城市高架橋梁鋼箱梁的吊裝施工技術探討

趙 軍

（天津濱海新區眾達環境建設發展有限公司，天津 300457）

為了解決交通擁堵的現象，城市大量建設道路交通，高架橋梁有效解決了多條道路交叉的局面，并可以為城市道路交通進行分流。鋼箱梁跨徑可達上百米，施工周期短，因此廣泛應用在高架橋梁施工環節，極大地提高了高架施工效率，可以快速跨越既有線路，有效減少了施工對交通運行的影響。吊裝技術是鋼箱梁施工的重要環節，直接影響到鋼箱梁施工工藝質量和結構安全。

1 工程概況

某互通式立交工程主橋采用鋼箱梁結構，為簡支鋼箱梁，跨越既有高速，平面位于圓曲線上，半徑320m。兩端頭各設置6個LNR d570×163規格的支座。鋼箱梁中心線長度為61.5m，鋼梁寬13.25m，采用三箱單室截面，梁高為3.3～3.7m。

2 吊裝前的準備

吊裝前的準備工作直接關系到吊裝是否成功以及吊裝施工是否安全，因此，在吊裝前必須做好相應的準備工作。吊裝前，需要對地基進行加強處理。該案例在既有高速南側修建100m×60m的吊裝平臺，平臺兼作鋼箱梁單片對接平臺，采用5%石灰土填筑，厚2m，以保證足夠的地基承載力。

3 鋼箱梁吊裝施工技術

3.1 鋼箱梁吊裝方案的確定

考慮到此高速為該區域交通主動脈，車流量大，且跨越處既有高速為橋梁段，為減少對交通及既有橋梁結構的影響，通過對頂推、分段吊裝、分片吊裝3個方案的比選，最終選擇采用1臺450t履帶吊車進行分片吊裝。為保證橋下高速通行和保護既有橋梁結構，在既有高速橋面上不設置任何支撐措施，吊車在高速南側分3次把3片鋼箱梁進行吊裝，然后通過橫隔梁連接為整體。在每片吊裝時臨時封閉交通1h，盡量保證不影響高速正常通行。后續焊接過程中不影響高速正常通行，焊接作業時采用下設防護箱（接火盆）的措施。吊裝平面布置如圖1所示，立面布置如圖2所示。

3.2 鋼箱梁分段分塊

鋼梁在廠內預制，為方便鋼梁運輸，鋼梁橫向單箱室分別制作，縱向分為3段，3個節段長度為20m左右；運輸到現場吊裝平臺后，進行單箱室組對，然后采用單箱室整體吊裝。鋼箱梁分片基本參數如表1所示。

圖1 鋼箱梁吊裝平面布置圖

圖2 鋼箱梁吊裝立面布置圖

表1 鋼箱梁分片基本參數

鋼箱梁分塊運輸至現場，在吊裝平臺進行分片組對，難點在于分塊接頭的組對，在組對過程中容易產生變形，從而影響鋼箱梁的線性。為了提高鋼箱梁接頭組對能力，可以使用鋼箱梁分塊接頭組對裝置，這種組對裝置組對間隙均勻、組對速度快。分塊接頭組對工藝流程：分塊接頭定位—焊接短工字鋼—安裝活動傳力矩—安裝液壓千斤頂—調試接頭組對裝置—頂升液壓千斤頂—檢查組對情況—頂升到位—檢查頂板和底板的對接間隙—調整對接間隙—固定焊接。

3.3 鋼箱梁制作與精度控制

鋼箱梁制造采用倒裝法和無余量精度控制，倒裝法制作工藝流程：放樣—下料切割—組焊頂板—在頂板上組焊縱肋—中腹板組裝—安裝橫隔板—安裝側腹板—底板安裝—翼緣安裝—計算機模擬預拼裝—校正數據—涂裝。

由于鋼箱梁在分段的時候，無余量時增加了一定的補償量，但是在鋼箱梁合攏過程中，一旦控制不好找正精度，則可能影響到鋼箱梁的成型精度。無余量精度控制法是在鋼箱梁安裝過程中，綜合考慮到焊縫收縮量、變形量，以及鋼箱梁零部件、分段、分塊尺寸預放一定的收縮變形量，避免安裝后鋼箱梁分段無法合攏。鋼箱梁主箱梁和側翼是否達到公差標準值，是決定鋼箱梁安裝制造質量的重要條件，所以鋼箱梁分段總裝合攏過程中，必須嚴格控制找正精度，讓鋼箱梁成型以后達到其安裝精度標準。

3.4 鋼箱梁臨時支頂架

由于鋼箱梁主跨比較大，吊裝過程中需要在鋼箱梁的端頭處（兩側橋墩處）設置支頂架，用來臨時支撐鋼箱梁。同時在每一個支頂架上部安裝3個重達500kN千斤頂升降裝置，在校正鋼箱梁的位置時可以調整鋼箱梁的角度和高低。鋼箱梁的支頂架同時也可以作為鋼箱梁的組對和焊接操作平臺。

3.5 確定鋼箱梁的吊點

根據該高架橋鋼箱梁的外型尺寸大小、單件尺寸的重量，選擇4個吊點。由于鋼箱梁的內部結構比較復雜，同一段鋼箱梁線性密度不同，在設計的時候，必須分段分塊進行設計，確定整個鋼箱梁構件的重心，最終確定吊點的位置。由于鋼箱梁構件比較大，為了避免構件在吊裝過程中出現變形現象，更好地讓構件安裝到預定位置，吊點設置在橫隔和縱向加筋的交匯處，否則需要對吊點加固處理。鋼箱梁吊點位置示意圖如圖3所示。

圖3 鋼箱梁吊點位置示意圖

3.6 選擇合適的鋼絲繩

鋼絲繩作為鋼箱梁吊裝過程的承重物件，鋼絲繩的質量直接關系到吊裝是否成功。經過計算，鋼絲繩的安全性能符合吊裝要求。

按照最重梁段計算，最重梁段為164t共4個吊點，每個吊點受力為55.74t，索具配置：抗拉強度1670MPa、Φ65-6×37+FC，30m鋼絲繩6根（備用2根），夾角60°。

3.7 鋼箱梁吊裝就位時穩定性控制

鋼箱梁在正式吊裝前，需要對其進行試吊測試，確保正式吊裝時一次成功。試吊一般在正式吊裝前一天進行。吊裝前，必須檢查吊裝所需的機械設備各項性能是否達到吊裝要求，鋼絲繩是否存在裂縫或者磨損，地基是否符合吊裝承載力，吊裝路線是否正確等各項因素，確認吊裝條件可靠以后，方可起吊。起升速度應控制在1.25m/min以下，將鋼梁起高至超過橋墩支座0.5～1m處，并伸臂至24m作業半徑，根據實際工況調整超起配重；并旋轉吊裝構件，直到旋轉到指定位置以后，鋼箱梁構件慢慢落下來。鋼箱梁構件梁底部距離梁200mm位置停止降落，這個時候需要調整鋼箱梁橫向和縱向安裝距離，確定安裝位置以后，將構件緩慢落下到預定位置。將吊鉤松開后，檢查鋼箱梁的受力情況，如果受力良好，則繼續緊千斤頂，直到不受力才松開撐桿。撐桿松開以后，才松開千斤頂，千斤頂從箱梁下降以后，還要及時做好相應的記錄。

第一片鋼箱梁就位是整個吊裝過程的核心所在，也是主要風險點位，必須采取有效措施保證安全。由于第一片鋼箱梁在與第二片鋼箱梁連接之前，處于一個孤立狀態，易發生傾覆事故，為確保不出現傾覆問題，在吊裝前必須進行單片鋼箱梁穩定性驗算，并采取在鋼箱梁外側翼緣上安裝臨時支撐結構（利用支撐架）進行支撐，就位后確保梁不會發生傾覆后方可卸吊鉤。

3.8 鋼箱梁的現場焊接工藝

鋼箱梁吊裝就位完成后，進行現場驗收，確保絕對位置與相對位置無誤后，開始進行整體連接。為確保后續焊接過程中不影響高速正常通行，利用移動式門架安裝橫梁，焊接橫梁前，在每兩個相鄰梁段之間滿鋪跳板，跳板上加蓋模板，模板上覆蓋防火石棉布并準備防火盆，以防止高空墜物以及保護施工人員安全。

由于鋼箱梁體積比較大，焊接工作量大、焊接質量高，因此采用二氧化碳氣體保護焊和埋弧焊接工藝。各個部件焊接工藝要求如表2所示。

表2 焊接工藝表

在焊接的時候，必須嚴格按照焊接工藝要求，采用對稱、同步和等速的方式進行焊接。焊接順序：定位焊—橫隔板—縱向肋板—腹板對接焊接—頂板和底板的對接焊接—檢查焊縫的外觀質量。吊裝就位后進行焊接時，由于處于高空中，必須采取有效的防風措施以保證焊接質量。

4 結束語

城市立交橋作為城市重要的基礎設施，對改善城市交通擁堵具有重要意義。鋼箱梁作為城市高架橋重要的結構，可以有效快速解決跨越既有線路的難點問題，因此鋼箱梁的合理運用是當前橋梁工程的一個重要發展方向。吊裝是鋼箱梁施工工藝的關鍵環節，在吊裝過程中，必須嚴格控制吊裝的各個環節，確保吊裝安全與質量。