跨越運營地鐵鋼箱梁懸拼工藝技術分析
——以文忠路高架橋鋼箱梁安裝為例

楊海峰，錢葉琳 （安徽建工路港建設集團有限公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

城市交通的立體化建設進程中，地鐵線路與市政高架橋空間交匯等情況時有發生，處理好地鐵線路與市政高架橋的相互關系是施工重難點。新建橋梁架設過程對周邊土體的擾動可能會對鄰近軌道運營帶來安全隱患，而傳統橋梁施工所采用的支架法存在人工投入大、施工效率慢、質量安全管控不確定等問題，很難適應運營地鐵上方架設橋梁對施工安全的需求。

針對上述施工問題，本文以文忠路項目為例，針對在運營地鐵上鋼箱梁懸拼安裝施工開展技術研究，該技術具有可操作性強、質量可靠、精度高、施工進度快、對地基承載力要求低等特點，取得了較高的經濟效益和社會效益。

2 工程概況

文忠路南起包公大道，北至育秀路，主線高架橋長度2.292km，互通匝道長度4.193km，改造長度1.850km，包含三座天橋。主線第11 聯主線上跨天水路口，28#～29#墩上跨地鐵站通風亭，29#～30#墩之間間距58m，總長度192m。

第11 聯鋼箱梁為正交異型板結構，由頂板、底板、中腹板、邊腹板、U 肋以及I 肋組成。鋼箱梁梁高為（L/20～L/22）m，頂板設橫坡。根據受力和剛度過渡要求，鋼箱梁在不同區段采用不同的板厚，頂板板厚16mm，底板板厚20～36mm，腹板板厚16～36mm。U 肋高280mm，頂口寬300mm，板厚8mm。標準節段每隔3m 設置一道單板式橫隔板，兩道單板式橫隔板間插入一道框架式隔板。鋼箱梁高度為2.2～4.2m，其中位于橋墩位置處的鋼箱梁高度達4.2m，主線聯段鋼箱梁頂板橫坡2%、縱坡2.5%。

3 技術特點

懸拼工藝施工效率高、精度高，人員、材料、設備總體投入少。減少混凝土罐車、泵車起重吊車等設備資源投入，無需進行模板安拆，具有顯著的經濟效益。

將箱梁沿縱軸線方向劃分多個節段，梁廠預制和試拼裝，合格后運送至施工現場，操作方便；將大跨度梁體化整為零，拼裝機作用在地面荷載小，對周邊土壤及地下構筑物擾動小。

梁廠預制鋼梁質量更可靠，節段箱梁尺寸較小、重量較輕、便于運輸，拼裝快捷，能有效縮短工期，降低造價；施工精度高，線性控制更美觀；具有噪聲小、污染低及安全性高等特點，社會效益明顯。

全程信息化、數字化、智能化管控。對鋼梁節段吊裝拼接、臨時構件安裝、梁體體系轉換等全過程數據上傳至系統，對施工中不符合設計參數的數據予以預警，有效保障自身作業及運營地鐵安全。

4 適用范圍

適用于施工場地受限、橋梁跨度大、線形要求高，既有軌道交通上方的橋梁架設施工。

5 工藝原理

施工工藝主要從各生產環節與整體工序流程出發，利用MIDAS 數值模擬和BIM 虛擬施工技術，通過虛擬動畫模擬施工工序，對施工工序分別進行精細化管理、多視角觀測。通過構建虛擬施工模型，預測懸拼過程中構件間碰撞沖突可能產生的風險，判斷構件空間位置合理性，進而優化調整過程碰撞點。

懸拼施工前在被吊件上布置兩組承重梁，在就位后利用承重梁焊接將被吊箱室與就位后的箱梁固定牢靠。施工時用吊機將箱梁吊裝就位后不松鉤，依次對吊裝節段頂板與已安裝節段的頂板、底板以及兩側腹板的臨時連接件進行強迫連接，并對箱梁間的接縫進行初調。

初調后再由鉚工精確調整，確保接縫間隙達到設計標準。接著焊接碼板保持既定位置再焊接，考慮到節段間的安裝誤差，為方便現場調節安裝，部分節段鋼箱梁在長度方向預留50～100mm 間隙。待測量符合要求后方可進行鋼箱梁焊接。

焊接時環口位置連接采用雙拼型鋼，與鋼箱梁面板焊接，腹板和底板采用碼板馬縫；環口位置固定后，依次焊接腹板、面板和底板，最后焊接嵌補U 肋和T肋。工裝及相連接的頂底腹板安裝完畢后，吊車鉤頭緩緩松鉤，同步進行鋼箱梁節段前端的下撓值監測，若出現偏差較大，及時停止松鉤，添加工裝予以糾偏。松鉤過程中，逐步減小載荷，并減小一次吊車的起重載荷，穩定5min，確保無異常，方可正式松鉤。

在懸拼過程中對起重機脫鉤前觀測、焊接后觀測、脫鉤后觀測、吊下節箱梁前觀測，同時實時監控懸拼節段的鋼梁下撓值及周邊土層位移、地鐵管片結構變形等，并上傳至信息系統。施工中不符合設計參數的數據及時予以預警，并全過程中與智能控制系統的指令相統一協作，保證作業時運營地鐵的穩定和安全運行。

6 工藝流程和操作要點

6.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

6.2 操作要點

6.2.1 施工準備

加工前對各組成部件進行放樣、確定加工的幾何尺寸等，對加工材料劃線和號料，隨后對部件進行下料切割，將切割的各部件焊接成單元件，最后將制作好的單元件轉運至存放地點，保證存放場地基礎滿足承載要求。

6.2.2 安裝拼裝支架

共布置10 組支架，主要用于吊裝兩側邊跨的鋼箱梁。支架底部根據方案要求進行硬化或鋪設路基板，站柱采用φ 273×8 或φ426×8 的螺栓焊管，連接系采用∠75×5 角鋼，上端分配梁采用HM440×300 及以上的型鋼（實際施工中該分配梁添加筋板進行加固處理），調節管采用φ219×6 的鋼管進行臨時支撐。

6.2.3 兩端配重鋼箱梁節段架設

在吊裝過程中，提前在地面劃出地鐵站上方的位置區域，并做出明顯標記、標識，避免起吊過程中吊車支腿或支架布置在地鐵車站站體上方的位置。同時由現場專職安全員負責監督管控，并在履帶吊工作區域內布置20mm 鋼板，避免履帶行走時造成原路面損壞。

兩側邊跨全部吊裝焊接完成后，拆除中跨之間的兩組臨時支架，使其與E、H 段鋼箱梁脫離開。同時檢查28#、29#橋墩位置上的鋼箱梁是否就位，確保鋼箱梁落在28#、29#球形支座上，方可進行中跨鋼箱梁的拼裝。

6.2.4 懸拼E箱梁的2～6#節段，并焊接成整體

各個節段鋼箱梁的拼裝順序為先中間后兩側。各個節段吊裝就位后及時進行找正，并臨時固定，待測量符合要求后方可進行鋼箱梁焊接，其焊接工藝及順序詳見工地焊接的內容要求。上述節段鋼箱梁極端采用懸拼工藝進行安裝，與邊跨鋼箱梁之間需連接牢固后，起重機方可松鉤。由于西側的圍擋影響履帶吊運行，在安裝外圍挑臂時，吊車位于橋位南側進行吊裝。

整個安裝過程需注意以下要求：①設置鋼箱梁標高及位置控制網，在中跨拼裝過程中時時監控，設置主要工序監測點，如起重機脫鉤前觀測、焊接后觀測、脫鉤后觀測、吊下節箱梁前觀測等，確保位置、高程與設計相一致，同時監控懸拼節段的鋼梁下撓值與設計要求是否一致；②提前在被吊件上布置兩組承重梁，在就位后利用承重梁焊接將被吊箱室與就位后的箱梁固定牢靠；③橋位下方進行可靠防護，采用鋼板與角鋼組合的框架防護罩圍住通風亭，避免焊渣、熔渣等雜物墜落（如風亭內）；④在焊接過程中，注意觀察吊車的地基及使用情況，松鉤前安排專人檢查，符合要求后方可松鉤。懸拼段用吊機吊裝就位后不松鉤，環口位置連接采用雙拼：440×300H型鋼做工裝，材質為Q355D，與鋼箱梁面板焊接。腹板和底板采用常規碼板馬縫，碼板尺寸為16mm×200mm×300mm，間距為300mm。環口位置固定后，先焊接腹板立焊，然后焊接面板和底板，最后焊接嵌補U 肋和T 肋，最后吊機松鉤。增加的工裝（雙拼工字鋼）應盡量靠近腹板，且避開對接焊縫的位置，以有利于鋼箱梁的組拼，并對懸拼的節段進行加固，確保滿足要求。

①在吊裝完4#鋼箱梁節段之后，兩側的3#、5#或2#、6#鋼箱梁節段可同時進行吊裝，并對稱拼裝、焊接；②在4#節段工裝布置完成以及相連接的頂底腹板安裝完畢之后，吊車鉤頭緩緩松鉤，同步進行4#鋼箱梁節段前端的下撓值監測，若出現偏差較大，及時停止松鉤并添加工裝以糾偏；③吊車鉤頭在松鉤過程中逐步減小載荷，并減小一次吊車的起重載荷，穩定5min，確保無異常后，方可正式松鉤。懸拼G 箱梁的2#～6#節段并焊接成整體。各個節段鋼箱梁的拼裝順序為先中間后兩側。各個節段吊裝就位后及時進行找正，并臨時固定，待測量符合要求后方可進行鋼箱梁焊接。

7 質量控制措施

7.1 鋼箱梁質量控制措施

起吊系統使用前應進行整體調試和演練，確保吊裝過程中所有油缸、油路、控制系統的正常運行。

計算梁段最外兩端橫隔板與最外側腹板、面板及橋梁中心線與面板的理論線形值，利用全站儀進行測量，再根據測量結果對線形偏差進行分析。

嚴格按照設計圖紙明確的預拱度進行架設。

每個階段焊接完成檢測合格后方可松鉤，松鉤不能一次到位，需要分階段松鉤，保證受力體系轉換穩定。

7.2 鋼箱梁線型質量控制措施

支架拼裝時，以墩柱上的箱梁節段作為總長度控制點，順序為墩頂鋼箱梁安裝→中跨部分安裝（預留一節調節塊）→焊接完成其他節段→測量剩余部分的長度→結合對接縫的縫寬加工調節塊（調節塊比設計長度≥30～50mm），切口采用打磨機進行打磨。

加強對焊接變形的控制。根據焊接能量比較，手工焊＜埋弧焊＜二氧化碳氣體保護焊，本工程采用二氧化碳氣體保護焊。為有效控制焊接輸入量，避免割鋸切割方法開坡口，宜采用機械冷加工方法打坡口。此外，為防止變形，采用自動埋弧焊時，應采用多層多道施焊，同時埋弧焊線能量應穩定控制在28～33kJ/cm范圍內，盡量降低焊接電流。

7.3 焊接質量控制措施

必須保持焊劑中無異物、焊絲上無油繡，且二氧化碳氣體純度應＞99.99%，施焊環境濕度應＜80%，焊接底合金鋼的環境濕度應＜5℃，焊接普通碳素鋼≥0℃；主要桿件應在組裝后24h內焊接，焊接工作應在室內進行；露天焊接時，必須采取有效防風、防雨措施，盡可能降低外界環境的干擾；當待焊接構件潮濕，必須采取有效措施對焊接部位進行干燥，并去除浮繡等雜質。

8 結語

本文針對運營地鐵上鋼箱梁施工采用懸拼支撐體系，全程信息化、數字化、智能化管控，有效提高了施工效率及頂推精度，將鋼梁節段吊裝拼接、臨時構件安裝、梁體體系轉換等全過程數據上傳至系統，對施工中不符合設計參數的數據予以預警，有效保障了自身作業及運營地鐵安全，確保了橋梁整體線形。