復雜施工環境下跨線匝道鋼箱梁無支架法施工工藝

宗秋斌

(江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇 鎮江 212100)

1 工程概況

在我國經濟快速發展的態勢下，基礎設施建設規模逐步擴大，鋼箱梁成為高架橋建設中的重要結構[1]。復雜施工環境中的干擾因素較多，引入無支架施工技術具有可行性，但在實際應用中依然存在局限之處，值得工程人員在此方面作深入的探討，提高無支架施工技術的應用水平，推動橋梁建設事業的持續發展。

某標段高架橋工程中，上部跨線結構以鋼箱梁為主，共設置七聯，具體包含：G11聯(35+50+35)m(G30-G33墩、橋寬8.7 m)、H10聯(54.356+54.356)m(H28-H30墩、橋寬8.7 m)、G8聯(38+60.5+38)m(G21-G24墩、橋寬8.7～9.8 m)、G7聯(25.5+28+25.5)m(G18-G21墩、橋寬8.7 m)、G9聯(27+43+43+37)m(G24-G28墩、橋寬9.8～8.7 m)、F13聯(43.5+41+43.5)m(F40-F43墩、橋寬9.8 m)、G5聯(42+55+42)m(G11-G14墩、橋寬8.7 m)。

2 無支架施工的特點

1)橋址區地勢較為平坦，區域內具有較好的交通運輸條件，現場可進場大型吊裝設備，滿足整體吊裝的需求。

2)施工周期較短，但本項目中鋼箱梁用量較多，利用無支架法施工可達到提高效率、縮短工期的效果。

3)施工便捷，現場不需要搭設安裝支架，人員、設備等方面的投入也相對較少。

4)對交通狀況無不良影響，無需封閉交通，只需(夜間)吊裝時臨時管制，滿足文明施工的現代化工程要求。

3 無支架施工工藝

3.1 鋼箱梁制作

1)分段制作。因現場道路運輸寬度限制，鋼箱梁全部分割兩側懸臂后再縱向分段，要求鋼箱梁寬度不超過6 m。鋼材是本橋施工的重要材料，利用校平機校正，在滿足要求后方可投入使用，避免開挖彎曲現象。鋼板要在九輥校平機內處理，通過校平的方式使鋼板具有平整性，同時盡可能減小鋼板軋制內應力。通過拋丸的工藝處理鋼板，將表面銹跡清理干凈，且不可殘留油污、氧化皮等各類雜質[2]。

以鋼箱梁施工圖為指導，做好對構件的放樣工作，待使用的各構件均要準確標識。鋼構件放樣精度對后續施工的影響較大，對此采用計算機三維放樣技術；根據要求創建構件詳圖，以便給下料套料圖的編制提供依據，并將其作為數據編程的參考。

號料長度=設計長度+焊縫收縮量+加工余量

焊縫收縮量參考值如下：接頭焊接，每個接口為1 mm；鋼板對接，焊縫0.7 mm/m；鋼箱梁焊縫，1.5 mm/m。表1為加工余量參考表。

表1 加工余量參考表

2)板單元制造。鋼箱梁結構制作按照頂板單元、底板單元、隔板單元、腹板單元、懸臂單元進行制造。板單元使用專門的安裝胎架進行加勁施工，裝配完成后送反變形胎架進行自動小車焊接。制造時按照鋼板校平及預處理→數控精確下料→零件加工(含U形肋制造)→胎型組裝→反變形焊接→局部修整的順序進行。

頂板和底板焊縫時采用SAW埋弧自動焊，單面坡口→貼陶瓷襯墊→CO2填充→焊接→打磨→CO2填充→蓋面，以確保焊接質量。板單元制作完成后需要進行必要的兩拼或三拼施工，兩拼、三拼施工采用埋弧自動焊方式，并采用高精度定位組裝胎進行定位組裝，嚴格控制肋縱、橫向位置，特別是橫隔板位置的肋間距。肋組裝胎架采用機床軌道的形式，具有橫向自動定位的功能，肋縱向采用端擋定位，橫向用梳形卡具定位，保證肋中心距偏差在±0.5 mm之內。垂直方向設置螺旋絲杠使梳形卡向下將肋與頂、底板頂緊，保證肋與底板的組裝間隙<0.5 mm。

3)預拼裝。選擇場地，于該處統一組織鋼箱梁的預拼裝作業，若梁段的尺寸存在偏差或出現預拱度不滿足要求的情況時，要在預制場做好尺寸修正工作，以免將問題拖延至現場施工階段，否則將由于高空作業難度較大而難以完成鋼箱梁架設作業。結束梁段焊接作業后，綜合考慮預留焊接間隙和焊接收縮量，以此為依據配切兩端坡口。對于線形、長度、端口尺寸等的測量工作，必須在無陽光照射的條件下完成，各項指標滿足要求后即可組焊臨時連接件。每完成一個鋼箱梁的組焊后，均要將其放置在胎架上，做好預拼裝檢查工作，諸如橋梁縱向線形、扭曲、端口匹配情況等都要得到完整記錄。梁段預拼裝前做好準備工作，即完全解除組裝臨時定位上的約束，此舉的作用在于使梁段維持自由狀態。

4)焊接工藝控制。鋼箱梁為焊接結構，結構焊縫較多，制造過程中在保證焊縫質量的前提下，采用焊接變形小焊縫收縮的工藝，采用CO2氣體保護焊。所有要求熔透的對接及連接焊縫必須熔透，當未給出貼角尺寸時一般宜≥1.5(t)1/2考慮取值，t為兩焊件中較厚焊件的厚度。鋼箱梁的腹板相互間連接焊縫均為熔透焊縫，必須采用熔敷金屬量少、焊后變形小的坡口。

3.2 現場測量放樣及場地平整

測量放樣主要包含的是墩柱的結構線和中心線兩部分，嚴格控制邊緣的位置，以中心線尺寸為基準，產生的偏差不可超過10 mm；做好施工前的清理工作，將樁頂殘留的混凝土處理干凈。應整理施工現場及周邊的場地，創造充足的空間并硬化以滿足大型起吊設備作業要求，并在現場拉起警戒線，實現有效的防護。

3.3 鋼箱梁拼裝

由于匝道鋼箱梁跨越主線，跨徑都在40 m以上，運輸到現場的鋼箱梁分段需要在現場兩兩拼裝焊接成大節段再吊裝。現場拼長、寬、焊接分段，只需在現場設3個1 m高的簡單支墩，將分段按成橋線型拼裝、焊接。焊接完成24 h后進行焊縫無損檢測，焊縫檢測合格后對焊縫處進行防腐涂裝。大型吊裝設備(650 t履帶吊)進場準備吊裝。

3.4 無支架吊裝

第一段長度必須長于橋墩間跨徑，超出橋墩長度控制在跨徑的1/5至1/4，第二段無支架吊裝工藝，利用鋼箱梁環形接頭的錯縫設計，以腹板接口為基準，第一段接頭處頂板縮短40 cm，U肋縮短20 cm，底板伸長40 cm，U肋伸長20 cm，第二段與第一段接口處頂板伸長40 cm，U肋伸長20 cm，底板縮短40 cm，U肋伸長20 cm，吊車吊裝時再加設臨時定位板的形式將兩段鋼箱梁接頭錨固，實現中間無支架安裝，并且利用吊車不完全卸載預留1/2荷載保險情況下，在接口處增加人員、設備快速焊接，在中腹板及頂、底板第一層焊接完成后吊車可完全卸載松鉤。圖1為無支架吊裝示意圖。

圖1 無支架吊裝示意圖

以蘇州中環北線二期工程配套項目鋼箱梁吊裝為案例，每次鋼箱梁吊裝從凌晨0點開始交通管制，6點開放交通，管制6 h。每次鋼箱梁吊裝就位1.5 h，接口處高空焊接4.5 h，然后吊車卸載松鉤移走。前后共管制了10次，完成了所有跨主線和跨既有匝道鋼箱梁的安裝。大大縮短了設計圖紙原頂推方案的安裝周期，且節約了人工及支架成本。

4 橋梁無支架施工發展趨勢

1)構件大規格化。城市化進程中橋梁建設規模逐步擴大，全互通匝道橋越來越多，施工要求越來越高，無支架施工法在實際應用中各類構件也在不斷升級。現階段，鋼箱梁表現出大規格化的特點，其優勢在于減少了支架現澆箱梁，施工效率得以提高[3]。

2)模塊化及標準化。市政橋梁所處環境較為特殊，結構形式錯綜復雜，若要合理應用無支架施工法，重要前提便是提高施工作業的模塊化及標準化水平，在具備此特征后，無支架法的應用范圍將隨之擴寬。

3)更加經濟及環保。基于無支架施工法的應用可有效提高施工效率，解決了傳統方式下人工、機械設備、支架材料投入過多的問題，施工成本降低，并減少對周邊環境的干擾，可實現文明施工。且現階段部分新型環保復合材料也被應用于城市橋梁建設中，為實現綠色環保的施工目標提供了重要支持。可以預見的是，無支架法施工在未來將取得更好的發展。

5 結束語

無支架法施工工藝是在現代化工程理念下衍生出的全新橋梁施工技術，其具有效率高、質量好、成本低等多重優勢，綜合效益良好，值得被應用于橋梁建設領域，工程人員也應持續深入探討，提高其應用水平。

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