明珠灣大橋建設中的主橋鋼梁架設施工工藝

董丞上

（中山市交通項目建設有限公司，廣東中山 528403）

1 引言

鋼結構橋梁施工技術理論成熟、實踐經驗豐富，在現代橋梁建設中取得廣泛應用。鋼桁梁的自重輕、結構強度大、抗震性能突出，橋梁質量得到保障。鋼橋架設方式多樣化，需從工程現狀出發，挑選適宜的架設施工工藝，依據科學的方法將架設工作落實到位。因此，需要深入分析鋼桁梁架設施工工藝，理清施工思路，嚴格把控技術要點，安全、高效地架設鋼桁梁。

2 工程概況

廣州明珠灣大橋主橋為96 m+164 m+436 m+164 m+96 m+60 m的6跨連續雙層橋面中承式鋼桁拱橋，鋼梁為3片N形桁式結構，拱肋上弦、下弦均為二次拋物線形。拱肋跨中析高11 m，中間支點高52.52 m。鋼節間長度以12 m居多（主墩邊跨側4個節間和中跨側7個節間按14 m控制），共設81個節間。橋梁布置圖如圖1所示。

圖1 明珠灣大橋主橋總體布置圖（單位：m）

3 邊跨鋼梁架設及合龍施工工藝

3.1 邊跨平弦鋼梁架設

萬頃沙側邊跨共設8個節間平弦鋼梁（A1~A9），次邊跨有13個節間164 m鋼梁（A9~A22），懸臂部分A9~A15與邊跨同步架設成型，共6個節間72 m平弦鋼梁，半伸臂以70 t架梁吊機和臨時支墩聯合作業的方式安裝到位。邊跨平弦鋼梁的架設作業流程如下：

1）于25號~26號墩96 m跨間搭設1~3號臨時支墩，起到支撐作用。其中，下弦E2~E4節點由臨時支墩1支撐，E5、E6節點由臨時支墩2支撐，E7節點由臨時支墩3支撐。在妥善布置臨時支墩后，維持節點的穩定性[1]（見圖2）。

圖2 鋼梁架設布置圖

2）通過250 t浮吊架設起始A3~A5節間鋼梁，抄墊臨時支墩支點以維持平穩性，在已架設鋼梁上弦將架梁吊機配置到位，要求吊機保持穩定，運行中無異常晃動，利用架梁吊機架設至A9節點處，上26號墩抄墊至設計標高。為限制鋼梁的橫向和縱向位移，在26號墩處設臨時錨固裝置。

3）架梁吊機調頭反向移至A3節點，于該處將邊跨剩余的A2鋼梁、A1節間架設到位，25號墩在抄墊后于該處設臨時錨固裝置，以防架設到位的鋼梁發生橫向移動。

4）回正架梁吊機，移動至A9節點并完成剩余次邊跨鋼梁懸臂的架設作業。

5）鋼梁起頂，拆除E2~E7節點的臨時支墩，微調鋼絞線，檢查25號、26號墩鋼梁支撐的位置，確保無誤。按照與前述類似的思路，完成南沙側邊跨平弦鋼梁架設作業。

3.2 主墩鋼梁雙懸臂架設

根據待安裝的構件配置作業設備，順利將構件安裝到位，例如，用70 t爬坡架梁吊機架設主墩中跨側鋼梁，用250 t大型浮吊和墩旁托架完成邊跨側的架設作業。中跨側拱肋架設56 m，至S26節點停止；邊跨側鋼梁架設80 m，至A16節點停止；主桁架設70 m，至A27節點停止。具體作業流程如下：

1）于主墩27號、28號墩旁搭設墩旁托架，配置正式支座，由托架和支座支承鋼梁，開始架設墩頂節間鋼梁主桁A21~A23和拱肋S21~S23，架設期間加強對鋼梁線形的檢測與調整，做到準確到位。

2）27號墩邊跨側托架的臨時支點頂梁21 mm，中跨側臨時支點落梁21 mm，鋼梁預頂落結束后若確認位置無誤則隨即采取鎖定措施，維持鋼梁的穩定性，以防鋼梁發生橫、縱、豎向的移動。

3）于鋼梁拱肋上弦S22~S23處布設70 t爬坡架梁吊機，中跨側向中跨方向架設4個節間主桁鋼梁A23~A27和拱肋鋼梁S23~S26；邊跨側架設的是主桁A21~A16和拱肋S21～S16，架設設備采用250 t大型浮吊。主跨雙懸臂拼裝時，由專員在現場指揮，協同控制兩懸臂端的重量，維持平穩狀態[2]。

3.3 合龍口位移狀態的調整

首段鋼梁拼裝成型后，將主墩鋼梁頂落，轉至指定位置并鎖定；邊跨側鋼梁在合龍前頂落并縱移到位。按照如下方法精細作業，調整邊跨合龍口的姿態：

1）頂落量的控制。27號主墩鋼梁邊跨側起頂量和中跨側下落量均為21 mm；28號主墩鋼梁邊跨側按照46 mm的要求完成起頂和下落作業。經過起頂和下落后，檢測鋼梁的姿態，若無誤則隨即鎖定，保證鋼梁的穩定性，避免后續出現移動。

2）豎向高差及端面轉角的調整。鋼梁合龍口的豎向高差須在10 mm以內，調整作業聯合采用邊墩、輔助墩頂、落梁的方式進行；隨后微調25號、31號墩落梁300 mm，26號、29號墩分別起頂153 mm、421 mm。

3）軸線偏差的調整。分粗調、微調兩個階段進行調整，直至軸線偏差得到有效控制，具體而言，橫移粗調用橫向千斤頂完成，再用橫向頂拉裝置微調。

4）縱向間隙的調整。水平縱移利用水平千斤頂完成，25號、26號墩縱移78 mm，29~31號墩縱移135 mm，隨后利用縱向頂拉裝置精細化調整，直至誤差在許可范圍內為止。

3.4 鋼梁合龍的流程及要點

分下弦桿、斜腹桿、上弦桿幾部分考慮，根據穩定性和準確性的要求采取合適的合龍方法，具體做如下分析：

1）下弦桿的合龍。下弦合龍桿件E15~E16與邊跨側鋼梁E15節點連接，為維持連接的穩定性，打設50%沖釘和30%高強度螺栓。經過對鋼梁的調整后使偏差不超過10 mm，待溫度穩定后做精細化的調整，直至偏差在0.5 mm以內為止，此時打入圓孔鋼銷，完成連接處理。

2）斜腹桿的合龍。斜腹桿E15~A16與邊跨側鋼梁E15節點連接，依然按照與下弦桿合龍相同的方式打設沖釘和高強度螺栓，以便固定。上弦合龍桿安裝到位后，調整位置，確認無誤后采取連接措施。

3）上弦桿的合龍。上弦合龍桿件A15~A16連接至邊跨側鋼梁A15節點，為維持穩定采取補足50%沖釘和30%高強度螺栓的方法。根據鋼梁間隙和高差檢測結果，用頂拉調整設備做細微的調整，偏差被控制在0.5 mm以內時，打設圓孔鋼銷以便固定。

4 中跨合龍技術

4.1 抗傾覆壓重設計

懸臂施工過程中可能存在較大的傾覆力矩，易影響懸臂的穩定性，導致安裝質量變差，甚至誘發安全事故。為此，用鋼筋混凝土塊進行壓重，單重有26 kN（2.6 t）、39 kN（3.9 t）兩種規格供選擇，布設位置安排在三主桁橋面上方。萬頃沙側25號墩頂中線沿鋼梁跨中方向布置長36 m的壓重36 MN（3 600 t），26號墩以及南沙側29號墩分別沿著墩頂中線向兩側布置長12 m、18 m的壓重，總壓重分別為22.5 MN（2 250 t）、36 MN（3 600 t），30號墩頂中線沿邊跨跨中方向布置36 m壓重，總壓重18 MN（1 800 t），按照前述方法完成各部位的壓重布置作業后，保證吊索塔架垂直度偏差≤1/1 000，同時合龍過程中最大懸臂階段抗傾覆系數≥1.5，在此前提下可維持結構的穩定性，保證施工安全[3]。

4.2 微調裝置的設計

在拱肋與主梁合龍口設置微調裝置，用于調整鋼梁合龍口的間距，具體如圖2所示。微調裝置的組成包含千斤頂、鋼絞線、牛腿及錨固裝置，調整幅度為15 mm，通過對微調裝置的合理應用后，能夠促進箱梁的主動合龍，避免長時間等待溫度變化的情況。微調裝置的材質采用Q345C鋼，用全熔透焊接工藝連接至箱梁腹板頂板，維持裝置的穩定性。拱肋與主梁合龍口施工過程中，將微調裝置布設在每根弦桿上、下翼緣板處，每套微調裝置適配的是1臺250 t千斤頂。拱肋與主梁合龍口所需的微調裝置總量為12套，由專員精細化操作，達到多點同步合龍微調的效果。

圖3 合龍口微調裝置

4.3 拱肋合龍

上、下拱肋合龍桿件安裝到位后，利用26號、29號墩頂的頂、落梁裝置對合龍口高差與軸線加以調整，根據“杠桿原理”調整拱肋合龍口的高差，其中將27號、28號墩作為支點。在26號、29號墩分別落梁0.05 m、0.07 m，消除原本南沙側拱肋與萬頃沙側的0.02 m高差。在確認拱肋的高差得到有效的控制后，于27號墩三桁結構底部設縱向頂推裝置，施加16 380 kN的頂升力，完成上、下拱肋多點同步對位操作，與此同時，將拱肋合龍口的間距減小至0.02 m。經過一系列的調整后，將各處偏差控制在工程許可的范圍內，達到合龍鎖定的基本條件。

4.4 主梁合龍

拱肋合龍后，進入主梁合龍環節，用27號墩頂支座的頂推裝置施加頂升力，在力的推動作用下頂推位移0.05 m，頂推后檢查合龍口里程差，若實測結果顯示里程偏差減小至0.015 m時，進一步檢測合龍口轉角、高差及里程差，根據實測結果做細微的調整，保證各部分偏差均被控制在許可范圍內。對于合龍口桿件的豎向高差、轉角與里程差，采取釋放吊桿索力和微調裝置組合的方法做細致的調節，以便達到合龍鎖定的條件。

4.5 合龍口鎖定

鋼梁中跨的合龍過程中，為提升可控性，在腹板拼接板、合龍口桿件腹板處分別布設φ80 mm、φ30 mm的圓孔，構成合龍鉸。施工人員按照計劃將合龍桿件吊裝到位，吊裝過程中操作人員嚴格聽從指揮，控制吊裝姿態與吊裝幅度，保證吊裝精準到位。連接邊跨側接頭，暫時對腹板拼接板做臨時固定處理，使其初步保持穩定，隨后根據現場環境采取精細化調整措施，例如，夜間22:00時現場環境溫度相對穩定，對合龍的影響較小，借助此時機用微調裝置對拱肋合龍口的間距進行調整，使該間距穩定在合理的范圍內。合龍口腹板拼接板向邊跨側移動，借助此調整措施消除鋼桁梁桿件栓孔的位置誤差，經過調整后使臨時銷孔保持重合，此時開始對合龍口進行鎖定，即聯合采用“打入銷釘、安裝50%沖釘、30%高強度螺栓”的方法，通過多類設施的應用，保證鎖定后的結構有足夠的穩定性。合龍口桿件鎖定到位后，將27號墩縱向限位解除，賦予墩結構適量的靈活性，以便使結構適應溫度變化，減小溫度應力對結構產生的不良影響。

5 結語

綜上所述，鋼桁梁橋結構以其受力好、質量輕、滿足較高強度和剛度要求等優點，被廣泛應用于橋梁工程中。本文以具體工程為實例，詳細探討了大橋建設中的主橋鋼梁架設施工工藝要點，以提升橋梁工程鋼梁施工的質量，保障橋梁運營的安全性，創造更多的施工效益。