鋼梁橋安裝精細化施工管理探析

楊 伐 （安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥 230088）

1 引言

鋼梁橋的安全和耐久性優勢較常規混凝土梁橋突出，同時在加快施工進度、減小后期養護成本、貫徹綠色公路思想、擴大內需及降庫存等方面鋼梁橋建造使用均與之高度吻合，加之鋼梁橋全壽命周期成本低，鋼梁橋建造將成為一種新趨勢，但其建造質量控制將是不可忽略的重要環節?；谝陨媳尘?，本文依托實際工程案例進行系統闡述，旨在總結和凝練具有可操作性的鋼梁橋精細化施工管理經驗和相關必要的施工技術。

2 工程概況

無岳高速全線總長178.624km，其中無為至廬江段全長71.405km。其中永安河特大橋是無岳高速小里程處第一座鋼結構特大橋，全橋共計31跨，3跨主橋采用鋼箱組合梁，引橋為鋼板組合梁橋，全橋長1141m，跨徑為左半幅橋[2]：17×35+3×55+25+2×35+8×35；右半幅橋 ：14×35+2×35+25+3×55+11×35；其中東引橋長595m，主橋165m，西引橋長375m。

永安河特大橋主線共10聯，其中第1-4聯、第8-10聯均為引橋部分，結構形式為鋼板組合梁，第5-7聯為主橋，結構形式為鋼箱組合梁。

主線分左右兩幅，其中第9聯跨越永安河，跨徑為55m，第8第10聯跨永安河河堤。

主梁采用雙工字鋼板組合梁，單幅組合梁橋面寬12.75m，雙幅全寬25.5m，31～35m鋼梁梁高均為1.8m，端橫梁、中橫梁立面高度為0.9m，小橫梁立面高度為0.4m。鋼主梁采用Q345qD工字形直腹板鋼梁，鋼主梁標準間距6.7m，混凝土橋面板和鋼主梁采用集束式焊釘連接；主梁間采用栓接橫梁加強橫向聯系，跨內小橫梁標準間距7m，支點位置加密至3.5m[3]。

3 精細化施工工序概述

3.1 總體施工方案

先施工主橋，再施工引橋。全橋主橋部分為單跨簡支結構，梁段運輸至現場后在現場進行二次拼裝。全橋引橋部分梁段運輸至現場后在現場進行二次拼裝，拼裝至吊裝長度（吊裝長度大于或等于每跨跨度），寬度方向拼裝成左幅、右幅兩個構件。

3.2 施工準備

3.2.1 基礎工作準備

①施工專項方案專家論證：鋼梁橋吊裝屬于危險性較大工程施工，應組織專家對施工方案進行論證，論證通過后方可進行現場施工[4]。

②針對跨河段鋼梁橋施工，需要對河道進行部分回填以方便設置施工便道和臨時支撐基礎。

③橋墩支座坐標和標高復測，根據坐標控制點，技術人員協同監理對橋墩支座的坐標和標高進行復測，確認無誤后，方可進行鋼梁橋吊裝。

④施工場地平整、壓實，根據確認過的施工方案，對構件進場道路、臨時支撐拼裝場地進行平整壓實，保證施工車輛的正常施工。

⑤構件進場與驗收：鋼梁橋進場后，質檢人員協同監理對構件進行驗收，驗收內容包括：合格證和檢測報告、構件實體尺寸、涂層厚度等，確認構件合格后，進行二次拼裝，拼裝完成后方可吊裝。

⑥鋼梁橋進行現場吊裝前，對項目管理人員、施工人員以及施工機械操作人員等進行安全技術交底。

⑦施工人員進場后，由項目安全員對施工人員進行三級安全教育[5]。

⑧施工機械進場后，應提供機械年檢證明、操作人員特種作業證件等由項目安全人員上報監理單位進行報批。

⑨現場臨電：在施工場地附近提供電源接駁點（一級電箱），鋼梁橋用電均從該接駁點接線，每側用電量不小于200kW。

⑩根據工程的結構特點，設置滿足要求的施工便道。

3.2.2 臨時支撐

根據總體施工部署，鋼梁橋現場安裝時，在鋼梁橋縱向對接口位置設置臨時支架。根據不同的橋梁寬度及結構形式設計不同的臨時支撐。

臨時支撐架采用格構式立柱，支架具體尺寸要依據《臨時支架計算書》計算滿足要求的參數進行設置。

3.2.3 臨時支撐基礎說明

支撐基礎均尺寸滿足計算要求的設計參數進行設計，特殊地質條件下臨時支撐基礎要進行承載驗證，滿足設計要求可進行施工，否則進行特殊處理后進行驗算，合格方可進行下道工序施工。

臨時支撐采用汽車吊吊裝，通過預埋件臨時固定，臨時固定后，采用兩臺經緯儀或者全站儀進行垂直度校正，胎架頂部標高采用全站儀進行測量[6]。

3.2.4 施工預起拱控制

圖1 預控示意圖

鋼梁橋跨度較大時，采用臨時支架法施工，為保證鋼梁橋的豎向曲線，在現場安裝時，鋼梁橋應考慮施工預起拱，施工預起拱按照設計圖紙及理論計算進行預起拱，同時需考慮焊接收縮和卸載后下撓（含基礎及支撐變形等）對預拱度進行調整，現場對胎架高度調整實現預拱度設置。

3.2.5 鋼梁橋施工順序

如圖2。

圖2 鋼梁橋吊裝工藝流程圖

3.2.6 橋梁線形及標高控制方法

為保證鋼梁橋線形，鋼梁橋深化設計階段在跨間進行設計預拱，并在工廠胎架上進行1:1預拼裝，現場施工時進場對橋梁線形進行復測，核對鋼梁橋支座位置及標高。依據設計圖紙高程信息復核支座施工高程，有問題查明原因及時反饋設計單位。

橫梁安裝在墩柱支座，縱梁在橫向分段位置設置格構柱臨時支撐，臨時支架采用格構式支架傳力直接，支架變形較小，基礎采用獨立基礎，考慮到現場場地復雜，現場回填場地變形較大，需要對臨時支架進行預壓，梁體吊裝就位，實際標高應高于設計標高，一般限定在20mm內。首先調整平面位置，梁段之間臨時連接，但環口不滿焊，將梁段縱向連成一體后，進行48h標高監測，待高程變化值不超過2mm時，再通過千斤頂對標高進行精調，精調時預拱度應考慮。跨間分段位置標高在深化設計線性的基礎上根據拼裝室外氣溫進行修正，支撐卸載后對全橋線性進行復測。

3.3 鋼梁橋施工措施

3.3.1 鋼梁橋安裝方法和安裝措施[7]

鋼梁橋吊裝前，進行試吊運檢。試吊前，對吊機、鋼梁橋進行全面檢查后，進行試吊。

試吊檢驗不良工況下吊裝能力、吊裝系統、故障及問題、司索工配合度、司機實際操作水平、吊裝設備穩定性、提升設備運行狀況以及吊耳受力等檢測項目。各項檢測指標均滿足要求進行后續工序施工。

鋼梁橋梁段結構點對中匹配質量優良基本保障或施工原則是先從弱剛性點開始，逐漸過渡到強剛性結構點，完成接口匹配。

鋼梁橋接口匹配控制程序為：

吊鋼梁橋與前一段平齊→對齊主腹板（橫梁）、主隔板（縱梁）→安裝頂板對拉螺栓、臨時連接件→測量箱梁高程及軸線→調整箱梁前端高程及軸線→安裝底板對拉螺栓、臨時連接件→測量主梁前端高程及軸線→調整箱梁前端高程及軸線至設計位置。

根據梁段精確定位高程進行精準定位，精準定位高程應控制在2mm誤差范圍內。

依據復測合格后的順接路基控制點，聯測路基與橋梁控制點，閉合后，引測鋼梁橋吊裝控制線，為了保障梁段能快速定位，應在梁體外側加焊擋塊，進行粗調，并在拼裝梁段顯眼位置標記對中點，以此控制梁段對中。

梁體就位后，進行高程與平面位置復測，若梁段出現偏差，則按照先平面后高程順序進行精確調整。實際調整操作控制如下。

①精確調整平面位置

在即將焊接緊固梁段的頂板與腹板上焊接成對反力擋塊，成對反力擋塊間根據待調整梁段重量及摩阻力選擇一定頂升力的千斤頂，通過同步控制千斤頂及尺量控制待安裝梁段的平面位置（順橋向、橫橋向）調整。具體示意圖如圖3、圖4。

圖3 橫向裝配示意圖

圖4 橫向調整示意圖

②垂直方向的調整

順、橫橋向平面位置精調后，再進行鉛垂向調整，垂向調整通過在臨時支撐體系上固定千斤頂實現。因千斤頂柱受力面積較小，頂升前務必在頂柱與梁底底板處加設一定規格的鋼板，準備工作充分后，根據已知高程點進行高程精確調整，達到設計高程后立即在頂升處進行鋼板支墊，確保高程不發生變化。

圖5 豎向標高調整示意圖

鋼梁縱向調整時，需先行焊接工裝（或反力架），使用側推千斤頂進行箱梁的水平方向調節；鋼梁位置調整完畢后，與已安裝鋼梁橋頂板上通過馬板連接，并與支撐架焊接固定梁體；橋面分箱分段精調驗收橋梁平面位置、平立面曲線，合格后方可進行焊接作業。

③臨時加固措施

鋼梁橋就位后經測量校正后，加設馬板進行固定，待焊接完成后拆除馬板。

3.3.2 鋼梁橋其他措施說明

①鋼梁粗定位

鋼梁加工出場時，應在每個梁段上根據設計做好測量標記，根據監控量測要求出具設定測量標記點的三維坐標（X，Y，Z）。節段梁段粗調以中心線為基準進行定位，可實現快速實現粗調，以此可節約吊裝時間。

②鋼梁精確定位

平面位置調整：待粗定位后再平面位置調整，利用機械螺旋千斤頂頂升后再通過手拉葫蘆移動千斤頂下部的雙向滑塊，以實現梁段的縱橫向移動。

豎向調整：用機械螺旋千斤頂頂起鋼梁，邊頂邊量測，直至到達設計高程止。

③鋼梁體固定

依據施工監控量測提供的數據確定各梁段落架X，Y，Z三維坐標，在梁體定位公差符合要求后進行馬板固定，固定強度滿足焊接時形變扭矩要求。

④鋼梁接口連接

吊裝入位后，進行中心線、豎向線型調整，按照腹板→頂板→底板的順序碼平接縫，拐角部位箱口剛性較大優先碼平，再固定中間，采用定位板、火焰矯正的方法進行局部調整，最終對接縫板面錯位≤1.0mm。

⑤鋼梁定位復核

鋼板受溫度變形較大，對已架設完成且未焊接完畢的梁體位置、高程均有一定影響。焊接間斷期因溫差較大，在焊接前，應對已知控制及平面軸線進行復核，如出現偏差應按照上文調整方法進行精調復位，待調整高程及平面位置誤差滿足要求后方可進行焊接施工。

⑥梁段安裝注意事項

圖6 水平千斤頂示意圖

圖7 分段縱縫臨時加固平面示意圖

圖8 節段環縫臨時加固平面示意圖

梁體穩定和永久變形影響因素之一的安裝順序尤其重要，同時對預拱度和平面位置也有重要影響，故此要對梁體安裝順序足夠重視。

鋼梁安裝前，復核頂板高程、橋梁中心線，偏差不超過允許范圍方可安裝。

全程測量。

鋼梁吊裝時緩慢勻速行進，發現失穩應立即停止吊裝，確保安全。

3.3.3 鋼梁橋吊裝注意事項及質量保證措施

①施工前，全面進行技術交底。交底內容應該包括：臨時支架的復測、吊裝機械的工況、索具和吊耳的選用，吊裝過程中的注意事項、調整固定的精度要求等。

②復測臨時支架、橋墩支座的坐標和標高，無誤后，報監理單位復核，復核無誤后，以此監測臨時支架下沉的原始數據。

③依據階段量重量及現場工況、吊裝機械吊裝能力，選用索具。吊耳選擇應符合計算書最不利條件下確定的規格，方可使用。如不合格，需要更換吊裝吊耳。

④起吊前，再次檢查索具情況，確認無誤后，方可起吊。

⑤梁段運輸車輛到場后，?？吭谑┕し桨复_定位置。方案確定的專人負責檢查，主要包括[7]：

檢查構件編號是否正確；

用盤尺丈量構件外形尺寸；

變形情況檢查，需要矯正梁段，要依據梁段變形量制定矯正方案；

焊縫坡口檢查；

吊耳位置，吊耳焊縫是否合格。

⑥上述檢查合格后，才可進行下道工序。

⑦本工程鋼梁橋存在夜間施工，夜間調整的精度是本工程的重點和難點之一，要選派有經驗的施工和測量人員，必要的時候成立調整專項小組，就出現的問題盡快加以解決，保證工程進度。

⑧夜間照明應符合有關規定，安排專人負責，保證夜間吊裝和調整的順利進行。

⑨白天調整的任務除了復測夜間吊裝段的精度外，還要就已經吊裝梁段做整體調整，保證工程精度。

⑩首先根據設計圖紙將平曲線和豎曲線的值反映在構件上，并做出明顯標記，標記點不少于4個，構件就位時，首先用全站儀將構件上的4個點的坐標先調整至規范允許范圍內，再調整中心曲線[7]。

3.3.4 合攏溫度的確定

①梁鋼結構制造、施工過程中，對鋼材的應變影響較大的是環境溫度，應在制造、現場安裝合攏階段選定基本一致的環境溫度。

合攏溫度控制點包括：

出廠前，廠內預拼裝溫度記錄；

現場安裝階段，全部吊裝拼裝階段鋼梁橋的吊裝溫度記錄。

②施工進度計劃

根據現有施工進度計劃，鋼梁橋預拼裝階段在3～5月，現場鋼梁橋吊裝主要集中在4～6月。

③合攏溫度確定

結合施工進度計劃和安徽的歷史氣候情況，現場鋼梁橋整體合攏溫度定為18℃，工廠余量配切等均在該溫度進行，現場完成合攏并焊接完成后，臨時支撐卸載、拆除，同時打開支座限位器，完成體系受力轉換。

4 結束語

本文基于工程案例分析鋼結構橋梁精細化安裝工序、吊裝方式、注意關鍵點及質量控制措施等方面，同時結合無岳高速無桐段永安河特大橋工程案例得出：鋼梁橋安裝前準備工作考慮及落實充分，技術方案編制詳細，交底全面以及預拱度、平面位置、高程位置等精準控制，尤其是焊接環境溫度的選擇，對高精確、高質量鋼梁橋施工尤為關鍵。