鋼箱梁分段支架吊裝施工技術分析

常鐘德

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京 100043）

0 引言

隨著我國經濟的快速增長，交通運輸業也有了很大發展。鋼結構具有自重輕、強度高、抗震性能好等特點，被廣泛應用于高速公路和城市道路建設中。為了確保鋼箱梁吊裝的施工質量，中鐵二十二局集團第二工程有限公司與山西華路祥交通科技有限公司合作，通過借鑒多個工程實例的實施經驗，結合太原市濱河東路南延二期工程鋼橋分段吊裝施工，對鋼梁吊裝施工技術進行了多次試驗、論證，總結、掌握了一套“鋼梁吊裝關鍵技術”，為進一步規范、完善鋼梁吊裝的施工提供了借鑒經驗。

1 工程概況

太原市濱河東路南延起點迎賓路，終點為文源路，設計起點為K0+000，設計終點為K15+770.289，設計長度為15770.289m；施工起點為K0+119.323 及K0+137.355，施工終點為K15+804.097。其中，二標段橫跨小牛線為30+40+30m 跨徑鋼箱梁、橫跨大王線為30+43+30m 跨徑鋼箱梁，共計兩聯。采用等截面鋼箱梁，梁高2m，鋼箱梁橋面寬度為23.3m，采用單箱五室結構，腹板全部為直腹板，箱梁頂板翼緣懸挑臂長3.5m。橫跨小牛線箱梁底板至承臺頂面最大距離約為9m，橫跨大王線箱梁底板至承臺頂面最大距離約為6m。該工程中跨最大距離為43m，鋼箱梁采用分段支架安裝法，長度最長為18m。

2 技術參數要求

2.1 材料要求

2.1.1 鋼材

主梁鋼材均采用Q345qD，附屬結構采用Q235 級鋼，Q345qD 鋼材性能必須符合《橋梁用結構鋼》（GB/T 714-2015）和《低合金高強度結構鋼》（GB/T 591-2018）的要求，Q235 鋼材性能必須符合《碳素結構鋼》GB/T700-2006）的要求。

2.1.2 焊材

焊材應與母材匹配，型號及規格根據焊接工藝確定。焊材應符合以下要求：

（1）手工焊用焊條應符合《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》（GB/T 5117-2012）、《熱強鋼焊條》（GB/T 5118-2012）的規定。

（2）CO2氣體保護焊用實芯焊絲應符合《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》（GB/T 8110-2008）的規定、藥芯焊絲應符合《非合金鋼及細晶粒鋼藥芯焊絲》（GB/T 10045-2018）的規定，CO2氣體保護焊的氣體純度應不小于99.5%。

（3）埋弧焊用焊絲和焊劑應符合《熔化焊用鋼絲》（GB/T 14957-1994）、《埋弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲、藥芯焊絲及焊絲-焊劑組合分類要求（GB/T 5293-2018）、《埋弧焊用熱強鋼實心焊絲、藥芯焊絲和焊絲-焊劑組合分類要求》（GB/T 12470-2018）的規定[1]。

2.1.3 涂裝材料

鋼結構外表面防腐：無機富鋅底漆1道/75μm+環氧封閉底漆1道/25μm+環氧云鐵中間漆2道/2×80μm+氟碳面漆（廠內）1 道/40μm+氟碳面漆（工廠/工地）1 道/40μm，總干膜厚度（涂層）：340μm。

鋼結構內表面防腐：環氧富鋅底漆1道/50μm+環氧云鐵中間漆1 道/80μm+環氧（厚漿）漆（淺色）2 道/2×75μm，總干膜厚度（涂層）：280μm。

鋼橋面防腐：環氧富鋅底漆1道/80μm，總干膜厚度（涂層）：80μm。

2.2 技術要求

2.2.1 節段劃分原則

在進行節段劃分時，應確保鋼結構的整體性，利于鋼箱梁線形的控制。同時要考慮起重機的承載能力、運輸通道、現場施工情況等，在保證安全的基礎上，盡可能減少拼接段數和臨時支護數量。

2.2.2 節段劃分及規格、重量

（1）橫跨小牛線節段劃分。

橫跨小牛線鋼箱梁段軸線編號從19~22軸，為30m+40m+30m的三連跨結構，橋面寬23.5m，截面高度2m，橫坡為雙向2%，縱坡為單向0.3%。鋼箱梁整體采用焊接連接，分段位置頂板U肋采用高強螺栓連接。

鋼箱梁縱橋向劃分為7段，長度12.100~16.600m，橫橋向根據箱室腹板位置及上部輪跡線位置，共劃分為4個箱室單元和2個挑臂單元，箱式寬度從3.675~4.875m不等；挑臂單元寬度約3.5m；鋼箱梁共分為28個箱室單元和14個挑臂單元，箱體最重節段為55.963t，位于第五排箱體靠東側最后一段。

（2）橫跨大王線節段劃分。

橫跨大王線鋼箱梁段軸線編號從0 軸~3 軸，為30m+43m+30m 的三連跨結構，橋面寬23.5m，截面高度2m，橫坡為雙向2%，縱坡為雙向2.106%/2.202%。鋼箱梁整體采用焊接連接，分段位置頂板U肋采用高強螺栓連接。

鋼箱梁縱橋向劃分為7段，長度12.100~18.600m，橫橋向根據箱室腹板位置及上部輪跡線位置，共劃分為4個箱室單元和2個挑臂單元，箱式寬度從3.675~4.875m不等；挑臂單元寬度約3.5m；鋼箱梁共分為28個箱室單元和14個挑臂單元，箱體最重節段為59.560t，位于第三排箱體靠東側最后一段。

2.2.3 單元件劃分

鋼箱梁單元件分為頂板單元件、底板單元件、橫隔板單元件、腹板單元件、懸挑單元件，劃分示意圖如圖1所示。

圖1 鋼箱梁單元件

2.2.4 臨時支架及基礎設計

對于重型結構，為保證施工質量，臨時支撐應采用大截面鋼管格構式支架，以保證支撐的剛度和承載力。不同支架的高度、受力情況不同，桿件截面要通過受力分析來確定，并且要達到規范要求的安全系數。臨時支架不進行預壓，到設計標高后根據現場實測標高進行調整[2]。

該工程鋼箱梁為單箱五室結構，腹板間距全部為3260mm，橫橋向分為2 個挑臂單元和4 個箱體單元，箱體單元底板寬度分別為4345mm、3375mm、4475mm、4105mm 4個尺寸，分段后平均重量為17.824~115.2t不等。根據箱體結構類型及箱梁分段原則，該工程支架采用2000mm×3000mm的四管矩形截面支架，主管規格采用Ф273×7焊管，橫綴條采用2[16槽鋼，斜綴條采用[16單槽鋼，橫橋向每排支架由3組獨立四管支架組成，每組支架之間利用單槽鋼進行連接，分配梁采用HW350×350 通長設置于3 組支架上部，使每排支架形成一個獨立整體，如圖2所示。

圖2 臨時支架圖

3 鋼箱梁分段支架施工方法與技術控制要點

3.1 鋼箱梁運輸

鋼箱梁的運輸道路：跨小牛線與大王線鋼箱梁節段均由中冶天工鋼構容器廠出發，途徑大同路、濱河西路、小牛線進入橋址安裝現場。

鋼箱梁節段最大寬度為4.875m，長度最長為18.6m，高度從地面至構件頂不超4.5m；根據梁段規格及運輸路線的通行條件，結合施工現場進度、運輸道路、運輸里程等因素，鋼箱梁采用重型牽引車掛車機組運載，根據構件重量選擇牽引車，保證每軸重量不超過18t。

3.2 鋼箱梁安裝方案及控制要點

3.2.1 臨時支架安裝

該工程采用每排支架均由3組四管矩形支架組合而成，支架上部設置通長分配梁，支架之間進行相互聯系形成穩定整體。

（1）臨時支架安裝流程：地基硬化處理→立柱安裝→分配梁安裝→調節立柱及砂箱安裝。

（2）臨時支架安裝要點：為了增加臨時支架的穩定性，需提前預埋鋼板，然后劃出支架安裝控制線，擺放臨時支架，通過底板開孔與預留鋼筋進行焊接，固定臨時支架[3]，如圖3所示。

圖3 臨時支架安裝

（3）標高調節裝置的安裝：根據鋼箱梁結構特點及施工現場情況，采用梁段接口位置搭設臨時支架。臨時支架與鋼箱梁之間設置焊管用于調整標高。

3.2.2 鋼箱梁吊裝

為最大限度優化安裝工期，保證跨路期間臨時封閉時間最短，整聯鋼箱梁采用雙點切入，三向安裝的方式，以保證整聯鋼箱梁快速成型。橫跨小牛線鋼箱梁安裝時，首先安裝20號墩上部一排鋼箱梁，然后由20號墩分別向19號墩與21號墩進行安裝，同時可以安裝22號墩一排鋼箱梁，最后在21號墩與22號墩中間合龍。橫跨大王線鋼箱梁安裝順序與橫跨小牛線鋼箱梁相同，此處不再進行闡述。

單排鋼箱梁分為4個箱體節段和2個挑臂節段，每個單排安裝順序為：第一步，由西向東先安裝兩個箱體節段；第二步，安裝西側一個挑臂節段；第三步，由西向東安裝剩余兩個箱體節段及東側挑臂節段。

3.2.3 挑臂單元吊裝固定

挑臂單元進行橋位安裝時，在不摘吊鉤的情況下對挑臂節段平面位置、橫坡及高程進行微調，微調到位后利用橋面碼板完成與主體鋼箱梁的固定，碼板間距約400mm，碼板固定完成后，即可摘除吊鉤。利用活動焊接平臺進行橋位焊接。鋼結構焊縫主要有全焊透坡口焊縫、部分焊透坡口焊縫以及普通角焊縫等形式。

3.3 鋼箱梁焊接

梁段的焊接順序為：梁段內、外腹板對接→梁段底板的對接→梁段頂板的對接→梁段橫隔板的對接→底板U肋的嵌補對接→底板U型肋的嵌補角接→腹板加勁肋的嵌補對接→腹板加勁肋的嵌補角接→頂板U 肋的嵌補對接→頂板U 肋的嵌補角接。工地梁段對接接頭應做成階梯形，頂板與腹板對接焊縫、腹板與底板對接焊縫之間距離需大于200mm，且頂板與底板焊縫需設置在腹板焊縫的兩側。

3.4 焊縫檢測

鋼箱梁頂板、底板、腹板之間的連接焊縫，所有縱向對接焊縫，厚度大于16mm的橫隔板及挑梁鋼板與鋼箱頂板、底板、腹板之間的連接焊縫，支點加勁板與相應橫隔板之間的連接焊縫為I級焊縫；其余為Ⅱ級焊縫。焊縫的外形尺寸、質量等級及缺陷分級等應符合施工要求，如有缺陷需返修。

3.5 高強螺栓連接

該工程U型肋采用高強螺栓連接，高強度螺栓均采用摩擦型連接，一個10.9級高強度螺栓的預拉力P(kN)：在高強度螺栓連接范圍內，構件接觸面采用噴砂（丸）處理，要求抗滑移系數0.50。工廠應進行抗滑移系數試驗，安裝時進行復驗。高強度螺栓應自由穿入螺栓孔。高強度螺栓孔應采用機鉆成孔，不得采用氣割擴孔。螺栓連接板材料與較高母材相同。高強度大六角頭螺栓連接副、扭剪型高強度螺栓連接副出廠時應分別隨箱帶有扭矩系數和預拉力的檢驗報告[4]。

3.6 鋼箱梁涂裝

橋梁鋼結構的涂裝分為工廠涂裝和工地涂裝，應盡可能減少工地涂裝工作量。箱形構件的內表面涂裝應在工廠施工，構件外表面的底漆、中間漆應在工廠施工，外表面面漆除最后一道面漆在工地施工外，其余面漆宜在工廠施工。工地焊接的焊縫區域，焊縫兩側各100mm范圍在工廠不做涂裝，噴砂后用膠帶保護，工地焊接完成后，按其所在部位涂裝要求在工地修補各涂層。

鋼板進行噴砂除銹及表面粗化處理：鋼板除銹等級應達到GB8923.1-2011 標準的SA2.5 級，清潔后鋼板表面的粗糙度應達到RZ40~80μm。噴砂除銹后應及時進行噴漆工序（間隔時間≤4h）。噴漆工序應在工廠進行，兩層底漆，一層面漆，每層漆標準膜厚25μm。涂裝前應對可能積水的縫隙進行添封。前次涂層達到觸干狀態后才能進行再涂，涂層表面應保持潔凈、干燥，根據實際情況可現場局部噴涂補漆，噴漆采用無氣噴涂噴槍施工，每次施工后必須及時清洗工具，使用低閃點溶劑（二甲苯、甲苯、丙酮）清洗噴槍和相關器具。

3.7 臨時支架拆除

3.7.1 支架的卸載

支架上荷載的卸載至少分3 次進行，第1 次卸載10mm，第2 次卸載20mm，第3 次卸載20mm；以此類推，直至支架支撐與鋼箱梁分離為止。卸載遵循由遠到近的原則，先從遠離支座位置開始卸載，最后卸載支座位置[5]。

每聯分為3 跨，卸載按照先中跨后邊跨的原則進行單跨卸載，每跨均由跨中向支座位置進行卸載，跨中兩排支架各安排3人，將每組支架上部的4個支點先切除3 個，每組支架留1 個支點，然后利用千斤頂配合按照“A”條進行卸載。每跨卸載完成后，需保證永久支座均勻受力。

3.7.2 支架的拆卸

先將臨時支架標高凳割除，預留出支架與箱體之間約300mm的間隙，再利用1臺25t汽車吊于支架一側，用較短的≥Ф16mm的鋼絲繩捆綁于支架上，且捆綁點略高于支架重心，以此保證吊車臂頭上部有足夠的空間，然后將支架平行移出鋼箱梁垂直投影范圍，再利用吊車將支架放倒，進行存放或運輸。

4 結束語

高架橋鋼結構因其施工周期短、對交通影響小、成本低、環保等優點被廣泛應用。太原市濱河東路兩聯鋼箱梁通過科學分段、相應吊裝設備及輔助設施的合理應用，現場鋼箱梁施工線形得到了很好的控制。現場對橋面軸線和標高進行復測，其相關數據均符合設計要求。