復雜條件下大型鋼箱梁分段安裝技術研究

陳毅

摘要：鋼箱梁是大跨徑橋梁常用的結構形式，因為鋼材抗彎、抗扭性能好，鋼箱梁可以做的比混凝土結構輕，外形可以更簡潔、美觀。S3公路先期實施段新建工程2標鋼箱梁安裝工程，包括1處45m單跨鋼-砼簡支疊合梁和2處43m+64m+43m三跨鋼-砼變高度連續疊合梁。為了方便運輸和安裝，需要進行有效的結構拆分。廠內實施精度管控，確保鋼結構的加工精度滿足設計要求。施工場地狹長，橫向規劃河道多，跨路施工作業時，做好交通組織，對靠近軌道交通16號線的區域采取相應的保護措施，遠離軌交保護區域。S3公路先期實施段新建工程為迪士尼配套工程，建設周期短，需結合下部結構施工進度、鋼箱梁加工進度和業主交地情況，精細施工計劃，做好進度管理。希望本文可以為類似工程提供相應技術參考。

Abstract： Steel box girder is a commonly used structural form for large-span bridges. Because steel has good bending and torsion resistance， steel box girder can be made lighter than concrete structure， and the shape can be more concise and beautiful. The installation of 2 standard steel box girder for the new construction of the S3 highway in the early implementation period includes one 45m single-span steel-concrete simply supported composite beam and two 43m+64m+43m three-span steel-concrete variable-height continuous composite beams. In order to facilitate transportation and installation， an effective structural split is required. The factory implements precision control to ensure that the machining accuracy of the steel structure meets the design requirements. The construction site is long and narrow， and there are many horizontally planned rivers. During cross-road construction operations， the transportation organization should be well organized， and the corresponding protection measures should be taken for the area near the rail transit line 16 and away from the rail transit protection area. The new construction of the early implementation section of the S3 highway is a supporting project for Disney. The construction period is short. It is necessary to combine the construction progress of the substructure， the processing progress of the steel box girder and the land exchange situation of the owner. This article can provide corresponding technical reference for similar projects.

關鍵詞：復雜條件;大型鋼箱梁;分段拼裝

Key words： complex conditions;large steel box girder;sectional installation

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）17-0173-06

1 ?工程概況

S3公路先期實施段新建工程位于上海市浦東新區，北起S20立交，南至周鄧公路，全長約3.1km。高架道路為高速公路入城段，橋寬25.5m，布置雙向六車道，基本平行于軌道交通16號線西側。地面道路為南北向城市主干道，規劃紅線寬60m。

高架道路自北向南依次跨越規劃康沿路、秀沿路、規劃康科路、川周公路、秀浦路、周鄧公路等6條道路，以及鹽船港、龔潮港、龍游港、姚家宅河、八灶港和渙洋河等6條規劃河道。除鹽船港為等外級通航河道外，其它均為非通航河道。

工程2標段起始于秀浦路北側（樁號K3+157.900），截止于周鄧公路南側（樁號K4+901.900），對應墩號Pm046～Pm100，全長1744m。

主線高架標準跨徑30m，標準寬度25.5m，采用預應力混凝土小箱梁，先簡支后連續體系，一般2～5跨為一聯;平行匝道寬8.5m，跨徑布置基本與主線高架一致。

工程2標段鋼結構橋梁工程由1處單跨鋼-砼簡支疊合梁和2處三跨鋼-砼變高度連續疊合梁構成，總計長度345m。其中，45m單跨簡支疊合梁跨越八灶港河，墩位號為pm078～pm079;43m+64m+43m三跨連續疊合梁橫跨秀浦路和周鄧公路，墩位號分別為pm046～pm049、pm097～pm100。（圖1）

2 ?關鍵技術特點及難點

①鋼箱梁體積大，重量也大。單跨簡支梁跨徑45m，梁高2.3m，重量599.0t，三跨連續梁就更大了，具體參數如表1所示。為了方便運輸和安裝，需要進行有效的結構拆分。在鋼結構制造廠進行分段加工，必須保證誤差在控制范圍內，否則將大大拖延現場的安裝進度，影響道路交通，降低工程質量。

②施工場地狹長，橫向規劃河道多，平均間隔不到300m?？缏肥┕ぷ鳂I時，必須占用市政道路。主線高架位于軌道交通16號線西側，布置方向基本一致，兩者中心線的距離約為32m。對靠近軌道交通16號線的區域必須采取相應的保護措施，提前做好施工方案，并進行專家評審，從而確保吊裝過程不會對現有輕軌產生不良影響。

③S3公路先期實施段新建工程是迪士尼的配套工程，迪士尼開園后，車流量會激增，需要盡快建設疏解通道，因此工程周期被大幅度壓縮[1]。結合下部結構施工進度、鋼箱梁加工進度和業主交地情況，現場鋼箱梁安裝于2016年9月份開始實施。八灶港河鋼箱梁耗時3天，秀浦路和周鄧公路連續跨鋼箱梁各耗時10天。

3 ?結構分段拼裝

3.1 分段形式

單跨簡支梁采用多箱單室截面，由7片箱梁組成，梁距4.12m，梁高2.3m，橋面兩端寬為29.24m和30.95m。三跨連續梁采用變截面梁結構體系，梁高1.8～3.6m，主梁采用多箱單室截面，橋寬25.4m，共由6片箱梁組成，梁距4.12m。中支點橫梁采用單箱雙室斷面，寬2.8m，高3.6m。

根據鋼箱梁構造形式和尺寸，并考慮分段構件運輸路況和安裝現場工況條件，鋼箱梁橫截面分段接頭形式如下：

①伸縮縫部位分段（圖2）;

②其它部位分段（圖3）;

③縱梁與墩橫梁接頭形式（面板、底板和腹板對接焊縫均錯開200mm）。

鋼箱梁制作出廠分段及重量如下：

①45m簡支鋼箱梁（圖5、表2）;

②43m+64m+43m連續鋼箱梁（圖6、表3）。

3.2 精度控制

為了確保工程質量，保障吊裝作業的順利推進，工廠內必須進行精度控制，確保鋼結構的加工精度滿足設計要求。一些需在鋼梁上焊制的吊環和擱排（包括人孔的開設），要提前將零件規格圖和布置圖遞交給工廠。在出廠前，完成現場安裝所需的標記和標識，清除分段構件對接部位（安裝焊縫一側）上的粘著物[2]。

鋼梁的主要材料是Q345q（D級）鋼板。采用半自動火焰對鋼材坡口進行切割加工，然后砂綸打磨，凹陷深度應≤1mm。接縫部位需要進行清理，常采用風動砂輪、鋼絲輪或鋼絲刷。為了減少焊接變形，采取如下措施：

①做好圖紙深化、排版等前期準備工作;

②保證下料的尺寸精度，施焊前要考慮焊接收縮及端口的修整量;

③搭設好拼裝胎架，胎架線型要考慮鋼梁平面形狀、縱向豎曲線的縱坡、橫坡、拱度、焊接變形及自重變形等因素[3];

④在保證安全、質量的前提下，優化拼裝及焊接順序，讓施工更方便，焊接變形更小。

所有焊縫必須在全長范圍內進行外觀檢查，不得有裂紋、未熔合、夾渣、未填滿弧坑和焊瘤等缺陷，應符合相關規范要求[4]。（表4）

外觀檢查時，如果有不能完全確定的表面或近表面缺陷，應作進一步檢測，如超聲波或磁粉探傷。箱形桿件棱角焊逢探傷的最小有效厚度為（t為水平板厚度，以mm計）。外觀檢查合格，再進行無損檢測（焊接一天后）。（圖7）

3.3 焊接拼裝

按照施工進度，將檢測合格的分段運至吊裝區域，進行現場吊拼裝。

中橫梁的吊裝，利用經緯儀定位。鋼箱梁標高由臨時鋼支架頂部的支撐桿保證（架設前確定），微調采用2臺30t螺旋千斤頂。千斤頂設置在鋼支架頂部，通過專用托架支托箱梁底板。對照現場測量，將標高調整到設計位置，鋼梁底部墊在臨時支架上，通過焊接固定。

固定好橫梁，采用嵌入式的方法吊裝分段縱梁。將縱梁從高處放下就位，兩端依照錯邊結構擱置在橫梁上，應對準廠內標記的基準定位線[5]。過程中，將一端定位好，然后收緊手拉葫蘆，讓吊機稍微松鉤，根據實際情況割去另一端的總裝余量，最后焊接總裝接頭[6]。

對于鋼梁連接構架的焊接，要優先處理豎向T型角接焊縫，然后是上下翼板的連接焊縫。為了減少焊接變形和約束應力，如果現場安裝焊縫是縱向縫，從跨中向兩端施焊，如果是橫向縫，從中間向兩側對稱施焊[7]。對接焊縫，需要讓兩個焊工對稱、同方向、同速進行焊接。焊接結束后，必須清理干凈焊縫及兩側的焊渣，作好施工記錄，在自檢合格后，打上相應焊工鋼印，并報探傷檢測[8]。（表5）

4 ?結構吊裝方式

施工場地狹長，多為荒地、農田。按照規范要求，必須對現場軟土進行處理，使地基承載力≥0.15MPa。將作業場地開挖至原狀土，用建筑垃圾進行回填，機械整平、壓實，保證場地的強度，然后上鋪0.2m的鋼筋砼便道。部分較好地段，可以驗算后鋪設厚鋼板或路基箱。吊裝跨路鋼梁時，因道路東側為軌道交通16號線，僅有西側單邊道路可供構件進場及吊裝施工，故分段構件吊裝自東向西進行，單機吊裝的大型吊機均站位于原有交通道路上起重吊裝，遠離軌交保護區域。裝運分段鋼梁的大件運輸車自東向西進場。

吊機選用，綜合考慮分段構件的規格、重量、安裝高度、現場工況條件和吊裝順序。按軸線，總的吊裝順序是pm078～pm079、pm046～pm049、pm097～pm100。

單跨簡支梁（pm078～pm079）選用雙機抬吊的方法，實施吊裝作業。吊機1：300噸履帶，主臂36m，工作半徑12m～16m，額定載荷109t～73t;吊機2：180噸履帶，主臂31m，工作半徑16m～14m，額定載荷46.7t～56t。（圖8）

三跨連續梁（pm046～pm049、pm097～pm100）選用QUY300履帶式吊車，采用單機吊裝的方式進行作業。吊車作業工況參數為主臂36m，工作半徑10m、12m，額定載荷141t、109.8t。現場吊裝時，因場地限制，秀浦路跨的吊裝順序發生了一些調整：先吊裝pm48～pm49（跨龍游港河）的鋼梁，采用雙機抬吊的方式架設;后吊裝pm47～pm48（跨秀浦路）的鋼梁，再吊裝pm46～pm47的鋼梁，采用單機吊裝的方式架設。（圖9）

5 ?施工進度管理

工程2016年6月1日開工，建設方要求2016年12月25日達到通車條件，只有7個月來完成主體施工，工期相當緊迫。必須細致安排施工計劃，進行有效的進度管理，才能創造高效率，減少失誤和返工。

考慮到鋼結構吊裝具有較大的施工噪聲，為減少對周邊居民的影響，除跨路段不得不封閉交通，其它分段鋼梁構件原則上安排在凌晨5點前進場，暫時停放在現場施工圍擋內，白天進行吊裝，吊裝完畢后，吊機退至圍擋內，將道路清理干凈，現場配合交警做好交通協管工作。根據現場工況條件，明確鋼梁各分段構件的吊裝順序和進場方向，并確定分段構件出廠裝車的方向[9]。按軸線，總的吊裝順序是pm078～pm079、pm046～pm049、pm097～pm100。提前做好吊裝準備工作，對吊裝作業人員進行施工技術交底。

吊裝三跨連續梁跨路段鋼梁時，需要封閉部分車道，會對交通造成影響，應提前調查道路交通狀況，策劃交通組織，做好封道告知工作，在施工期間安排專人指揮疏導。以秀浦路為例，跨路鋼梁吊裝日程如表6。

依據秀浦路交通情況，鋼梁均安排于夜間吊裝。具體時間為晚11點至次日凌晨5點（含交通封道、吊機站位及退場、道路清理）?？v橫主梁分段吊裝，每天吊裝二根鋼梁。

晚11：30起（待秀浦路上公交末班車收線后）上述施工區域東向和西向各2條車道實施間隙性封閉限行，機動車繞道行駛。鋪設走道鋼板、履帶吊駛出施工圍擋、停機站位。

約次日0：00大件運梁車進場，構件到位。

約次日0：30～1：00鋼梁起吊、回轉和就位。吊機站位占用東向2條車道及向外車道，鋼梁回轉到位后，除吊機占用的3條車道繼續封閉限行，西向內車道開通，車輛減速慢行，并有專人指揮疏導。

約次日2：30第二根運梁車進場，構件到位。上述施工區域東向和西向各2條車道繼續封閉限行，機動車繞道行駛。

約次日2：30～3：00鋼梁起吊、回轉和就位。鋼梁回轉到位后，除吊機占用的3條車道繼續封閉限行，西向內車道開通，車輛減速慢行，并有專人指揮疏導。

約次日4：30吊機駛離現場，駛入北側施工圍擋內，清理道路。上述施工區域東向和西向各2條車道再次封閉限行，機動車繞道行駛。

約次日5：00恢復道路交通。（圖10）

6 ?結語

S3公路先期實施段新建工程2標鋼箱梁安裝工程，包括1處單跨鋼-砼簡支疊合梁和2處三跨鋼-砼連續疊合梁。鋼箱梁跨度大，重量也大，為了方便運輸和安裝，需要進行有效的結構拆分。分段鋼梁廠內加工，需要進行精度管控，確保鋼結構的加工精度滿足設計要求。施工場地狹長，橫向規劃河道多，跨路施工作業時，做好交通組織，對靠近軌道交通16號線的區域采取相應的保護措施，遠離軌交保護區域。S3公路先期實施段新建工程為迪士尼配套工程，建設周期短，需結合下部結構施工進度、鋼箱梁加工進度和業主交地情況，精細施工計劃，做好進度管理。

因為鋼材抗彎、抗扭剛度大，鋼箱梁自重比混凝土結構輕，加之外形簡潔、美觀，鋼箱梁是大跨徑橋梁常用的結構形式，近些年使用頻率越來越高。希望本文可以為類似工程提供相應技術參考。

參考文獻：

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