大跨度超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝施工工藝研究

張忠文

（中鐵一局集團橋梁工程有限公司，重慶401121）

1 引言

目前，國內對于鋼混組合梁懸臂拼裝的方法很多，但沒有大跨度超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝可借鑒施工工藝。該種組合梁體懸臂拼裝類似龍門架設施工，但由于要在龍門桁架懸臂端架梁，桁架處于懸臂狀態。本文采用了懸臂結構理論、龍門拼裝施工工藝，研究出了大跨度、超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝施工工藝。

2 工程概況

黃河公路橋主橋為40m+175m+410m+175m+40m 預應力鋼混組合梁斜拉橋。主梁由邊鋼箱、橫梁、小縱梁通過拼接板及高強螺栓形成鋼構架，在鋼構架上鋪設預應力鋼絞線橋面板，現澆濕接縫，與剪力釘形成整體組成鋼-混組合梁體系。主梁全寬38m，邊鋼箱梁長12m，寬2.8m，高3.0m，橫梁長32.7m，高3.0m，寬0.8m。斜拉索錨固在主梁上，如圖1 所示。

圖1 主梁布置圖

3 方案比選

3.1 全回轉吊機懸臂拼裝

3.1.1 方案概述

主梁拼裝采用全回轉吊機懸臂拼裝施工方案。主梁S0、S1、邊跨節段采用支架法拼裝，S2節段開始向兩側對稱采用全回轉吊機逐節段懸臂，邊跨合龍采用支架法，中跨采用全回轉吊機合龍。如圖2 所示。

3.1.2 方案優缺點

方案優缺點包括：（1）吊機整體質量大，施工荷載大，不利施工階段力學控制；（2）吊機下走行采用大下盤（走行在邊箱梁上），結構龐大，重量增大，受力更大；（3）吊機下走行采用小底盤（走行在小縱梁上），增加臨時走道梁加固和臨時錨固，滿縱梁受力要求，增加工序和費用；（4）影響濕接縫施工，錨固點必須后移位，增加工序；（5）滿足全方位取梁、安裝工況；（6）工作效率高，安全風險較低。

圖2 全回轉吊機懸臂拼裝圖

3.2 龍門吊機懸臂拼裝

3.2.1 方案概述

主梁拼裝采用龍門吊機懸臂拼裝施工方案。主梁S0、S1、邊跨節段拼裝及邊跨合龍同全回轉吊機一致，S2節段開始向兩側對稱采用龍門吊機逐節段懸臂拼裝，中跨采用龍門吊機合龍，如圖3 所示。

圖3 龍門吊機懸臂拼裝圖

3.2.2 方案優缺點

方案優缺點包括：（1）兩側設置龍門軌道，對地形要求高；（2）施工臨時占地大，費用較高；（3）跨度大，高度高，安裝龍門吊機難度大，安全風險較大；（4）只能滿足前端取梁；（5）能滿足全方位安裝工況；（6）工作效率較高，安全風險較大[1]。

3.3 節段懸拼提梁機懸臂拼裝

3.3.1 方案概述

主梁拼裝采用節段懸拼提梁機懸臂拼裝施工方案。主梁S0、S1、邊跨節段拼裝及邊跨合龍同全回轉吊機一致的，S2節段開始向兩側對稱采用橋面節段懸拼提梁機逐節段懸臂，中跨采用懸拼提梁機合龍。具體方案是：在邊箱梁上設置可移動可錨固懸臂鋼桁架走道，減輕吊機的自重（100t），解決了吊機自重大、安裝及使用安全風險高、占地大、費用多、快捷移動、錨固困難、施工荷載超重的問題。在可移動可錨固懸臂鋼桁架設走道設置可移動的橫梁，在橫梁上設置移動天車，采用不平衡吊機，能滿足前端、后端、兩側、橋上、橋下取梁，也能滿足上、下、前、后、左、右安裝，同時也解決了全方位取梁工況和安裝工況。如圖4 所示。

圖4 節段懸拼提梁機懸臂拼裝

3.3.2 方案優缺點

方案優缺點：

1）邊箱梁上設置可移動的軌道，節約材料，節省施工用地。縱移采用步履式前移，勞動強度低，操作便捷。利用邊箱梁吊點也解決了錨固點難題。

2）在軌道上設置懸臂鋼桁架體系，降低了高度，減輕吊機自重，增大臨空面，施工空間大，有利于提高工作效率。

3）滿足全方位取梁工況，喂梁方式也更為簡單。

4）滿足全方位安裝工況，具具有±180°旋轉功能、縱橫向傾角調整功能可實現±3%斜坡調整，減小了人力調整。

5）最大限度地減少了操作動作，提高了可操作性，工作效率高，安全風險低[2]。

6）鋼桁架形成的不變體系，為施工提供了有效空間，有利于施工質量控制。

3.4 方案比選

經上述優選，主梁拼裝采用節段懸拼提梁機懸臂拼裝施工方案，能夠滿足自重、吊重、施工空間，解決施工荷載超重、安全風險等難題，能夠安全高效地進行工序轉換，同時能夠滿足施工階段梁體受力要求及梁體的拼裝精度，有利于施工安全、質量、進度控制。

4 節段懸拼提梁機懸臂拼裝施工技術

4.1 節段懸拼提梁機懸臂拼裝作業流程

節段懸拼提梁機懸臂拼裝作業流程包括：

1）利用大型吊機在支墩上拼裝S0、S1號2 個節段，先安裝鋼邊箱、再橫梁、然后小縱梁、橋面板，澆筑濕接縫并進行臨時錨固，安裝S1號段斜拉索并進行第一次張拉；

2）在S1號段采用大型吊機對稱安裝節段懸拼提梁機；

3）采用節段懸拼提梁機對稱進行鋼梁架設、橋面板鋪設、濕接縫澆筑、橋面張拉、斜拉索掛索及第一次張依次推進；

4）邊跨S18用支架法吊機拼裝，合龍采用節段懸拼提梁機合龍，按設計進行配重，合龍后進行荷載替換[3]。

4.2 節段懸拼提梁機構造、工作原理、作業工況及流程

4.2.1 構造

由主桁架、天車（縱移橫梁、橫移天車、吊具）、縱移機構、可調支撐、錨固結構、液壓系統和電氣系統等組成。

4.2.2 工作原理

主桁架、走行系統及錨點設計在梁體主要受力體系上，采用多方位喂梁施工，縱移采用步履式前移，通過提梁機主桁上橫梁的縱向移動和天車的橫向移動來實現提梁及懸拼安裝。

4.2.3 作業工況及流程

作業工況分前方取梁、后方取梁、不對稱懸拼、對稱懸拼、合龍5 個工況進行鋼混組合梁拼裝。其重難點在于邊鋼箱梁的懸拼。由于邊箱梁的吊點前后左右均不對稱，故設計65t 不平衡旋轉吊具。作業如下：

1）在邊鋼箱梁通過縱向橫梁調節絲杠調整縱向不平衡力臂。縱向起吊圖如圖5 所示。

2）吊具與邊鋼箱相連，在橫向將吊具上的轉臂向外旋轉180，確保邊鋼箱梁橫向平衡。橫向起吊圖如圖6 所示。

3）起吊到安裝位置，縱橫向的微調通過斜支撐液壓油缸調整至邊鋼箱梁安裝姿態。

4）吊具與鋼箱梁松開前，將轉臂轉回初始位置，并用銷軸固定。

5）起吊對稱邊鋼箱梁時，吊具自動旋轉180°即可。

6）起吊對稱平衡物體時或空載進，吊具調整到平衡姿態。空載狀態、平衡起吊如圖7 所示。

圖5 縱向起吊圖

圖6 橫向起吊圖

圖7 空載狀態/ 平衡起吊圖

4.3 S0、S1 號節段梁施工

S0、S1號節段梁采用支架法施工，每組6 根630mm×10mm和3 根630mm×10mm 螺旋管樁。經最不利工況計算滿足施工要求。采用大型吊機拼裝S0、S1號2 個節段。

4.4 S2、S18 號節段梁施工

4.4.1 節段懸拼提梁機安裝與調試

采用150t 位吊機按圖4 中所示站位在S0、S1號2 個節段拼裝節段懸拼提梁機。先安裝縱移機構，再安裝主桁架、可調支撐、錨固系統，然后安裝天車縱移站在距后支腿2m 位置處，最后安裝液壓系統和電氣系統。拼裝完成后，將整機調平（用水準儀檢測），調試及驗收，合格后方可拼裝梁體。

4.4.2 節段懸拼提梁機懸拼架設

節段懸拼提梁機懸拼架設流程包括：

1）拼裝邊箱梁，采用不對稱工況作業，吊具錨固住邊箱梁后，讓吊具受力，調整吊具的平衡力臂，使吊物進吊后能保證平衡，起吊到安裝位置處，通過吊具調整油缸調整邊箱梁姿態，天車縱橫移對位與已架設邊箱梁對接，采用沖釘及高強度螺栓錨固，完成邊箱梁的架設。

2）拼裝橫梁，采用對稱工況作業，吊具旋轉70°，橫梁上平面與邊箱梁上平面齊平后停車。通過縱移天車將外側兩根橫梁分別吊至8m/12m 2 處位置安裝。吊具旋轉20°，通過吊具油缸調整橫梁姿態，采用沖釘及高強度螺栓錨固，完成安裝。

3）小縱梁通過橫梁上3t 電動葫蘆起吊對稱安裝，橋面板通過平衡吊具對稱安裝。濕接縫施工起吊通過3t 電動葫蘆。濕接縫混凝土澆筑后等強、張拉，斜拉索掛索、張拉。

4）過孔，橫梁開到整機后端距后支腿2m 處，松開后錨固，后錨固耳座留在錨點上，用撐桿撐住，只松開錨桿，4 個頂升油缸依次將整機頂起，通過可調支撐上的鉤掛軌道脫離墊座3cm 即可，在支撐立柱下方填塞墊板直到填實為止，將頂升油缸收回，由支撐立柱支撐立柱支撐整機。縱移機構將軌道向前4m。錨固軌道，反方向驅動油頂，縱移機構向前推行4m。多次重復使整機到達下一架梁站位，錨固整機，準備下一孔的架設。重復第孔流程完成S2、S18號節段梁施工架設。

5 節段梁邊跨與中跨合龍

梁體合龍順序：先合龍邊跨，再合龍中跨。先合龍兩邊鋼箱，再橫梁，最后小縱梁和橋面板。合龍段吊裝工況和標準梁段一致。邊跨合龍：主梁縱向移動采用2 臺250t 油頂進行頂推作業，頂推到位后進行合龍。中跨合龍：根據將來選定的合龍溫度推算合龍段長度應稍微加長，在對合攏段進行二次加工。合龍段的拼接，通過臨時拼接板的螺栓孔來確定永久拼接螺栓孔，最后將臨時拼接板換下，安裝永久拼接板，合龍完畢。

6 節段懸拼提梁機拆除、橋面系施工及調索

合龍完成后在橋面上采用25t 吊機將節段懸拼提梁機拆除，直接裝運輸車運走。再進行橋面系施工，最后設計監控數據進行全橋索力調整。

7 結語

綜上所述，針對大跨度超寬橋面鋼混組合梁懸臂拼裝施工，研究節段懸拼提梁機懸臂拼裝技術。采用整體臨時支墩、節段懸拼提梁機、墩頂臨時錨固裝置等一系列技術措施，解決全回轉吊機重量大、龍門起重機不能懸臂施工、不對稱吊點平衡起吊等一系列技術問題。在黃河橋實例中，與其他懸拼施工技術相比，節段懸拼提梁機技術工藝科學、安全、經濟、高效，為類似工程的施工提供了經驗。