珠海洪鶴大橋主橋中跨合龍施工技術

陳山亭，孫乾棟

(中鐵大橋局集團第五工程有限公司，江西 九江 332001)

1 工程概況

洪鶴大橋全長9.654km，設計速度100km/h，為雙向6車道公路斜拉橋，主橋由2座(洪灣水道主航道橋和磨刀門水道主航道橋)主跨均為500m雙塔雙索面疊合梁斜拉橋串聯而成，均采用的是半漂浮體系，其跨度布置為：73+162+500+162+73+73+162+500+162+73=1 940m(見圖1)。主橋下部結構采用大直徑鉆孔樁群樁基礎，主塔塔身為鉆石型鋼筋混凝土結構，其上部結構為疊合梁，標準梁段長12m。梁段下部為鋼梁，由主縱梁、橫梁、小縱梁和穩流板等組成，其主縱梁、橫梁均采用工字形截面；梁段上部為鋼筋混凝土橋面板，在工廠預制，進行現場疊合。

圖1 洪鶴大橋主橋布置示意(單位：m)

該橋疊合梁共85個節段。中跨合龍段為ZL43節間(見圖2)，包含2根主縱梁(長3m，重7.2t)、1根橫梁、2根小縱梁、4片穩流板、4塊鋼筋混凝土橋面板。主縱梁斷面為腹板外側布置有2條縱向加勁肋的工字形斷面，斷面全高2.89m，頂板尺寸為900mm×36mm，底板尺寸為1 120mm×80mm，腹板厚36mm，上、下縱向加勁肋尺寸為432mm×36mm。主縱梁梁段間采用M30高強螺栓連接。

圖2 合龍段示意

2 總體施工方案

串聯而成的兩座斜拉橋上部結構施工方案大致相同，現以磨刀門水道主航道橋施工為例進行說明。疊合梁架設以主塔為中心采用2臺架梁起重機分節段懸臂對稱施工。中跨合龍施工前利用敏感性模擬分析確定合龍段長度和架設時段。合龍段施工首先利用2臺架梁起重機起吊合龍段的2根主縱梁就位并與梁段ZL42用沖釘和工作螺栓初步連接，采用千斤頂進行高差和軸線偏位調節；然后將合龍段(ZL43)主縱梁的一端與梁段ZL42使用高強螺栓連接，另一端與梁段ZL44通過鋼板使用角焊縫焊成整體的方案同步進行施工；接著解除臨時限位約束，完成體系轉換；最后將臨時鎖定連接板更換為永久拼接板，安裝橫梁、小縱梁、穩流板和預制橋面板，完成合龍施工。

3 中跨合龍關鍵施工技術

3.1 施工準備

3.1.1臨時荷載卸載

根據監控指令要求，中跨合龍段兩側架梁起重機分別走行至前支點位于梁段ZL41和梁段ZL45中間橫梁上。錨固牢固后拆除橋面所有施工機具、施工廢料及其他雜物等臨時荷載。

3.1.2敏感性模擬分析

合龍前根據已施工完成的疊合梁結構、斜拉索索力、合龍段施工工況，通過敏感性模擬分析以確定合龍段施工的最佳時段及具體施工組織。敏感性模擬分析包括溫度敏感性分析、對拉荷載敏感性分析、斜拉索索力敏感性分析等。

3.1.2.1溫度分析

1)根據實際施工條件顯示，磨刀門水道主航道橋中跨合龍時間為2020年6月初。通過查詢珠海近5年的氣象資料，得出珠海6月初最高溫度可達33℃，最低為26℃，日平均溫差為7℃。

2)中跨合龍段施工前48h連續測試合龍口間距、兩端高差及軸線偏位和溫度等。根據現場連續3d實時監控測得結果：①14：00最高氣溫為32℃，合龍口間距最小；19：00到第2天4：00為26℃左右，合龍口間距相對穩定且最大。②合龍口間距因溫差、日照、風向、風速等環境因素引起的間距變化約有15cm。

3.1.2.2合龍口調整

在合龍段ZL43節段的前3個節段架設過程中根據監控指令逐步調整疊合梁線形(梁段ZL39～ZL42正常架設，梁段ZL44～ZL46配合匹配調整，以保證合龍口兩端鋼梁的標高高差和軸線偏位)。合龍段施工時，通過斜拉索索力、倒鏈對拉措施來調整合龍口兩側梁段間的高差和軸線偏位。敏感性模擬分析鋼梁對拉需要的對拉力約為32kN，因此選用由φ20鋼絲繩及10t倒鏈組成的對拉設施。

1)軸線偏位調整 在合龍口兩側主縱梁對角線方向上設置對拉設施(見圖3)，通過拉動設置在梁段ZL42和ZL44鋼主梁對角線方向上的對拉倒鏈，調整合龍口鋼梁軸線偏位偏差在2mm以內。

圖3 軸線調整設置

2)高程與高差調整 首先通過精準控制20號斜拉索的二次張拉索力，初步調整高程；然后張拉和放張斜拉索千斤頂控制錨杯的拔出量與回縮量，用以調整高程，實現合龍口兩側高差控制在5mm以內。

索力調整和倒鏈對拉時，鋼梁的標高和軸線偏位都會變化。重復上述2個工序，以倒鏈對拉調整為主、斜拉索索力調整為輔，最終將高差和軸線偏位控制在2mm以內。

完成以上工作后，采用敏感性模擬分析軟件進行分析。結果表明，在保證線形和應力符合設計要求的條件下，合龍過程溫度持續時間內能滿足合龍段鋼梁安裝就位及鎖定連接所需時間；確定主縱梁合龍施工時段為19：00至次日4：00，其中起吊時間為19：00—20：00，合龍鎖定時間為20：00—24：00，臨時限位拆除時間為次日0：00—4：00。

3.2 匹配制造合龍段

首先，中跨合龍段ZL43預先在鋼梁加工廠按設計加長15cm制造，在合龍口調整到位后，夜間測量(2h/次)合龍口兩側主縱梁頂板、腹板中部、底板間的相對距離。其次，利用敏感性模擬分析軟件計算出合龍段ZL43制造的準確長度(因橋梁線形、坡度、溫度、風向等影響，合龍口尺寸為微小梯形形狀，測出合龍段頂板長3.010m，腹板中部長3.000m，底板長2.990m)。最后，在鋼梁加工廠進行精確配切。

3.3 合龍段安裝

3.3.1合龍段起吊及對接

采用2臺架梁起重機同時進行中跨合龍段ZL43節間左、右2根主縱梁起吊和安裝(見圖4)，具體步驟如下。

圖4 架梁起重機起吊合龍段

1)起吊前，將主縱梁朝向8號墩方向的一端腹板拼接板、底板拼接板預拼在梁段ZL42主縱梁的端頭，僅臨時固定；將腹板拼接板預拼在合龍段ZL43主縱梁的端頭并臨時固定。

2)為保證兩側因應力不等產生的線性變化，2臺架梁起重機同時起吊合龍段ZL43的2根主縱梁，使合龍段ZL43的2根主縱梁位于主縱梁軸線的外側，水平向內平移與梁段ZL42和ZL44的主縱梁進行對接。

3)溫度達到要求后，合龍段ZL43主縱梁和梁段ZL42進行連接，并施工腹板高強螺栓。底板拼接板用30%的沖釘和工作螺栓與底板臨時固定。

4)高差及軸線調整到位后，對合龍段ZL43主縱梁和梁段ZL42之間的頂板、底板、肋板處的拼接板施擰高強螺栓。

3.3.2高差和軸線精調

1)高差調整 在標高較低的一端設置簡易反力座，反力座與縱梁頂板用6個高強螺栓連接；標高較高的一端設置千斤頂，通過千斤頂頂升調節高差。

2)軸線調整 在線性凹側設置簡易反力座與縱梁頂板用6個高強螺栓連接；凸側設置千斤頂，千斤頂著力于頂板側面，通過千斤頂頂升調節軸線偏差。

3.3.3臨時鎖定連接板施工

在合龍段吊裝前，事先將臨時錨固連接板安裝在合龍段(ZL43)主縱梁朝向9號墩方向的一端與縱梁ZL44的腹板上。

高差及軸線滿足設計要求后，根據敏感性模擬分析和現場施工狀況，梁段ZL43和ZL44臨時錨固連接板采用7塊14mm厚、尺寸為300mm×200mm的Q345b鋼板將通過焊腳高度hf=10mm的角焊縫焊接成整體(見圖5)。焊后將焊縫修磨勻順，清除焊渣，保證角焊縫均勻飽滿。

圖5 臨時鎖定連接板

3.3.4臨時限位拆除

在合龍段(ZL43)主縱梁臨時鎖定完成后，先解除6，7號墩的臨時支撐，將支點轉換到支座上；再解除8號墩的臨時鋼支墊和固結體系，拆除固結體系按割除精軋螺紋錨固系統、橫橋向臨時支撐、順橋向臨時支撐的順序施工。

3.3.5更換永久拼接板

1)匹配永久拼接板 首先提前將每塊永久拼接板9號墩側的孔位鉆完，拼接板長度按加長值Δ=100mm 制作。其次，臨時鎖定完成后，在拆除臨時限位荷載過程中同步使用專用測量儀器測量主縱梁ZL43與ZL44連接處每塊拼接板頂板、腹板、肋板、底板的螺栓孔邊緣位置間的距離x(見圖6)，具體測得數據如表1所示。最后，通過測得的數據在工廠精確匹配制造永久拼接板的8號墩側孔位并在次日6：00前將匹配制造完成的拼接板運至現場。

圖6 螺栓孔邊緣位置間的距離x

表1 螺栓孔邊緣位置間的距離 mm

2)永久拼接板安裝 永久拼接板到達現場后，立刻安裝。根據敏感性模擬分析，永久拼接板安裝按先頂板、底板、縱向肋板，再拆除腹板臨時錨固連接板更換為永久拼接板的順序進行并施擰高強螺栓。

3.3.6橫梁及橋面板安裝

在永久拼接板安裝施工過程中，同步進行橫梁、小縱梁安裝及預制橋面板疊合工作，完成主橋合龍施工。

4 結語

洪鶴大橋主橋中跨合龍段施工采用敏感性模擬分析和低溫定時合龍施工技術。實踐表明，合龍段主縱梁于2020年6月7日19：00開始起吊安裝，在次日18：00全部完成，總用時僅23h，合龍精度控制在1mm以內，安全順利實現了高精度合龍。這一施工技術的成功實施，有效減少鋼梁溫度配切合龍的不確定性，提高合龍的準時性和可靠性，且工藝簡單可靠，降低了架設過程中的安全風險，保證了疊合梁安裝精度。