鋼箱梁安裝技術在上跨既有公路橋梁段工程中的應用

摘要：高速公路與既有道路交叉施工難度較大，對施工技術與質量管控都提出較高要求。基于此，以某既有高速公路為背景，探討新建高速公路上跨該道路的吊裝技術，重點對鋼箱梁的制作、拼裝、吊裝、焊接等方面進行分析，并通過對地基承載力的具體驗算，確保了施工的安全性。

關鍵詞：高速公路；鋼箱梁上跨；吊裝焊接

0 " 引言

在高速公路建設中，鋼箱梁的吊裝是一門綜合性的技術，其具有操作復雜、施工難度高、技術要求嚴等特點。為了保證工程的順利進行，在施工中要以安全和質量為前提，保證施工現場環境和設施符合要求，嚴格遵守設計規程，保證工程的工期。本文以某既有高速公路為背景，探討新建高速公路上跨該道路的吊裝技術，重點對鋼箱梁的制作、拼裝、吊裝、焊接等方面進行分析，并通過對地基承載力的具體驗算，確保了施工的安全性。

1 " 工程概況

某標段為快速路段，含快速路段主線、東海路/躍進路立交匝道（不含立交主線）、道路排水、輔道、輔道照明及輔道交通管理設施等工程。快速路段主線長約2.5km，采用城市快速路雙向八車道標準建設，東海路/躍進路立交匝道采用高速公路匝道標準。主線橋上跨躍進路左、右幅，采用上部結構為跨度60m，寬17.55m的鋼箱梁，受工廠制作及運輸吊裝等制約，鋼箱梁先在工廠內分段預制成25段，最大尺寸14.8m×4.325m，再運至現場，分段采用汽車起重機和臨時支架吊裝。

2 " 工程難點

本標段橋梁工程占工程總量的70%以上，工程規模較大，橋跨主要以高架為主，梁跨結構以現澆連續梁、鋼箱梁拼裝和簡支梁為主。由于主線橋、匝道多次上跨、下穿既有道路、匝道與主線多次交叉下穿，給安排施工順序、選擇合理的施工工藝帶來較大挑戰。橋梁工程量占比較大，且施工工藝較為復雜[1]。

3 " 鋼箱梁臨時支架結構

3.1 " 臨時支架體系組成

鋼箱梁支架體系包括基礎、立柱調節桿件、鋼格構、頂部橫梁、調節管組成，臨時支架體系示意圖如圖1所示。

一是基礎。按上述標準再澆C30鋼筋混凝土方形基礎，尺寸為長7.0m×寬0.8m×高0.6m的混凝土基礎，在混凝土頂面預埋500mm×500mm×20mm鋼板，將來與鋼管焊接固定。

二是鋼格構。鋼箱梁支架立柱由鋼格構組成，材料見表1鋼格構材料一覽表。

三是頂部橫梁。頂部橫梁采用雙拼工字鋼I40焊接而成，翼緣邊兩側需用10mm以上鋼板加強，間距設為1～2m，用來支撐鋼箱梁的調節管托架。同時，它也是將立柱連接在一起的重要部件。材料詳見表2頂部橫梁材料一覽表。

四是調節管。調節管設置的作用是調整主立柱支架高度，并方便拆卸整個支架。通常高度不超過0.4m，規格一般為Φ273。

3.2 " 臨時架設腳手架

臨時架設腳手架，可將升降機直接裝在架體橫梁上。鋼箱梁升降通道，在局部臨時的支座內，設有1m寬的上下坡道。坡道骨架包括3～4根腳手管，在上部設置尺寸為0.8m×1.2m的腳手管，并在左右兩邊加設安全圍欄等裝置，確保工作人員和行人的安全。臨時支承頂工作平臺，則用厚5cm、長4～5m的木板在鋼管支承柱頂部搭起工作腳手臺，并用鋼絲將木板及鋼管固定。

4 " 鋼箱梁現場安裝技術

4.1 " 鋼箱梁拼裝

將鋼箱梁通過預制后運送到現場裝配區域，在指定的裝配平臺上進行分段拼裝。拼裝結束后，將其垂直節段、橫向塊體及頂板橫向連接等進行焊接，焊接過程要注意焊接質量[2]。鋼箱梁由汽車起重機進行吊裝。鋼箱梁的拱度應符合設計要求。拼裝區可在橋位附近租用一塊臨時平地，待現場組裝完畢，由簡蒲高速運輸至施工地點進行吊裝。

4.2 " 吊裝施工方案

在吊裝之前，首先要檢查地形，然后對橋墩的各個標高進行復測，根據設計標高確定上下、左右空間的絕對坐標，并進行加固和固定，以便今后在各個節段進行鋼箱梁的定位。在吊裝之前，必須檢查、驗收橋墩的縱橫軸線、高程和施工質量，通過后才能進行吊裝。根據支架位置的受力情況，選擇一臺220t起重機分批吊裝。該機作業半徑8～11m，臂長20m，可吊重64～85.5t。

4.2.1 " 準備工作

在進行鋼箱梁施工之前，必須清除所有的垃圾。為了對鋼箱梁標高、平面位置、線形進行控制，在吊裝前，采用I25鋼和鋼板作為臨時支撐和限位擋塊，設置于臨時橋墩上。測量兩個I25臨時支架的頂標高，然后將其調至設計高度，同時考慮到臨時支撐的非彈性變形，其標高必須在設計標高5mm以上。需要注意的是，鋼箱梁段分節的長度和跨度決定臨時吊點的設置位置[3]。

4.2.2 " 吊裝步驟

將鋼箱梁分段1運到起重點，將梁段1用兩臺起重機吊起來。調整鋼箱梁的支承墊片的位置，使其對齊后，用起重機將梁端1固定在支架上。對鋼箱梁進行彈性調節，保證定位精度。做好鋼箱梁的連接工作，采用橫向接縫的方法，將鋼箱梁節合在一起。

然后實施鋼箱梁2的吊裝。經調整后，將鋼箱梁的縱縫連接起來，使其與節段1組成整體。涂漆、檢驗、驗收，并拆卸通道內的臨時支架。之后完成鋼箱梁分段3的起重工作。調整鋼箱梁的縱向接縫，使其聯結在一起。依照上述條件，將道路中央的臨時支撐移走，并在路面上設置相應的配套設備。

4.2.3 " 吊裝要求

在道路中軸線上的起重順序為由小墩至大墩起吊。在道路中軸線垂直方向的起重順序如下：先吊裝里程增大方向右側的箱室，再吊裝里程增大方向的左箱室，然后吊裝左側挑臂，最后吊裝右側挑臂。

在起重機進入施工現場前，必須對現場進行現場勘查，以了解道路現狀，確保其滿足構件車、起重機等通行要求。在起重過程中，要考慮起重機進出的路徑，確定起重時的起重位置，并在現場標明起重位置，引導起重機就位。

在起重之前，應將起重機主桿撐至要求高度。起重機將部件從部件車中吊到裝配水平，然后進行旋轉。在回旋過程中，使用麻繩方式牽引，并由熟練的操作人員進行操作，以防止與臨時支撐和鋼箱梁周圍的結構發生碰撞。在回勾過程中，鋼箱梁應盡可能接近于事先標明的測量控制點。然后使用倒鏈和千斤頂進行定位，在松開之前用螺釘將臨時固定板固定。通過對接縫處的寬度進行控制，盡量減小二次定位時產生較大位移。

4.3 " 進行吊裝地基處理及驗算

現場調查發現，該工程主要是沖積平原地區，軟基深度約30m，根據起重機吊點的穩定性需求，合理布置支撐板。支撐板規格為2.5m×2.5m，并在下方增設400cm×450cm×3cm鋼板，以便提升穩定性。

進行承載能力計算時，載荷碰撞系數取1.4。在36m鋼箱梁（35.9t）的起重過程中，單腿的最大載荷大約為1300kN；如果對41m的鋼箱梁進行吊裝，該載荷將達到1500kN。起重機支腿位置填入磚渣，利用機械設備做好夯實作業。當起重機的支架在30°角度擴展到1.5m時，計算地基承載力＞140kPa。根據以上分析可知，該地基承載能力符合工程設計要求。

5 " 鋼箱梁安裝測量控制技術

5.1 " 測量控制要素

該項目鋼結構測量的主要要素包括：鋼箱梁及鋼桁架的安裝精確度、鋼箱梁分段標高、鋼箱梁上拱、桁架上弦標高、曲線度、安裝直線度、桁架變形量等。對鋼箱梁的組裝精度進行嚴格的控制，是保證裝配質量的重要因素。按鋼箱梁的區段，選擇最靠近剖面的切割點和腹桿的交界處作為控制點，并將高空架設的支撐點作為測控點。

5.2 " 測量人員及儀器設備準備

該項目的施工比較復雜，施工難度大，因此特設了一支鋼箱梁的測量隊。該鋼梁在安裝和測量時，采用萊卡TS16型電子全站儀、AL200/300型自動安平水準儀，請計量單位檢測并對其進行校準，使其達到技術規范的要求。

5.3 " 測量控制內容

在鋼結構的計量中，嚴格按照計量規程的規定，實行“一放二復”的原則。在安裝鋼箱梁之前，必須將測量時所需要的坐標和水平點，引設到鄰近的蓋梁頂部。對所引設的坐標控制點和水準點，要向監理人進行復查，確保其精度達到規范和設計要求。

在安裝鋼箱梁之前，應重新測量支撐面和支撐的標高和平面坐標。其尺寸、標高和下部位置應滿足設計要求，垂直和垂直方向應平行，誤差不超過2mm，支撐中線應與主梁中心相一致，最大橫向位移不能超過2mm。重新測量的準確度達到要求，并經監理人審核通過后，才能進行鋼梁的安裝[4]。

鋼箱梁的最后線性，是由橋梁設計預拱值與工廠制造的焊接按預拱值疊加而成。在制造過程中，此預拱值被逐級調整到各個分段上。隨著曲線的變化，鋼箱梁分段上各點的標高也相對發生變化，因此對其標高的正確控制非常重要。可按鋼箱梁的區段劃分，選擇四邊形隔板和腹桿交叉節點作為標高的控制點。

5.4 " 測量控制關鍵點

5.4.1 " 預埋件驗收

交接標高基準點，布設鋼箱梁定位標高。對復測支架進行定位、標高，并做好記錄。如果出現的偏差超過技術指標的容許值，必須立即進行修正。檢查完后，才能進行鋼箱梁的吊裝。

5.4.2 " 鋼箱梁就位控制

按設計標高引測到支頂點，對柱頭支撐的標高和定位尺寸誤差進行校正。按設計圖紙確定箱梁的頂板點位，并做好標志，然后按標識將鋼箱梁吊裝到支頂點。

5.4.3 " 頂平面控制

利用水準儀、平尺和全站儀等儀器測各個點的標高，逐步控制整個鋼箱梁上平面。

5.4.4 " 下撓變形觀測

在工廠試驗裝配機前，對鋼箱梁進行相關測量，并對其進行頂板控制點標高和高度調整后，測量了桁架下撓變形量。

5.4.5 " 軸線和標高修正

在鋼箱梁滑移至預定位置后，用千斤頂、倒鏈、楔子等工具，在測量員的監督下，對其軸線和標高進行修正。

5.4.6 " 整體校正

在某一區域完成鋼箱梁吊裝厚，在此區域內對整個鋼箱梁進行測量和修正。

6 " 結束語

高速公路與既有道路交叉施工難度較大，對施工技術與質量管控都提出較高要求。基于此，以某既有高速公路為背景，探討新建高速公路上跨該道路的吊裝技術，重點對鋼箱梁的制作、拼裝、吊裝、焊接等方面進行分析，并通過對地基承載力的具體驗算，確保了施工的安全性。應在不影響現有高速公路正常運營的情況下，有序地進行鋼箱梁的吊裝。施工場地地基腳軟，為了保證鋼箱梁的吊裝工作順利進行，必須保證其承載力滿足相關要求。

參考文獻

[1] 徐全民，楊衛軍，汪成飛，等.復雜市域環境跨高架既有線鋼箱梁二次預拼安裝技術研究[J].上海公路，2022（3）：52-55+62+164.

[2] 黎銀.大跨度豎曲線鋼箱梁頂推施工技術研究[A].中冶建筑研究總院有限公司.2022年工業建筑學術交流會論文集（中冊）[C].中冶建筑研究總院有限公司：工業建筑雜志社，2022（1）：443-446+465.

[3] 劉奕明.高鐵大橋工程中的簡支箱梁一跨式支架現澆施工工藝及控制要點[J].工程建設與設計，2022（16）：137-139.

[4] 伍頂中.連續鋼箱梁橋中鋼-STC組合橋面施工技術[J].工程建設與設計，2022（14）：118-121.