海域環境大跨徑斜拉橋中跨合龍技術研究*

宋 超，張 敏，劉 健

(1.中交路橋建設有限公司，北京 100027； 2.中交路橋華東工程有限公司，上海 201210)

1 工程概況

寧波舟山港主通道(魚山石化疏港公路)主通航孔橋為三塔整幅鋼箱梁斜拉橋，共計3個索塔。鋼箱梁采用帶風嘴的扁平流線形截面,全斷面寬度為34.0m，梁頂寬26.8m(不計風嘴)，底板寬18.4m，梁高3.5m，風嘴長度為3.6m，箱梁內設置兩道實腹式縱隔板，間距12m，斜拉索錨固于邊腹板外側，鋼箱梁標準橫斷面如圖1a所示。本項目共2個中跨合龍段鋼箱梁，梁段長8.1m，不含斜拉索，單塊鋼箱梁重137t，結構如圖1b所示。

圖1 鋼箱梁結構示意

2 中跨合龍施工技術

2.1 合龍方案

本項目兩段合龍段鋼箱梁同步進行起吊合龍，單個中跨合龍段使用4臺橋面起重機同步起吊，單臺起重機額定起重量160t(不含吊具)，吊裝如圖2所示。

圖2 合龍段吊裝示意

中跨合龍段施工采用溫度配切法，臨時采用馬板焊接鎖定。邊跨合龍完成后，中跨鋼箱梁按照標準梁段的施工方法懸拼至NZ18(BZ18)與ZN16(ZB16)梁段，準備進行中跨合龍段NH(BH)施工。

合龍段事先根據實測及分析數據進行配切，在運抵現場后利用兩側橋面起重機抬吊吊裝，在選擇合適的時間及溫度條件下嵌入合龍口，最后在預定溫度下自然合龍[1]。

2.2 鋼箱梁糾偏裝置

由于合龍段兩側鋼箱梁軸線可能存在偏差，為保證鋼箱梁順利合龍，可在梁段頂面掛設鋼絞線交叉斜向對拉，從而保證合龍梁段與相鄰的梁段之間平順連接。斜向對拉前及過程中注意觀察塔梁橫向限位是否松動，防止大懸臂情況下全橋鋼梁軸線偏位。

合龍段兩側鋼箱梁頂部各設置2塊承載板(編號B)，通過兩束鋼索形成平面交叉體系以調整鋼箱梁軸線。每束鋼索含8根φ15.2鋼絞線，每束索預張力為3kN(實際張拉力需要保持鋼束基本平直)。承載板布置位置如圖3所示。

圖3 承載板布置

2.3 合龍口測量

為了掌握一天內溫度變化及合龍間隙變化規律，在合龍前需要安排48h連續溫度觀測，觀測頻率為1次/h。溫度測量采用3種手段： ①采用溫度計測量大氣溫度； ②采用點溫計測量鋼箱梁溫度； ③采用埋置于梁段內的溫度應力測點測量鋼箱梁溫度。

采用全站儀、鋼卷尺等工具連續測量兩個匹配梁段NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)懸臂端9個對應點的相對距離即合龍口寬度(見圖4)，并填寫詳細的記錄表，測量頻率與溫度觀測保持一致[2]。

圖4 測點布置

根據橋址區合龍期歷年日間和夜間平均氣溫曲線，橋址區合龍期間夜間溫度較為穩定，因此決定在夜間0∶00—2∶00進行合龍。

2.4 梁段配切

合龍段兩端在加工時兩端各加工10cm長余量，共計20cm，以便于現場配切施工。通過對3～5d現場實際測量結果統計，進行理論計算分析并考慮中跨合龍段起吊及安裝便利，最終確定各測點配切長度如表1所示。

表1 合龍段各點配切長度 m

端口配切長度應嚴格按照要求執行，且保證平順齊整[3]。梁段配切完成后需對環口焊接位置進行打磨，對NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)梁段環口內部焊接位置進行打磨。合龍段配切如圖5所示。

圖5 合龍段配切

2.5 梁段吊裝

在合龍段吊裝之前需卸載原吊具并安裝中跨合龍段專用吊具。在鋼箱梁配切完成后，通過定位駁調整錨纜使運輸船?？吭诤淆埗纹矫娴恼路剑x擇低溫時利用兩側的橋面起重機同步起吊NH，BH梁段(見圖6)。

圖6 合龍段吊裝

當合龍梁段接近合龍口約1m時，停止提升鋼箱梁，使用卷尺測量合龍段4個角，檢查合龍段平整度，以NH段為例，以西北角為基準點，各點標高誤差要求：西南-5cm，東南-22cm，東北-16cm。根據測量出的標高差值，利用起重機的調位裝置將合龍段調至水平，使合龍梁段準確地嵌入合龍口。為確保合龍時機，合龍梁段可在白天起吊至合龍口底部，晚上合適的時候提前將梁吊入合龍口[4]。

此外，由于海域環境腐蝕性較高，合龍段兩端鋼箱梁合龍口處鋼材會在合龍期前一段時間內逐漸生銹，因此在合龍段鋼箱梁接近合龍口并具備操作空間后，需安排工人對合龍段兩端鋼箱梁合龍口進行打磨、除銹，以保證合龍口焊接質量。

2.6 臨時固定

根據測量結果，對3,5號墩17號斜拉索、4號墩15號斜拉索進行索力調整，調整合龍段至兩側縫寬滿足要求后，立即鎖定NH(BH)梁段和其兩端的NZ18(BZ18)，ZN16(ZB16)梁段，鎖定完成后，采取逐步放松的方式來逐步釋放預先施加的錨固力。由于鋼絞線鋼束受力比較大，在時間允許的情況下，可以以單根鋼絞線割除逐步釋放，直至所有鋼絞線鋼束全部不受力。

根據往年日夜溫差數據，取最不利情況，按照日夜溫差25℃考慮，溫度應力最大達18 000kN。在中跨合龍梁段吊裝定位完成后，于第2日5∶00前必須完成合龍梁段2道腹板、2道縱隔板焊接(焊縫高度≥17mm)、兩側環縫的大小馬板焊接。單側布置4道大馬板，大馬板長80cm，均雙面連續滿焊，焊縫高度≥10mm；小馬板沿鋼箱梁梁面每40cm布置一道，單側70塊，小馬板長30cm，雙面間斷焊接板長的50%，焊縫高度≥10mm。

本橋鋼箱梁結構為Q345b鋼材，則臨時固定結構抗拉力為：

295×(2 060+3 380)×2×17×0.7+

180×(800×8/2+300×140/4)×

10×0.7=55 456.24kN>18 000kN

可知，本橋所使用的臨時固定措施滿足使用要求。

在NH，BH合龍段臨時鎖定后，合龍完成當天低溫條件下，立即拆除3，5號墩塔梁臨時錨固，解除永久支座上下鋼板臨時鎖定；4號墩塔梁臨時錨固在合龍段焊接完成且橫向抗風支座澆筑完成后拆除，并解除永久支座上下鋼板臨時鎖定[5]。

中跨合龍段焊接施工完成后，橋面起重機進行脫鉤作業。所有永久壓重施工完成后，橋面起重機及其他橋面施工荷載可進行拆除施工。

2.7 壓重混凝土施工

在中跨合龍后，澆筑剩余14～18號梁段壓重混凝土(6～25號壓重倉)，南、北側各398.916m3。嚴格按照設計及監控指令要求適時進行壓重混凝土施工；為防止施加壓重時使橫隔板產生面外彎曲變形，必須在壓重區域內的橫隔板兩側均勻施加壓重。

3 結語

寧波舟山港主通道(魚山石化疏港公路)主通航孔橋鋼箱梁由于是大懸臂施工，導致鋼箱梁合龍施工危險性較高，且施工時的精度難以控制。為此，采用溫度配切法進行鋼箱梁中跨合龍，通過在合龍前對合龍口連續測量并根據監控數據對鋼箱梁進行配切，以保證鋼箱梁能準確嵌入合龍口，有效保障合龍的精確度。而雙橋面起重機同時起吊的施工方式有效保證施工時的安全性。通過本項目鋼箱梁合龍段的順利施工，可為后續的海域斜拉橋合龍施工提供切實有效的參考依據。