率不陡于1∶8；底板寬度等寬段為7.15 m，變寬段為7.150～12.347 m。梁中心線高3.5 m，主梁橫向坡度通過內外側腹板高度不一致進行設置。等寬段桁架式空腹橫梁標準間距4.5 m。腹板加勁肋間距1.5 m。變寬段根據受力需要，在箱梁中心處設置小縱梁，小縱梁每隔2 m支承在空腹式橫隔板桁架上，桁架式空腹橫梁間距布置為2 m。

4×56.25 m＋60 m段引橋鋼梁劃分為32個節段，最重節段為91.194 t，節段長度7.10～11.75 m不等。

2 鋼梁牽引滑移施工工藝選擇

主線30#—34#墩之間的4跨56.25 m鋼梁位于甌江中，可采用大節段加工廠提前組裝＋浮吊一次性直接吊裝至設計橋位的方法進行安裝。主線34#—35#墩之間為防洪堤，外側為拋石護坡及淤泥河床（低潮位河床部分裸露），該地形無法停靠噸位過大的浮吊，導致該跨無法整跨一次性直接吊裝，必須經二次移動才可安裝至設計橋位。若采用傳統的頂推法，場地條件決定了除必需的用于梁段精調的三向千斤頂外，需額外投入頂推用步履式千斤頂，以及平板車、大噸位履帶吊用于梁段轉運，大大增加橋位焊接工作量及測量作業量，影響工期乃至質量；此外，頂推施工需單獨設計加工一套鋼導梁，對工期、成本、安全等方面均會產生負面作用。

考慮到防洪堤內側為農村耕地，已具備或采用地基處理后具備一定水平的承載能力，因此該跨的鋼梁安裝采用搭設鋼管支架的方法施工。34#—35#墩之間共包括8塊設計節段，具體參數如表1所示。

表1 節段基本參數匯總

結合鋼梁參數及設備性能，在采用搭設鋼管支架的基礎上，采用如下方案：NDE—NE3及NE4—NE7分別在加工廠提前拼接好作為整體大節段，運至現場后，先利用浮吊將NE4—NE7大節段從主線34#墩位置吊裝至鋼管支架上，后利用千斤頂將該節段牽引至35#墩。NDE—NE3采用浮吊直接吊裝至設計橋位的工藝進行安裝。采用該種施工工藝，鋼管支架不僅作為拼裝胎架使用，還將作為鋼梁牽引施工時的滑移軌道。

3 節段滑移施工工藝

3.1 支架設計

本工程滑移用支架兼用作鋼梁的橋位拼裝胎架，因此支架的性能應滿足以下2種工況：NE4—NE7鋼梁滑移；NDE—NE3與NE4—NE7的對接拼裝。

支架設計為鋼桁架形式。根據鋼梁的截面寬度，設置3條滑移軌道，并控制支架單跨跨徑不超過12 m。支架鋼管立在永久結構承臺或臨時承臺上，并利用工字鋼作為連接系將鋼管連成整體以增加穩定性。

上部結構中，縱梁為承重結構，兼用作滑移軌道，橫梁及橫向連桿用于增加支架整體的橫向穩定性。承重縱梁為鋼桁架結構，桁架高2.25 m，桁架弦桿及腹桿采用國標H型鋼，弦桿沿縱向每1.5 m設置一道橫向加勁板，相鄰腹桿-弦桿連接節點間的弦桿長度不大于2 m。支架結構具體如圖3所示。

采用Midas Civil2019專業計算軟件對支架的安全性能進行分析，支架所有桿件按照梁單元處理，所有節點均為剛性節點，鋼管根部約束所有方向的位移。荷載工況分為以下2種情況：

圖3 支架結構三維示意

1）NE4—NE7節段滑移。按照四點受力計算，受力點按照滑移期間的最不利工況布置，每個受力點作用1個豎向集中荷載和1個順橋向的水平集中荷載，豎向荷載取節段質量的1/4，并視為支架的可變荷載，水平荷載取豎向荷載的0.1倍（滑動摩擦因數按0.1計）。

2）NDE—NE3與NE4—NE7節段對接。對接時，2個節段的近墩端已支承在永久墩上，僅跨中端支承于支架縱梁上，因此按四點受力計算，每個點作用1個豎向集中荷載，2排受力點上均取各自節段質量的1/4，并視為恒荷載。計算分析結果如表2所示。

表2 滑移及對接工況計算結果

支架鋼管分節搭設，首節搭設完畢后及時安裝橫向、縱向及斜向的連接系，確保鋼管的穩定性。上部桁架式縱梁在加工場內進行組裝以及預拼，再分節吊裝至支架鋼管上，縱梁從35#墩向34#墩逐片安裝，安裝接縫與支架鋼管錯開1 m，保證鋼管頂部縱梁的連續，接縫預留1 cm間隙，采用環口對接焊縫連接2片桁架的弦桿，并增加鋼板進行搭接補強，確保接縫位置的強度。安裝時嚴格控制線型，確保標高與水平的偏差均控制在2 cm以內。

3.2 節段滑移

節段滑移采用一對20 t級連續式千斤頂，千斤頂通過鋼絞線將鋼梁向前牽引，完成鋼梁的滑移。

3.2.1 牽引系統

用于牽引鋼梁的鋼絞線，一端穿入千斤頂，千斤頂通過反力架固定于滑移支架縱梁上。反力架布置位置盡量靠近滑移支架前端，以減少錨固轉換的操作（圖4）。

圖4 前端牽引系統示意

鋼絞線另外一端，通過錨具錨固于焊接在鋼梁上的反力牛腿上。當牽引開始時，千斤頂不斷“回收”鋼絞線，使得鋼梁錨固點與千斤頂反力架之間的鋼絞線不斷縮短。由于千斤頂及其反力架已被固定不能移動，因此鋼梁在鋼絞線的“拖拽”下不斷向前端的千斤頂靠近，從而達到牽引鋼梁的目的。

錨固牛腿采用厚20 mm鋼板加工。牛腿在鋼梁底板前端對齊滑軌的位置設置，牛腿與鋼梁采用雙面直角焊縫滿焊連接，焊縫尺寸不小于10 mm（圖5）。

圖5 后端鋼梁錨固系統示意

3.2.2 滑靴

鋼梁借助鋼滑靴在滑軌上移動，滑靴起到將鋼梁質量傳遞給支架以及同鋼梁一起向前滑移的作用，共設置前后2排，每排設置2個。滑靴采用工字鋼＋鋼板加工而成，為增加滑靴的整體橫向穩定性，將每排的2個滑靴做成整體，組成“滑移橫梁”的形式（圖6）。

圖6 滑移橫梁結構示意

滑靴頂部的鋼梁墊板采用厚30 mm、平面尺寸為600 mm×400 mm的矩形橡膠板，利用橡膠板良好的壓縮能力調節鋼梁與滑靴的接觸，使得四點支承力盡量均勻，橡膠墊板下方鋪設長12 m的三拼22a#工字鋼并連通同一排的2個滑靴支點，滑移板采用3塊厚20 mm、尺寸為400 mm×1 000 mm的矩形鋼板疊合而成，并在底面墊一塊300 mm×1 000 mm的聚四氟乙烯板，確保不會因為滑靴與滑軌間的摩擦阻力過大而影響滑移的流暢度。滑移板兩側焊接限位板，防止因滑道線形偏差、牽引力方向偏差而導致滑靴墜落。

3.2.3 滑移施工

設備安裝完畢后，檢查設備是否正常，并進行空載試運行，確認油壓、位移等指標正常后，利用卷揚機預緊鋼絞線，準備鋼梁的牽引滑移。待鋼絞線繃緊后，反力牛腿位置將鋼絞線前端錨固牢固，之后千斤頂進行分級加載，開始進行鋼梁牽引。

牽引過程中，密切注意千斤頂、反力架及滑移支架的情況，一旦出現異常立即停止施工，查明原因并排除異常后，方可繼續牽引滑移。此外全程注意鋼梁的偏位情況，確保鋼梁沿滑移軌道方向前進，出現較大偏位時應停止滑移作業并及時糾偏。通過千斤頂行程的不斷倒換，完成鋼梁的連續前移。

鋼梁滑移至設計橋位附近后，解除牽引滑移系統，采用4臺三向千斤頂進行梁段的平面位置精調，精調測量復核完畢后，做好臨時限位，準備與后續梁段的對接作業。

3.3 節段對接及落梁

當NE4—NE7滑移到位后，進行NDE—NE3節段的橋位吊裝及與NE4—NE7的對接。吊裝前，先將NE4與NE7的前端支承轉換至永久墩35#墩墩頂，并在34#墩墩頂以及節段環口接縫附近的支架縱梁頂面放置好用于梁段平面位置精調的三向千斤頂和臨時鋼支墩。用于精調NDE—NE3節段以及臨時支承NDE—NE3節段的鋼支墩各配備4副，一半放置在34#墩墩頂，一半放在節段環口接縫附近的支架縱梁頂面上。設備材料安置完畢后，千斤頂完成調試工作并確保可以正常運行，做好拼裝胎架，即滑移支架接收NDE—NE3節段的準備。

對接時，先利用浮吊將NDE—NE3節段吊裝至設計橋位附近，讓鋼梁落于臨時鋼支墩上，之后，由三向千斤頂對鋼梁的平面位置及標高進行精調。由于NDE—NE3節段質量會使支架產生二次變形，因此需同時復測NE4—NE7節段的平面位置及標高，檢查拼裝線形是否符合設計及施工監控要求。若NE4—NE7節段位置偏離較大，則采用三向千斤頂進行二次精調，使2片大節段符合設計及施工監控要求的拼裝線形。待梁段調節完成，再進行2個節段的焊接工作。

節段完成焊接、焊縫冷卻且通過探傷檢測后，將已經連成整體的NDE—NE7大節段的支承全部轉換至永久墩上，臨時支架不再受力。完成支承轉換后，采用豎向千斤頂進行落梁作業。落梁采用2對300 t級千斤頂，千斤頂布置在集中荷載承受能力最強的支座中心線橫斷面位置，以確保落梁過程中鋼梁底板不會因較大的集中力而產生屈服 變形。

4 結語

本文通過對七都北汊橋主線變寬段鋼梁橋位安裝施工條件進行分析，采取了一種牽引滑移的施工工藝，得出以下結論：

1）采用牽引滑移施工工藝，可克服因施工場地及起重設備性能限制帶來的施工困難，并且相比于傳統的頂推施工工藝，能降低施工設備及臨時材料的投入，減少現場焊接作業量及測量作業量，在施工安全、質量、進度等方面均存在優勢。

2）采用桁架結構作為滑移施工的軌道及鋼梁拼接胎架，施工中嚴格控制支架的安裝精度，以滿足承載能力要求及使用要求。

3）采用整體式滑靴與穿心式千斤頂組成的滑移系統，滑靴的整體性及限位構造能確保鋼梁在施工過程中不產生過大的偏位，穿心式千斤頂則能保證鋼梁滑移的連續進行，有利于施工安全及進度的保障。

本文所述的牽引滑移安裝施工工藝，為各種存在地形、設備、工期等制約因素的類似鋼梁安裝工程提供了一種參考方案。

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