無支架鋼結構橋梁懸臂吊裝施工技術

薛 飛 周艷晨

1中交路橋建設有限公司鋼結構分公司 北京 100024

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無支架施工技術是現代橋梁建設領域的新型技術，其包含鋼結構橋梁施工、混凝土結構橋梁預制拼裝、懸臂澆筑施工等多項內容[1-3]。通過無支架施工技術的應用，能夠給高架橋跨越繁華地區的施工提供可靠的技術支持，在現代化進程中具有重要地位。

1 工程概況

某高速公路橋長270.5m，全橋共包含2聯，上部結構為鋼混組合梁形式。梁體地面寬度4.2m×3=12.6m，箱體頂板外挑0.3m。橋梁鋼箱梁施工期間，采取無支架整體吊裝的方法，以便將非跨線鋼箱梁安裝到位。

2 無支架施工流程

施工所用鋼箱梁均在指定工廠分段制作成型，做全面的檢查，滿足要求后轉運至現場并吊裝，形成完整的整體結構。吊裝作業內容主要包含如下幾部分：

（1）主線橋3～7號墩整體吊裝。主要施工工藝流程：7號橋墩處支架小標放樣→設臨時支墩→地面拼裝鋼混疊合梁段→質量檢驗→逐跨吊裝（具體為雙機130t汽車式起重機）→箱梁精準就位→焊接成型→拆除首段臨時支架。

（2）每跨橫截面上鋼梁吊裝。主要施工工藝流程：橋型曲線內弧支車→橋外弧鋼箱梁單元吊裝作業→橋位內弧箱梁吊裝作業→中間橫梁吊裝作業。

（3）E匝道3～10號墩整體吊裝。主要施工工藝流程：3號橋墩處支架小標放樣→設臨時支墩→地面拼裝鋼混疊合梁段→質量檢驗→逐跨吊裝（具體為雙機300t汽車式起重機）→箱梁精準就位→焊接成型→拆除首段臨時支架。

3 無支架施工技術的概述

3.1 主要應用優勢

多數工作均在地面完成，減少了高空作業量；支架方面所投入的租金以及裝拆費用相對較少；地面拼裝期間安全隱患得到有效的控制；吊車吊裝時間縮短；可實現對安裝全流程的全方位監測，以便及時掌握實際情況。

3.2 適用范圍

無支架施工工法在跨度≤60m、橋墩高度＜20m的工程場景中具有適用性，或是被應用于橋跨下方具備汽車式起重機站位的鋼混疊合梁等相關剛構橋梁工程中。通過無支架施工工法的應用，可減少臨時支墩的數量，工作人員的勞動強度得以減輕，安裝成本相對較低，全程各項作業均具有安全可靠的特點。

3.3 工藝原理

首段搭設臨時墩，于該處組織首段的吊裝作業，再依次吊裝后續節段。具體而言，于地面拼裝連續鋼構吊裝單元，按設計圖紙設置橋墩支座并檢驗，通過吊裝的方式將各單元置于橋墩處并與支座穩定連接，檢測鋼梁的平面及標高情況，達標后即可對相鄰單元采取焊接措施。按上述流程將整聯橋梁吊裝到位并焊接，構成連續剛構體系，將預先設置的首段臨時支墩拆除。

4 施工流程

（1）搭設第1段首個梁段的臨時支墩，如圖1所示。

圖1 第1段首個梁段的臨時支墩

（2）以汽車式起重機為施工設備，將首段鋼箱梁吊裝到位，如圖2所示。

圖2 首段鋼箱梁吊裝

（3）完成對橫梁的嵌補處理，再依次吊裝后續節段，如圖3所示。

圖3 橫梁的嵌補

（4）在地面有序拼裝其它節段，合理調整拼裝區，以免因汽車式起重機卡臂而難以順利起吊。

（5）拼裝成型后做全面的檢查，滿足要求即可吊裝第二節段。無支架安裝的關鍵在于發揮出橋墩的支撐作用，根據此特點，節段普遍較長，可采取雙機或多機抬吊的方式，具體應根據拼裝區所處位置合理確定。

（6）嵌補中間橫隔梁，如圖4所示。

圖4 嵌補中間橫隔梁

（7）做好1～27段的吊裝及焊縫焊接作業后，再將第三節段吊裝到位。

5 安裝質量保證措施

5.1 梁段地面拼裝措施

鋼梁拼裝以路基板為主要材料，配置適量短柱。以箱體尺寸為主要參考，合理調整臨時拼裝墩的布設位置，對原土地基采取夯實處理措施，提高現場地基的穩定性與平整性，利用水平儀檢測立柱頂標高，根據實際情況合理調整。拼裝期間地面易形成微小的沉降現象，對此，在圓管頂部設楔形調節墊塊，提供的最大調節高度達100mm，以保證拼裝精度的合理性。

5.2 鋼橋的測量定位

通過全站儀在起始7號墩處測放橋梁端頭及底板邊線，該墩周邊布設臨時支架，于該處測放出鋼橋的底板邊線，以所得的控制線為主要基準，合理組織安裝作業，利用全站儀在鋼橋翼板處放出理論腹板中點，若偏差超出合理范圍，需根據實際情況及時調整。本橋梁施工中，主控制點總量為9個，分別為各點配置儀器，利用導線測設的方式確定觀測和水平角在施工期間的具體情況，經平差計算后確定主控制點的精確小標。為保證測量結果的準確性，可采取往返觀測的方式，角度測量3測回測定。

5.3 空中對接安裝質量控制

安裝前做好準備工作，復核蓋梁頂面墊石標高及中心點，將對應型號的支座安裝到位，充分考慮鋼橋的實際位置情況，在全站儀的輔助下測放鋼橋就位邊線，再組織鋼箱橋的吊裝作業，就位后復測，若滿足要求即可通過點焊的方式固定。

6 技術可行性研究

施工階段的工程變更將對整體施工質量造成影響，不具備大幅度修改設計圖的條件，為保證原有橋型結構不發生變化，宜采取無支架施工技術，其中最具代表性的當屬移動模架施工技術。移動模架指的是不落地的模板支架平臺，在部分工程建設領域也稱為移動造橋機，可實現在橋墩頂面的靈活移動。移動模架澆筑期間，承重支腿全程不落地，穩定支撐在已成型的橋墩或蓋梁上，借助軌道、滑道等裝置行走。移動模架改變了傳統橋梁上部結構預制的方式，轉為橋墩原位現澆，是業內較為主流的技術形式。現階段的移動模架類型較多，以結構形式為劃分依據，主要有上行式和下行式兩種移動模架及逐跨澆筑的移動模架等。

常規的移動模架施工普遍以逐跨澆筑的方式為主，除了完成當前跨的混凝土澆筑作業外，還涉及到下一跨4m～8m的懸出部分，一聯多跨的分段施工縫布設位置為距墩頂4m～8m處。結束澆筑作業后，需在分段的施工界面上張拉預應力，通過預應力連接器的作用實現與下一段梁體預應力的穩定連接。相較于整聯預應力張拉方式而言，逐跨澆筑及分段張拉的應用優勢更為顯著，可有效減少預應力損失量，所得預應力施工質量良好，期間原結構可維持穩定狀態，幾乎不出現受損等異常狀況。

通過上述分析可知，移動模架施工技術的可行性較好。考慮到原設計方案中整聯支架澆筑的局限性，將其改為逐跨移動模架澆筑的方式，此時原結構未發生明顯的變動，預應力損失量大幅減少，保證了預應力張拉質量。雖然預應力連接頭的數量有所增加，且局部截面尺寸發生小幅度變更，但對施工單位的日常工作狀態并不會產生明顯的影響。從現階段移動模架技術的應用狀況來看，可完成一聯混凝土的施工，但其結構較為龐大，所需成本較多，而本橋梁工程中每一聯跨度都具有較明顯的變化，因此采取整聯澆筑的移動模架方式缺乏可行性。鑒于此，僅考慮在采用逐跨施工的移動模架技術設計變更難以通過時，將其視為備選方案而使用。

6.1 施工成本分析

原設計方案包含河道改造、建筑垃圾清除、支架拼裝、混凝土澆筑、養護、張拉等一系列施工內容，普遍存在機械化程度低，施工人員工作強度大的問題。而應用移動模架后，能夠實現對原施工方案的優化，有助于提高機械化程度，解決以往施工人員勞動強度過大的問題。從施工成本的角度來看，移動模架方案的一次性投入略高于支架方案，其中以施工準備階段的成本投入最多，但后續各項工作可高效推進，避免了因各類工程問題而引發的超預算現象，對于全流程成本而言，移動模架方案投入相對更少。

6.2 施工進度分析

現澆支架施工進度主要取決于施工人員投入量及周轉材料量，通過對現場情況的分析，決定采取二聯、雙幅橋兩幅同時施工的方式，其優勢在于可縮短施工工期，正常施工狀況下，有支架施工的進度可達到1跨/20d，所花費的總工期約16個月。若采取兩套移動模架施工的方式，此時單跨施工時間可縮短至15d，總工期約12個月。由此表明，移動模架施工方式的效率更高，可節省約4個月的工期。從技術可行性、經濟效益性、安全可靠性等多方面來看，移動模架技術都更具優勢，且縱觀城市發展趨勢，以移動模架為代表的無支架施工技術更能順應發展潮流，在保證施工質量的同時還可有效保護現場環境，以達到社會與環境協同發展的效果。因此，施工單位應優先選擇移動模架施工技術。

7 結束語

受政策推動以及發展訴求等多方面的影響，新建高速公路及市政公路的建設規模逐步擴大，沿線橋梁建設領域中應用鋼結構橋梁的頻率較高，在此背景下，以何種方式在短時間內創造高品質的橋梁體系是亟需探討的問題。受橋址區場地的限制，部分地區不具備搭設臨時支架的條件，此時大節段鋼箱橋吊裝成為主要的方法，具有省時、省力的特點。但需明確的是，大節段鋼箱梁的自重較大，對汽車式起重機等相關設備提出較高的要求，且需配套高精度的測量技術。因此，工程實踐中應以實際情況為立足點，選擇相適應的吊裝方法，以安全施工為前提，依據規范落實各項工作，保質保量完成鋼箱梁橋的施工作業。