池州長江公路大橋鋼主梁合龍段施工關鍵技術*

余 竹，王海偉，陳 楊，杜憲亭

(1.安徽省交控建設管理有限公司，安徽 合肥 230088； 2.中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528405； 3.北京交通大學土木建筑工程學院，北京 100044)

0 引言

鋼箱梁以其優越的性能被廣泛用作大跨度斜拉橋主梁，隨著工業化進程的發展，多采用工廠化節段制作、現場節段整體吊裝等快速施工工藝。但受材料特性、氣候、施工環境、結構體系轉換等多種因素的影響，經常出現超大跨橋梁的鋼箱梁合龍段間隙過大(超出焊縫寬度要求)或過小(需二次返工切割)等問題，引起結構不利次應力和變位。因此，大跨度橋梁鋼箱梁精確匹配、合龍的施工技術需進一步深入研究。本文以池州長江公路大橋鋼主梁合龍段施工為例，從施工方案制訂、技術措施實施等方面系統介紹鋼箱梁主跨合龍施工關鍵技術[1-2]，有效解決了上述問題。

1 工程概況

池州長江公路大橋跨江主橋為不對稱混合梁雙塔斜拉橋，橋跨布置為(3×48+96+828+280+100)m，如圖1所示，其中北岸邊跨及輔助跨采用混凝土箱梁結構，其余梁段為鋼箱梁。全橋鋼箱梁長 1 301m， 劃分為DJH，D1～D18和D2′共20種類型，如圖1所示。其中，D3位于主塔位置，D7(HLD)為跨中合龍段，D18為邊跨合龍段。合龍段HLD梁段設計外形尺寸為4.4m(長)×39m(寬)×3.5m(高)，由頂板、底板及加勁肋、縱腹板及加勁肋、橫隔板、錨拉板等構成，凈重87.7t，外加連接板等總質量約90t。除腹板、腹板縱肋及頂板U肋連接采用高強螺栓，其余構件均采用焊接。

圖1 池州長江公路大橋布置及合龍段截面構造(單位：m)

2 總體施工難點及方案

2.1 施工難點

1)主跨跨徑達828m，一方面，合龍口對溫度變化敏感，另一方面，鋼箱梁吊裝懸臂長，安裝精度要求高，增大了施工質量控制難度。

2)合龍段安裝涉及高空、涉水施工、橋面吊機等作業，在大懸臂吊裝施工過程中，受施工荷載、風荷載等外部作用影響大，安全風險高。

3)合龍段安裝工序多且復雜，需對施工組織和技術方案進行嚴密論證。

2.2 合龍方案

溫度配切法即在與合龍段吊裝匹配施工期間相同溫度環境下，以合龍口長度測量數據為依據，現場對合龍段梁進行配切施工的方法，其可在不解除塔梁臨時約束條件下實現中跨鋼箱梁合龍[3-7]，依據該方法制訂合龍方案。具體步驟為：通過現場觀測合龍口間距隨溫度變化規律確定合理的合龍段梁長度；在拖船上完成拼裝的梁體配切；利用南岸側2臺橋面吊機進行提吊作業；合龍段南、北兩側依次與SM27，NM27號梁段進行對接安裝。

3 施工關鍵技術

3.1 合龍時間及溫度確定

根據大橋施工進度及前期主梁安裝工效分析，中跨合龍段安裝時間確定為2019年3月29日。溫度變化對鋼主梁合龍段提吊就位起控制作用，需在溫度相對穩定的時間段進行連接作業。根據安徽省樅陽縣2014—2018年連續5年3月氣象條件調查分析，每年3月25—31日溫度基本在0～15℃，夜間溫度在0～7℃。進一步對29日氣溫觀測為0～14℃，夜間溫度在0～6℃。考慮到22：00至次日5：00 氣溫變化幅度小(估計在0～5℃)，故選擇在此時間段內提吊合龍段與南岸側梁段匹配連接。

3.2 合龍口長度觀測

為確保合龍線形，便于合龍梁段精確配切，從中跨22號梁段開始，對剩余梁段線形及合龍口距離進行聯測，確保軸線偏位及高程偏差滿足要求。

在夜間氣溫為5℃的情況下，對北岸NM27號梁及南岸SM27號梁斜拉索二次張拉完成后軸線、里程及標高進行測量。測量結果表明，北岸NM27號梁里程方向較設計值向北側偏移148mm，軸線較設計值向下游偏移4mm；南岸SM27號梁里程方向較設計值向北側偏移65mm，軸線較設計值向下游偏移5mm。因此，合龍段(HLD)所需梁長最大值為設計值4.4m，疊加伸長量0.083m，而加工長度為4.6m，滿足配切施工要求。

3.3 合龍口臨時壓重施工

南岸中跨SM27號鋼箱梁一次張拉完成后，橋面吊機自SM26號梁向SM27號梁行走12m并錨固，同時南、北岸27號鋼箱梁二次張拉完成后進行配重作業。首先，按南岸橋面吊機(100t)加吊裝整個HLD梁段(90t)時的等效荷載在北岸施加配重，然后，根據北岸NM27號鋼箱梁端部施加配重后的標高，在南岸進一步施加臨時配重80t保證合龍口兩側協調。采用預制塊壓重，布置時按橋軸線對稱布置，避免左右不均勻荷載造成梁段扭轉。

3.4 合龍口兩側軸線調整

合龍口配重完成后，對兩側軸線等數據進行觀測并調整。具體方法為：采用φ28鋼絲繩和2臺10t手拉葫蘆對兩岸27號梁端交叉對拉。其中，鋼絲繩和手拉葫蘆通過10t卸扣連接在27號梁段頂面設置的臨時耳板上，如圖2所示。

圖2 合龍口軸線對拉調整

3.5 合龍口長度測量

觀測前將橋面無關施工荷載全部清理，合龍口兩側鋼箱梁現場調整到設計狀態時，對合龍口兩側(SM27，NM27號)進行連續48h觀測(白天1次/h，夜晚2次/h)，合龍口兩側梁段頂板與底板各布置5個觀測點，采用全站儀與鋼尺2種方法進行復核測量，分析合龍口隨溫度、日照等的變化規律[8-10]。最終選取22：00左右環境溫度6℃時測量結果作為溫度配切依據：底板上游側為4.485m，中間處為4.487m，下游側為4.479m；頂板上游側為4.499m，中間處為4.497m，下游側為4.503m，如圖3所示，可看出頂口間距大、底口間距小，為倒T形。為保證梁體能順利進入合龍口，以下口間距為基準，兼顧提升空間要求，最終選定配切長度為4.422m。在同環境下現場拖船上用劃線自行走切割小車完成梁體配切，保證合龍段配切長度滿足要求。

圖3 合龍段底口與頂口空余長度

3.6 合龍段施工

合龍梁段吊裝采用南岸2臺橋面吊機進行起吊，橋面吊機主體鋼結構為 Q345B鋼，主桁采用2片菱形框架平行布置，呈 H 形(見圖4)。橋面吊機總重為95t，2臺橋面吊機單邊最大提升荷載為5 600kN。

圖4 合龍段橋面吊機吊裝

合龍段HLD梁段設置有8個吊耳。提吊時使用4根φ40鋼芯鋼絲繩(抗拉強度1 770MPa，破斷力1 010kN)，分別纏繞吊具錨頭φ158銷軸，通過8個55t卸扣與吊耳連接，如圖5所示。

圖5 合龍段提吊示意

配切后的中跨合龍段運輸至吊裝現場后起吊，同步觀測合龍口兩側27號梁段端部標高、軸線及間距，確保間距滿足要求。合龍段提吊過程中易受到施工荷載、風荷載等外部作用影響。為此，正式提吊前清除合龍段以外的施工荷載，并選擇提吊開始時間為17：55。當天夜間為東南風1～2級，風荷載對吊裝提升影響很小。合龍段提升至合龍口時間為21：45，合龍口間距與測量時基本吻合，一次性提升到位。

調節合龍梁段標高和軸線滿足要求后，將合龍段邊腹板與南岸SM27號梁段邊腹板及水平肋板連接板使用臨時沖釘連接。前期對南、北兩岸27號梁段觀測表明，當溫度每升高5℃時合龍口兩側梁段伸長2cm。合龍段在22：00入合龍口提升完成，到第2天白天最高氣溫可達16℃，鋼箱梁總體將伸長4cm。現場對北岸NM27號梁段和合龍段進行配孔連接板連接，邊配孔邊打入臨時沖釘，完成HLD梁段臨時鎖定；并進行梁段環口碼縫及焊接。此時頂口兩側各2cm左右間隙，底口兩側各1cm左右間隙，滿足現場焊接要求。同時，進行腹板及頂板U形肋高強螺栓安裝。待中跨合龍段環口焊接及螺栓安裝全部完成后，對南、北兩側主塔同步解除塔梁臨時錨固完成體系轉換。

4 結語

依托池州長江公路大橋，針對大跨橋梁合龍鋼箱梁空間定位問題，本文從施工方案、技術措施及施工技術實施方面進行分析研究，使得主橋中跨合龍后梁頂高程偏差1～2mm，軸線偏位最大值為4mm，滿足設計規范要求。