困難條件下鋼箱梁跨航道架設施工技術研究

包義鍇 BAO Yi-kai

（中鐵二十五局集團第二工程有限公司，南京 210046）

1 工程概況

荊長大道（振華西路-余杭塘路段）提升改建工程位于杭州市余杭塘區與西湖區交界處，北起振華西路，南至余杭塘路，沿線分別與振華西路、湖杭高鐵、靈長路、余杭塘河、滕家村路等交叉，是杭州市亞運會保通項目之一，余杭塘河人非拼寬右線橋作為重難點工程上跨限制性6 級航道余杭塘河（河面寬約30m，最大水深7m），該設計為連續鋼箱梁。

右線跨徑（41.5+64+41.5）m 連續變截面鋼箱梁，重量522t；橋梁寬度6.55m，梁高1.9～3.4m，該橋橫坡2%，最大縱坡3.5%。主跨連續鋼箱梁結構，鋼箱梁梁高190～340cm，挑臂長150cm，接近端橫梁位置設置漸變段與4.2m 現澆梁挑臂統一100cm，鋼箱梁頂板厚16mm，邊跨底板20mm，腹板12mm，中墩范圍內頂底板局部加厚，頂板加厚到20mm，底板加厚到30mm，中跨底板25mm，端橫梁及中橫梁橫隔板20mm。

2 方案比選

①河道中設置臨時支撐方案。1）梁段可按一般條件劃分、制作和吊裝，施工方式簡單、快捷、安全、經濟；2）鋼箱梁主跨跨越內河限制性6 級通航河道，不允許河道中設置臨時支撐阻斷通航。

②鋼箱梁現場拼裝整體吊裝方案。根據運輸條件在生產制造廠家將梁段分段后運輸至施工現場，再根據跨越河道的最小長度在河道駁砍位置設置臨時支墩，然后將運輸至現場的梁段根據跨越長度整體拼裝焊接后運輸至主橋，在河道兩側通過雙機抬吊的方式吊裝至施工部位；1）現場需設置臨時拼裝場地及臨時拼裝臺座，場地需考慮拼裝焊接后整體梁長的吊裝及上路運輸條件；2）大節段鋼箱梁轉運、吊裝（雙機抬吊）安全風險高；3）大節段鋼箱梁運輸至主橋位置架設，需對主橋承載能力進行復核；4）主線橋已開放交通，需辦理相關占道施工方案及交警審批手續，吊裝過程交通管控難度較大。

③懸吊法施工方案。利用三角或者菱形桁架設置后錨點、前吊點、導軌、滑梁懸吊施工；1）需對懸吊施工力學模型進行計算，設計定制懸吊施工設備，一次性周轉，經濟性差；2）該工藝尚未有成熟的應用案例，僅參照掛籃法現澆箱梁類比方法，安全性及穩定性未知，需進一步進行論證，方案論證時間長，且不一定可行；3）若工藝可行，根據該工藝施工特點，梁段將分為更小節段進行拼裝和焊接，設置的環縫及焊縫將成倍增長，且平整度控制難度大。

④頂推法工藝施工方案。1）鋼箱梁跨河段為變截面曲線梁，頂推千斤頂高程及平面轉換體系復雜多變；2）頂推需根據現場條件單獨設置頂推臨時支墩，邊跨涉既有道路，布置條件受限；3）頂推法施工經濟性差，施工周期長，無法滿足業主有關工期的要求。

綜合上述四種方案類比，選取第二種方案更符合現場實際施工情況。

3 施工思路

橋梁主跨上部結構采用兩臺500 噸汽車吊施工，主跨鋼箱梁下方為航道通航水域，若鋼箱梁墜落則有可能造成下方過往船只受損，施工期間需進行封閉航道管制。因此涉通航河道作業，架設施工需要考慮的必然因素如下：

①河道需保證正常通航需求。現狀河道較窄，僅滿足單只渣土運輸船通行，河內插打臨時管樁勢必影響通航。

②臨時支墩設置及吊機站位需考慮距離河道駁坎存在一定的安全距離，防止基礎受力，駁坎垮塌，造成鋼箱梁傾覆。

③河內設置臨時支墩方案不可行，則考慮跨河段整體吊裝方案：考慮臨時支墩位置最優解，跨河段整體梁長長達55m，梁重高達152 噸；考慮現有吊裝設備性能，不具備一側吊裝條件。

④跨余杭塘河主線橋已施工完成具備通車條件，可夜間臨時封道，將涉河梁段整體通過梁車運輸至主線橋，雙機抬吊至架設部位。

⑤考慮到梁段上路運輸，需將該處梁段分為3 段，運至施工現場整體拼裝焊接后運至架設部位。

結合必然因素考慮，現場施工思路應為：

①鋼箱梁分段制作，依據現場施工進度安排依次將鋼梁運輸至現場。

②在鋼箱梁下面設置臨時支撐。

③現場鋼箱梁（節段3、節段4、節段5）采用300 噸汽車吊在存梁場內進行現場拼裝，使得整個箱室拼成整根，其余鋼箱梁單節段直接進行吊裝。

④使用汽車吊將拼裝節段抬吊至運梁車上進行二次倒運，最后在橋梁安裝位置采用兩臺500 噸汽車吊抬吊安裝（圖1）。

圖1 500t 汽車吊位置圖

⑤完成整橋連接焊縫焊接，鋼箱梁橋位施工完成。

4 關鍵施工技術

4.1 設置臨時支撐（圖2）

圖2 臨時支撐立面圖

①鋼箱梁沿縱向分成了9 段，在縱向分段位置設置一組臨時支撐，跨河處不設置臨時支撐，整橋設置6 組臨時支撐。

②每組臨時支撐包括1 榀2×2m 格構柱和雙拼HN400×200 頂部分配梁、HW200×200 調節柱和下部的1組混凝土擴大基礎，格構柱與分配梁、調節柱通過焊接連接。

在安裝時，首先將預埋件和支撐架連接，再將預埋件預埋在砼基座中，從而可以將支撐架立起，再將分配梁安裝在支撐架上，最后將調節件安裝在分配梁上，施工時，起吊鋼箱梁，將鋼箱梁起吊放置在調節件上，待鋼箱梁焊接完畢后，再將調節件切割，并從分配梁上取下，再將支撐架與預埋件進行切割，這樣可以將支撐架完整的分離下來，這樣支撐架可以重復使用，有利于減少對材料的浪費，節約成本。

③獨立基礎平面尺寸為3.5m×3.5m，獨立基礎高度為550mm，里面布置上下兩層14@200 鋼筋網片，頂面預埋件用于與鋼柱底板焊接連接。鋼砼基礎采用C30 混凝土進行澆筑。

澆筑砼基座時，將螺紋鋼筋插入砼基座內，同時將連接板澆筑在砼基座的表面，這樣可以將支撐桿固定在砼基座上，這也可以穩固的支撐鋼箱梁，當需要拆卸時，將連接板和支撐桿切割，即可將支撐桿和砼基座分開，有利于重復使用支撐桿，節約材料。

4.2 鋼箱梁節段拼裝

①為提高工作效率便于施工，采取分次拼裝。預先拼裝的節段3、節段4、節段5，其總長度達到53.63m,無法直接運輸至現場施工，需分段運輸到拼裝場地，在場地內完成現場拼裝，然后再用運梁小車倒運至安裝位置臨近的已完工橋面上，最后使用兩臺汽車吊抬吊安裝就位。

②胎架設置。胎架主梁采用HN400*200 的型鋼，主梁上部立設HN400*200 的型鋼作為調節段，用以調整鋼梁的線性、標高等，胎架主梁邊側立設擋板，目的是防止胎架主梁的傾覆。

4.3 鋼箱梁吊裝

①在場地拼裝完成后用運梁車運送至荊長大道主線橋上，采用兩臺500 噸汽車吊進行抬吊，雙機抬吊時，起重設備應進行合理的負荷分配，構件重量不得超過兩臺起重設備額定起重量總和的75%，單臺起重設備的負荷量不得超過額定起重量的80%[1，2]。

根據分段可知，整體重量約為152 噸，500 噸汽車吊，采用36.9m 主臂，在14m 作業半徑時，額定起重量為104噸，104*2*75%=156 噸≥152 噸，同時108*80%=86.4 噸≥152/2=76 噸，滿足吊裝要求。

②吊耳設置。考慮吊裝時構件重量及構件受力時力的傳遞，吊耳設置在頂板、腹板與內部橫隔板相交處，使頂板所受到的力通過腹板和內隔板傳遞到下底板，保證構件的安全吊裝[3]。對于余杭塘河人非拼寬橋鋼箱梁雙機抬吊，汽車吊單機吊裝采用4 點吊，吊耳在從端部向內約1250mm位置支座隔板位置設置，汽車吊單機吊裝采用4 點吊。

4.4 鋼箱梁定位調整

①限位設置。鋼箱梁吊裝按照預定位置精準就位，相鄰梁段高程誤差不大于2mm，同時兼顧預拱度、橫坡設置及平面相對位置偏差控制。吊裝前，根據設計標高及結構尺寸對設置于臨時支撐結構上方的調節型鋼進行修割，并設置封頭板及鋼板擋塊，確保調節型鋼的整體剛度及限位準確。吊裝時，在梁體底部相對應位置做出與之相匹配的標記，吊裝過程緩慢落梁至支撐面上方約50cm 左右，施工人員根據預先設置的標記進一步指揮吊機完成初步定位，確保各支點著力可靠，完成初步連接固定后落鉤。

②豎向糾偏。鋼梁吊裝至指定位置后，往往與設計存在一定偏差，需對相鄰梁段進行微調，主要調整參數指標有：平面位置、相對標高、預設拱度、橫坡大小等，要求各平面位置錯縫及板面高差符合設計及相關規范要求。按照影響整體及約束程度從大到小進行調整，優先保證腹板及頂板交界處高差及環口符合要求，最后進行挑臂的調整。可采用千斤頂壓平，碼板固定的方法完成精準匹配。

③橫向糾偏。鋼箱梁分塊或分節段吊裝就位后，往往存在一定偏差，塊體、節段平面錯縫，或拼接焊縫偏大或偏小的情況影響焊縫質量及成橋質量；中間拉棒由外接鋼套筒及內接絲扣組成，鋼套筒上開孔。當焊縫間距較小時，通過鋼棒插入開孔口上揚，使得絲扣外滑動，使得固定梁段產生水平推力將未固定梁段向外或向前推移；當焊縫間距較大時，通過鋼棒插入開孔口下壓，使得絲扣向鋼套筒內部滑動，使得固定梁段產生水平拉力將未固定梁段向內或向后拉動。從而達到焊縫寬度精調的目的。該裝置可對預架設梁段或塊體通過拉結原理進行微調，從而確保梁段或塊體間焊縫平面精準對接、焊縫寬度滿足設計及規范要求。

5 結束語

①通過設置臨時支架和場地拼裝，有效解決施工期間不間斷通航因素，也降低了支架成本，有顯著的經濟效益。②鋼箱梁梁體結構大，需同時兼顧河道通航對梁體進行合理分解，確保構件能從生產廠家運輸至施工現場，傳統鋼箱梁臨時支撐系統笨重，周轉使用效率低下，在搭設和拆除過程中造成較大物料消耗，鑒于該情況，提出“梁體分解運輸+現場定位組裝+支架系統設計+梁段整體吊裝”施工工藝，較大程度提高了梁體構件現場定位組拼精度控制和跨河道鋼箱梁梁體架設效率，有效解決了鋼箱梁跨河道對交通的影響程度和社會影響。本工程于2023 年4 月5 日完成架設。